電子設(shè)備殼體上使用設(shè)計(jì)元件的可重構(gòu)天線的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請(qǐng)一般地涉及無(wú)線通信設(shè)備。特別地，本申請(qǐng)涉及用于在無(wú)線通信設(shè)備中提 供可重構(gòu)天線的平臺(tái)和技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 包括移動(dòng)電話及其它便攜式無(wú)線電通信設(shè)備的現(xiàn)代無(wú)線通信設(shè)備提供擴(kuò)展的特 征集，其越來(lái)越依賴于帶寬并要求復(fù)雜的電路以便執(zhí)行使得能夠?qū)崿F(xiàn)那些特征的大量功 能。一個(gè)此類特征是在多個(gè)通信標(biāo)準(zhǔn)下和/或跨多個(gè)操作波段進(jìn)行操作以使得能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn) 有和新興無(wú)線電接入技術(shù)(RAT)之間的互操作性和/或適應(yīng)國(guó)際商務(wù)和休閑旅行者的靈活 性。另一特征是提供高速度高數(shù)據(jù)速率無(wú)線通信以便滿足越來(lái)越移動(dòng)性的世界中對(duì)連接的 增長(zhǎng)的需求的能力。
[0003] 為了提供至少這些特征，移動(dòng)通信設(shè)備現(xiàn)在具有越來(lái)越多數(shù)目的天線，覆蓋多個(gè) 頻帶及蜂窩式RAT和非蜂窩式RAT兩者。蜂窩式RAT可包括例如GSM(全球移動(dòng)通信系統(tǒng)）、 EDGE(GSM增強(qiáng)數(shù)據(jù)速率演進(jìn)）、UMTS(通用移動(dòng)電信系統(tǒng)）以及LTE(長(zhǎng)期演進(jìn)）。請(qǐng)注意，可將 這些RAT中的每一個(gè)視為同一平臺(tái)的演進(jìn)，并且分別通俗地稱為2G、2.5G、3G以及4G技術(shù)。 CDMA(碼分多址）是另一蜂窩式RAT，并且可以視為混合到LTE的4G技術(shù)中的競(jìng)爭(zhēng)性3G技術(shù)。 非蜂窩式RAT可包括例如Bluetooth?、近場(chǎng)通信(NFC)、無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN，也稱WiFi )、無(wú)線 城域網(wǎng)(WMAN，也稱WiMax )、射頻識(shí)別(RF ID )、全球定位系統(tǒng)(GPS)等。越來(lái)越多數(shù)目的天線 已產(chǎn)生與隔離、效率、帶寬、阻抗匹配、插入損耗及其它相關(guān)因素有關(guān)的越來(lái)越多數(shù)目的天 線設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。
[0004] 此外，由于每個(gè)RAT可支持一個(gè)或多個(gè)頻帶，并且可將特定頻帶分配給世界上不同 地區(qū)中的不同RAT和/或不同無(wú)線通信載波，所以全球的移動(dòng)設(shè)備制造商常常創(chuàng)建其移動(dòng)設(shè) 備的多個(gè)載波、地區(qū)和/或RAT特定版本或變體，以便出現(xiàn)在全球的各種市場(chǎng)中。這些變體中 的每一個(gè)可包括天線和伴隨的無(wú)線通信電路(例如，交換機(jī)、功率放大器、濾波器、雙工機(jī)、 信號(hào)路徑、收發(fā)機(jī)等），其被針對(duì)變體所支持的特定RAT和/或頻帶而具體地調(diào)諧或優(yōu)化，因 此增加成本和制造復(fù)雜性。例如，某些移動(dòng)設(shè)備制造商可基于與載波相關(guān)聯(lián)的特定RAI^P/ 或頻帶而針對(duì)每個(gè)無(wú)線通信載波設(shè)計(jì)不同的天線。
[0005] 與對(duì)移動(dòng)設(shè)備的無(wú)線電部分的增加的需求競(jìng)爭(zhēng)一直是使移動(dòng)設(shè)備的尺寸、重量、 耗電以及成本最小化的推動(dòng)力。用于使這些特性最小化的技術(shù)包括減少設(shè)備內(nèi)的部件和/ 或連接的數(shù)目并使用相同的部件執(zhí)行多個(gè)功能。為此，某些市售移動(dòng)設(shè)備包括能夠每次選 擇性地在多個(gè)頻帶中的一個(gè)中操作的一個(gè)或多個(gè)多波段天線。此布置在針對(duì)每個(gè)具有固定 且較窄的帶寬的更多數(shù)量的天線的替換方案相比較時(shí)減小了要求的總天線體積。
[0006] 然而，多波段天線也增加無(wú)線電部分的設(shè)計(jì)復(fù)雜性。例如，每個(gè)多波段天線通常要 求天線匹配電路或天線開(kāi)關(guān)模塊作為天線與無(wú)線通信電路之間的接口以便在每個(gè)操作頻 率上提供適當(dāng)?shù)淖杩蛊ヅ?。被移?dòng)設(shè)備覆蓋的頻帶越多，天線匹配電路越復(fù)雜。鑒于這些天 線設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，大多數(shù)市售移動(dòng)設(shè)備包括只能在預(yù)置的一組頻帶中操作和/或具體地針對(duì)預(yù) 置的一組頻帶優(yōu)化的無(wú)線電部分。
【附圖說(shuō)明】
[0007] 其中相同附圖標(biāo)記遍及單獨(dú)的視圖指代相同或功能上類似元素的附圖連同以下
【具體實(shí)施方式】一起被結(jié)合在本說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成其一部分，并且用于進(jìn)一步舉例說(shuō)明包括要 求保護(hù)的實(shí)施例的概念的實(shí)施例，并解釋那些實(shí)施例的各種原理和優(yōu)點(diǎn)。
[0008] 圖IA圖示出根據(jù)某些實(shí)施例的包括背殼體的示例電子設(shè)備的后透視圖。
[0009] 圖IB圖示出圖IA中所示的背殼體的下部的詳細(xì)視圖。
[0010] 圖2A圖示出根據(jù)某些實(shí)施例的包括背殼體的示例電子設(shè)備的后透視圖。
[0011] 圖2B圖示出圖2A中所示的背殼體的下部的詳細(xì)視圖。
[0012] 圖3A圖示出根據(jù)某些實(shí)施例的包括背殼體的示例電子設(shè)備的后透視圖。
[0013] 圖3B圖示出圖3A中所示的背殼體的下部的詳細(xì)視圖。
[0014]圖4A、4B和4C圖示出根據(jù)某些實(shí)施例的電子設(shè)備的示例背殼體的下部中的示例天 線配置。
[0015] 圖5圖示出根據(jù)某些實(shí)施例的電子設(shè)備的示例背殼體的框圖。
[0016] 圖6圖示出根據(jù)某些實(shí)施例的電子設(shè)備的示例背殼體的框圖。
[0017] 圖7圖示出根據(jù)某些實(shí)施例的電子設(shè)備的示例電路的橫截面視圖的示意圖。
[0018] 圖8圖示出根據(jù)某些實(shí)施例的電子設(shè)備中的示例電路的示意圖。
[0019] 圖9是根據(jù)某些實(shí)施例的包括天線模塊和無(wú)線通信電路的示例電子設(shè)備的框圖。
[0020] 圖10是根據(jù)某些實(shí)施例的描繪可重構(gòu)天線的控制的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 提出的一個(gè)用于提供多波段多模式天線的技術(shù)是可重構(gòu)天線，其包括天線元件陣 列和用于將天線元件選擇性地耦合在一起以形成天線的開(kāi)關(guān)。該天線是"可重構(gòu)的"，因?yàn)?可以通過(guò)改變被耦合在一起的天線元件的數(shù)目和放置來(lái)調(diào)整天線的天線輻射圖、天線類型 和/或諧振頻率。然而，這種技術(shù)的現(xiàn)有實(shí)施方式受到多個(gè)因素的困擾，包括天線低效、不期 望的天線耦合以及超高的制造成本和復(fù)雜性水平(例如，要求單片集成）。
[0022] 本文公開(kāi)的系統(tǒng)和方法提供了通過(guò)將在電子設(shè)備的外表面上美觀地布置的分立 導(dǎo)電元件耦合而形成的可重構(gòu)天線。在實(shí)施例中，導(dǎo)電元件可以是在電子設(shè)備的背殼體上 以馬賽克圖案布置的小的三維島?？墒褂梦挥谠诒硽んw內(nèi)和/或其附近的多個(gè)開(kāi)關(guān)將該導(dǎo) 電元件選擇性地連接到相鄰導(dǎo)電元件或與其斷開(kāi)連接。在實(shí)施例中，取決于期望的操作頻 率和/或期望的天線類型將導(dǎo)電元件的某些組合耦合以形成天線。在本文中公開(kāi)的系統(tǒng)以 及方法通過(guò)提供用于將開(kāi)關(guān)激活的技術(shù)來(lái)克服上述天線設(shè)計(jì)約束，包括通過(guò)耦合在背殼體 與位于電子設(shè)備內(nèi)的印刷電路板之間的電柱向開(kāi)關(guān)施加偏壓。在實(shí)施例中，每個(gè)電柱在印 刷電路板與背部殼體之間垂直對(duì)準(zhǔn)，并且在每個(gè)電柱與開(kāi)關(guān)之間耦合射頻扼流圈，從而減 少不期望的天線耦合并改善電線效率。
[0023] 圖IA和IB描繪了與某些實(shí)施例一致的示例電子設(shè)備100。應(yīng)認(rèn)識(shí)到的是如所描繪 的電子設(shè)備100僅僅是示例且可以包括硬件和/或軟件部件的各種組合。根據(jù)某些實(shí)施例， 電子設(shè)備100可以是移動(dòng)計(jì)算設(shè)備，諸如例如，智能電話或任何其它類型的移動(dòng)通信設(shè)備、 平板電腦、電子閱讀器、便攜式游戲設(shè)備、便攜式媒體播放器、個(gè)人數(shù)字助理、膝上型計(jì)算 機(jī)、臺(tái)式計(jì)算機(jī)或包括一個(gè)或多個(gè)無(wú)線通信設(shè)備的任何其它移動(dòng)或電子設(shè)備。在圖IA和IB 中，將電子設(shè)備100描繪成移動(dòng)設(shè)備。
[0024] 具體地，圖IA描繪了電子設(shè)備100的后透視圖。如所示，電子設(shè)備100包括后殼體 102(在本文中也稱為背殼體102)。后殼體102可親合到電子設(shè)備100的主殼體(未不出）的背 面。該主殼體可容納包括在設(shè)備100中的大多數(shù)電子部件。在某些實(shí)施例中，后殼體102可使 用許多已知附接機(jī)制中的任何一個(gè)可拆卸地耦合到主殼體，包括但不限于機(jī)械部件(例如， 卡扣式、旋入式）、磁體、基于摩擦的部件(例如，推進(jìn)式）、粘合劑等。
[0025] 如圖IA中且更清楚地圖IB的詳細(xì)視圖中所示，后殼體102包括具有以一定圖案布 置的多個(gè)美觀元件106的設(shè)計(jì)部件104。美觀元件106可以以任何類型的圖案布置，并且可在 物理特性(例如，形狀、設(shè)計(jì)、色彩、尺寸、維度(例如，二維或三維)等)方面變化。以下段落提 供了在本文中設(shè)想的變化的某些示例，但絕不會(huì)使本公開(kāi)局限于此類示例。
[0026] 在所示實(shí)施例中，將美觀元件106成形為菱形，并以將元件106并排定位的馬賽克 式圖案布置。在此圖案中，每個(gè)元件106具有至少兩個(gè)與相鄰元件106的側(cè)邊平行的側(cè)邊。用 本文公開(kāi)的技術(shù)還可設(shè)想具有其它馬賽克式圖案或非馬賽克圖案的設(shè)計(jì)部件。例如，圖4A 描繪了示例設(shè)計(jì)部件404,其具有以將元件406角對(duì)角定位的馬賽克式圖案布置的多個(gè)菱形 美觀元件406。在圖4A的此圖案中，每個(gè)元件406不具有與相鄰元件406平行的側(cè)邊。
[0027] 在某些實(shí)施例中，作為菱形美觀元件106的替代或除此之外，設(shè)計(jì)部件104可具有 其它形狀或設(shè)計(jì)的元件106,包括例如三角形、矩形、圓形、正方形、六邊形、星形、心形、馬蹄 形等。例如，圖2A和2B描繪了具有六邊形美觀元件206的示例設(shè)計(jì)部件204。作為另一示例， 圖3A和3B描繪了具有多邊形美觀元件306的示例設(shè)計(jì)部件304。作為另一示例，圖5描繪了具 有正方形美觀元件506的示例背殼體502。在某些實(shí)施例中，設(shè)計(jì)部件104可以包括具有超過(guò) 一種類型的形狀(例如，星形和三角形、六邊形和五邊形）的美觀元件106。
[0028]在某些實(shí)施例中，美觀元件在尺寸和形狀方面是基本上統(tǒng)一的（例如，如圖4A和5 中所示）。在其它實(shí)施例中，美觀元件在形狀方面是基本上統(tǒng)一的但在尺寸方面是不統(tǒng)一的 (例如，如圖1A、2A和3A中所示）。在實(shí)施例中，可以按美觀元件在形狀和/或尺寸方面的統(tǒng)一 性或其缺失以及用來(lái)布置元件的圖案類型來(lái)確定設(shè)計(jì)圖案內(nèi)的鄰近元件之間的距離或間 距。此外，元件之間的空間尺寸可取決于元件的形狀和/或美觀元件106被相對(duì)于彼此如何 布置而變化。例如，在圖4A中，由于美觀元件406是形狀和尺寸統(tǒng)一的并以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)馬賽克圖 案布置，所以元件406之間的間距414也是統(tǒng)一的。
[0029] 作為另一示例，在圖IA中，美觀元件106具有基本上相同的形狀，但是在背殼體102 的上邊緣130和下邊緣132附近在尺寸方面逐漸改變。例如，在圖IA中，美觀元件106在背殼 體102的大部分中（例如，中間段)是尺寸基本上相同的。隨著元件106接近上邊緣130或下邊 緣132,其在尺寸方面逐漸減小，例如從最大尺寸元件108(例如，在中間段中）到中等尺寸元 件11〇(例如，在中間段與邊緣之間）并最后到最小尺寸元件112(例如，在上邊緣130和/或下 邊緣132處）。雖然在圖IA和IB中未示出，但除所示的垂直改變之外，尺寸改變還可在橫向方 向（即，并排)上發(fā)生。當(dāng)然，可使用美觀元件106及其尺寸、間距以及放置方面的變化來(lái)開(kāi)發(fā) 其它總體圖案。
[0030] 在圖IA中，由于美觀元件106是以并排圖案布置的，所以具有不統(tǒng)一尺寸的元件 106之間的間距114也是不統(tǒng)一的。在實(shí)施例中，尺寸方面的此逐漸減小相應(yīng)地引起鄰近的 不同尺寸元件106之間的間距的逐漸增加。如圖IB中所示，例如，鄰近最大尺寸元件108之間 的間距114小于鄰近中等尺寸元件110之間的間距114，后者小于鄰近最小尺寸元件112之間 的間距1