一种电子设备和一种从多个分立天线元件选择性地配置用于电子设备的天线的方法技术

公开了用于提供电子设备(700)的系统和方法，该电子设备(700)包括至少部分地由多个分立天线元件(706)形成的背壳体(702)和用于将天线元件中的两个或更多选择性地耦合到天线馈电线(723)的天线开关模块(701)。耦合天线元件形成用于发射和/或接收无线通信信号的天线。该天线开关模块包括多个开关(716)，其被配置成将天线元件中的两个或更多选择性地耦合在一起；被耦合到开关的多个电柱(729)；分别地耦合到电柱的多个射频扼流圈(735)；以及偏置模块(725)，其被耦合到射频扼流圈以便向开关选择性地施加偏压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请一般地涉及无线通信设备。特别地，本申请涉及用于在无线通信设备中提供可重构天线的平台和技术。
技术介绍
包括移动电话及其它便携式无线电通信设备的现代无线通信设备提供扩展的特征集，其越来越依赖于带宽并要求复杂的电路以便执行使得能够实现那些特征的大量功能。一个此类特征是在多个通信标准下和/或跨多个操作波段进行操作以使得能够实现现有和新兴无线电接入技术(RAT)之间的互操作性和/或适应国际商务和休闲旅行者的灵活性。另一特征是提供高速度高数据速率无线通信以便满足越来越移动性的世界中对连接的增长的需求的能力。为了提供至少这些特征，移动通信设备现在具有越来越多数目的天线，覆盖多个频带及蜂窝式RAT和非蜂窝式RAT两者。蜂窝式RAT可包括例如GSM(全球移动通信系统)、EDGE(GSM增强数据速率演进)、UMTS(通用移动电信系统)以及LTE(长期演进)。请注意，可将这些RAT中的每一个视为同一平台的演进，并且分别通俗地称为2G、2.5G、3G以及4G技术。CDMA(码分多址)是另一蜂窝式RAT，并且可以视为混合到LTE的4G技术中的竞争性3G技术。非蜂窝式RAT可包括例如近场通信(NFC)、无线局域网(WLAN，也称WiFi)、无线城域网(WMAN，也称WiMax)、射频识别(RFID)、全球定位系统(GPS)等。越来越多数目的天线已产生与隔离、效率、带宽、阻抗匹配、插入损耗及其它相关因素有关的越来越多数目的天线设计挑战。此外，由于每个RAT可支持一个或多个频带，并且可将特定频带分配给世界上不同地区中的不同RAT和/或不同无线通信载波，所以全球的移动设备制造商常常创建其移动设备的多个载波、地区和/或RAT特定版本或变体，以便出现在全球的各种市场中。这些变体中的每一个可包括天线和伴随的无线通信电路(例如，交换机、功率放大器、滤波器、双工机、信号路径、收发机等)，其被针对变体所支持的特定RAT和/或频带而具体地调谐或优化，因此增加成本和制造复杂性。例如，某些移动设备制造商可基于与载波相关联的特定RAT和/或频带而针对每个无线通信载波设计不同的天线。与对移动设备的无线电部分的增加的需求竞争一直是使移动设备的尺寸、重量、耗电以及成本最小化的推动力。用于使这些特性最小化的技术包括减少设备内的部件和/或连接的数目并使用相同的部件执行多个功能。为此，某些市售移动设备包括能够每次选择性地在多个频带中的一个中操作的一个或多个多波段天线。此布置在针对每个具有固定且较窄的带宽的更多数量的天线的替换方案相比较时减小了要求的总天线体积。然而，多波段天线也增加无线电部分的设计复杂性。例如，每个多波段天线通常要求天线匹配电路或天线开关模块作为天线与无线通信电路之间的接口以便在每个操作频率上提供适当的阻抗匹配。被移动设备覆盖的频带越多，天线匹配电路越复杂。鉴于这些天线设计挑战，大多数市售移动设备包括只能在预置的一组频带中操作和/或具体地针对预置的一组频带优化的无线电部分。附图说明其中相同附图标记遍及单独的视图指代相同或功能上类似元素的附图连同以下具体实施方式一起被结合在本说明书中并构成其一部分，并且用于进一步举例说明包括要求保护的实施例的概念的实施例，并解释那些实施例的各种原理和优点。图1A图示出根据某些实施例的包括背壳体的示例电子设备的后透视图。图1B图示出图1A中所示的背壳体的下部的详细视图。图2A图示出根据某些实施例的包括背壳体的示例电子设备的后透视图。图2B图示出图2A中所示的背壳体的下部的详细视图。图3A图示出根据某些实施例的包括背壳体的示例电子设备的后透视图。图3B图示出图3A中所示的背壳体的下部的详细视图。图4A、4B和4C图示出根据某些实施例的电子设备的示例背壳体的下部中的示例天线配置。图5图示出根据某些实施例的电子设备的示例背壳体的框图。图6图示出根据某些实施例的电子设备的示例背壳体的框图。图7图示出根据某些实施例的电子设备的示例电路的横截面视图的示意图。图8图示出根据某些实施例的电子设备中的示例电路的示意图。图9是根据某些实施例的包括天线模块和无线通信电路的示例电子设备的框图。图10是根据某些实施例的描绘可重构天线的控制的流程图。具体实施方式提出的一个用于提供多波段多模式天线的技术是可重构天线，其包括天线元件阵列和用于将天线元件选择性地耦合在一起以形成天线的开关。该天线是“可重构的”，因为可以通过改变被耦合在一起的天线元件的数目和放置来调整天线的天线辐射图、天线类型和/或谐振频率。然而，这种技术的现有实施方式受到多个因素的困扰，包括天线低效、不期望的天线耦合以及超高的制造成本和复杂性水平(例如，要求单片集成)。本文公开的系统和方法提供了通过将在电子设备的外表面上美观地布置的分立导电元件耦合而形成的可重构天线。在实施例中，导电元件可以是在电子设备的背壳体上以马赛克图案布置的小的三维岛。可使用位于在背壳体内和/或其附近的多个开关将该导电元件选择性地连接到相邻导电元件或与其断开连接。在实施例中，取决于期望的操作频率和/或期望的天线类型将导电元件的某些组合耦合以形成天线。在本文中公开的系统以及方法通过提供用于将开关激活的技术来克服上述天线设计约束，包括通过耦合在背壳体与位于电子设备内的印刷电路板之间的电柱向开关施加偏压。在实施例中，每个电柱在印刷电路板与背部壳体之间垂直对准，并且在每个电柱与开关之间耦合射频扼流圈，从而减少不期望的天线耦合并改善电线效率。图1A和1B描绘了与某些实施例一致的示例电子设备100。应认识到的是如所描绘的电子设备100仅仅是示例且可以包括硬件和/或软件部件的各种组合。根据某些实施例，电子设备100可以是移动计算设备，诸如例如，智能电话或任何其它类型的移动通信设备、平板电脑、电子阅读器、便携式游戏设备、便携式媒体播放器、个人数字助理、膝上型计算机、台式计算机或包括一个或多个无线通信设备的任何其它移动或电子设备。在图1A和1B中，将电子设备100描绘成移动设备。具体地，图1A描绘了电子设备100的后透视图。如所示，电子设备100包括后壳体102(在本文中也称为背壳体102)。后壳体102可耦合到电子设备100的主壳体(未示出)的背面。该主壳体可容纳包括在设备100中的大多数电子部件。在某本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子设备，包括：背壳体，所述背壳体至少部分地由多个分立天线元件形成；以及天线开关模块，所述天线开关模块用于将所述多个分立天线元件中的两个或更多选择性地耦合到天线馈电线，耦合天线元件形成用于发射和/或接收无线通信信号的天线，其中，所述天线开关模块包括：多个开关，每个开关被配置成将所述多个分立天线元件中的两个选择性地耦合，多个电柱，每个电柱被耦合到所述多个开关中的至少一个，多个射频扼流圈，每个射频扼流圈被耦合到所述多个电柱中的相应的一个，以及偏置模块，所述偏置模块被耦合到所述多个射频扼流圈中的每一个，所述偏置模块被配置成通过被耦合到所述多个开关中的一个或多个的所述多个电柱向所述多个开关中的一个或多个选择性地施加偏压，其中，所述多个射频扼流圈被配置成阻止所述无线通信信号进入所述偏置模块。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.31 US 14/144,5471.一种电子设备，包括：
背壳体，所述背壳体至少部分地由多个分立天线元件形成；以及
天线开关模块，所述天线开关模块用于将所述多个分立天线元件中的
两个或更多选择性地耦合到天线馈电线，耦合天线元件形成用于发射和/
或接收无线通信信号的天线，其中，所述天线开关模块包括：
多个开关，每个开关被配置成将所述多个分立天线元件中的两
个选择性地耦合，
多个电柱，每个电柱被耦合到所述多个开关中的至少一个，
多个射频扼流圈，每个射频扼流圈被耦合到所述多个电柱中的
相应的一个，以及
偏置模块，所述偏置模块被耦合到所述多个射频扼流圈中的每
一个，所述偏置模块被配置成通过被耦合到所述多个开关中的一个
或多个的所述多个电柱向所述多个开关中的一个或多个选择性地施
加偏压，
其中，所述多个射频扼流圈被配置成阻止所述无线通信信号进入所述
偏置模块。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述天线开关模块还包
括电路板，所述电路板在第一表面上至少包括所述多个开关和所述多个射
频扼流圈。
3.根据权利要求2所述的电子设备，其中，所述电路板还包括所述
偏置模块。
4.根据权利要求2所述的电子设备，其中，所述电路板还包括与所
述第一表面相对的第二表面，所述第二表面被耦合到接地平面。
5.根据权利要求4所述的电子设备，其中，所述多个电柱在所述电
路板的所述第一表面与所述接地平面之间垂直地对准。
6.根据权利要求2所述的电子设备，其中，所述电路板是柔性电路
板。
7.根据权利要求1所述的电子设备，还包括：控制模块，所述控制
模块被配置成提供控制信号，所述控制信号指示将被天线开关模块连接的
至少一个开关。
8.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述偏置模块包括：
电压源，所述电压源被配置成提供所述偏压，以及
多个偏置电阻器，所述多个偏置电阻器被配置成调节向每个开关施加
的所述偏压。
9.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述多个开关包括微机
电系统开关。
10.根据权利要求1所述的电子设备，还包括：电容感测模块，所述
电容感测模块用于感测接近于一个或多个天线元件的手的放置。
11.根据权利要求10所述的电子设备，其中，所述天线开关模块还
包括所述电容感测模块的至少一部分。
12.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述多个分立天线元件
被布置成在所述背壳体上产生马赛克图案。
13.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述多个分立天线元件
在形状方面是统一的并且在尺寸和/或间距方面是不统一的。
14.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述多个分立天线元件
包括多个小天线元件和多个大天线元件。
15.根据权利要求14所述的电子设备，其中，所述多个小天线元件
被沿着所述背壳体的外周界布置。
16.根据权利要求15所述的电子设备，其中，所述多个大天线元件
被布置在所述背壳体的所述外周界内。
17.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述耦合天线元件形成
平面天线。
18.根据权利要求17所述的电子设备，其中，所述耦合天线元件形
成倒F形天线。
19.根据权利要求17所述的电子设备，其中，所述耦合天线元件形
成双倒L形天线。
20.一种从多个分立天线元件选择性地配置用于电子设备的天线的
方法，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：维贾伊·L·阿斯拉尼，蒂莫西·J·萨瑟兰，
申请(专利权)人：谷歌技术控股有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US