具有多频率超宽带天线的电子设备制造技术

本公开涉及具有多频率超宽带天线的电子设备。本发明专利技术提供了一种电子设备，所述电子设备可设置有用于在第一超宽带通信频带和第二超宽带通信频带中接收信号的天线。所述天线可包括在所述第一频带中辐射的第一臂和在所述第二频带中辐射的第二臂。所述天线可由带状线馈电。微带可将所述带状线耦接到所述第一臂和所述第二臂，并且可被配置为分别在所述第一频带和所述第二频带中将所述带状线的阻抗与所述第一臂和所述第二臂的阻抗匹配。调谐到不同频率的天线组可由同一传输线馈电，并且可共同表现出相对宽的带宽。导电屏蔽层或其他导电部件可层叠在所述天线上方以减轻在所述天线处的交叉极化干扰。

【技术实现步骤摘要】
具有多频率超宽带天线的电子设备本专利申请要求2019年6月28日提交的美国专利申请号16/456,856的优先权，该专利申请据此全文以引用方式并入本文。
技术介绍
本专利技术涉及电子设备，并且更具体地涉及具有无线通信电路的电子设备。该电子设备通常包括无线通信电路。例如，蜂窝电话、计算机和其他设备通常包含天线和用于支持无线通信的无线收发器。一些电子设备执行位置检测操作以基于从外部设备接收(使用多个天线)的信号的到达角来检测外部设备的位置。为了满足消费者对小外形无线设备的需求，制造商一直在不懈努力来实现使用紧凑结构的无线通信电路，诸如用于执行位置检测操作的天线部件。同时，期望无线设备覆盖越来越多的频带。由于天线可能会彼此干扰以及干扰无线设备中的部件，因此在将天线结合到电子设备中时必须多加小心。此外，必须小心确保设备中的天线和无线电路能够在所需工作频率范围内表现出令人满意的性能。因此，希望能够为无线电子设备提供改善的无线通信电路。
技术实现思路
电子设备可设置有无线电路和控制电路。无线电路可包括用于确定电子设备相对于外部无线装置的位置和取向的天线。控制电路可至少部分地通过测量来自外部无线装置的射频信号的到达角来确定电子设备相对于外部无线装置的位置和取向。可在至少第一超宽带通信频带和第二超宽带通信频带中接收射频信号。在一种合适的布置中，天线可包括双频带平面倒F形天线。每个天线可包括具有由电介质基板上的导电迹线形成的低频带臂和高频带臂的天线谐振元件。高频带臂可覆盖第一超宽带通信频带，诸如8.0GHz超宽带通信频带。低频带臂可覆盖第二超宽带通信频带，诸如6.5GHz超宽带通信频带。电介质基板可以是由聚酰亚胺、液晶聚合物或其他材料形成的柔性印刷电路基板。第一射频传输线和第二射频传输线可形成在柔性印刷电路基板上。第一射频传输线可以是带状线。第二射频传输线可以是将带状线耦接到低频带臂和高频带臂的微带。微带可包括信号迹线区段，该信号迹线区段被配置为在6.5GHz超宽带通信频带中将带状线的阻抗与低频带臂的阻抗匹配，而还在8.0GHz超宽带通信频带中将带状线的阻抗与高频带臂的阻抗匹配。如果需要，天线可包括耦接到同一射频传输线的第一平面倒F形天线、第二平面倒F形天线、第三平面倒F形天线和第四平面倒F形天线。第一天线和第二天线可在8.0GHz超宽带通信频带中的第一频率和第二频率处具有响应峰值。第三天线和第四天线可在6.5GHz超宽带通信频带中的第三频率和第四频率处具有响应峰值。信号迹线可被配置为在由每个天线处理的相应频率处将射频传输线的阻抗与第一天线、第二天线、第三天线和第四天线中的每一者匹配。如果需要，天线可与导电支撑板中的开口对准。天线可辐射通过设备的电介质覆盖层。导电屏蔽层和/或导电部件诸如电池可覆盖天线和开口。导电屏蔽层和导电部件可减轻与天线和导电支撑板之间的间隙相关联的交叉极化干扰。如果需要，可在开口中形成塑料垫片，并且可将天线安装到该塑料垫片。附图说明图1是根据一些实施方案的例示性电子设备的透视图。图2是根据一些实施方案的电子设备中例示性电路的示意图。图3是根据一些实施方案的例示性无线电路的示意图。图4为根据一些实施方案的与网络中的外部节点进行无线通信的例示性电子设备的图示。图5为示出根据一些实施方案的如何可相对于电子设备确定网络中的外部节点的位置(例如，到达范围和到达角)的图示。图6为示出根据一些实施方案的电子设备中的例示性天线如何可用于检测到达角的图示。图7是根据一些实施方案的具有用于检测到达范围和到达角的天线的例示性柔性印刷电路的示意图。图8是根据一些实施方案的例示性倒F形天线结构的示意图。图9是根据一些实施方案的例示性双频带倒F形天线结构的示意图。图10是根据一些实施方案的传送射频信号并且包括与传输线结构匹配的阻抗的例示性双频带平面倒F形天线的底视图。图11是根据一些实施方案的在柔性印刷电路基板上的例示性双频带平面倒F形天线的横截面侧视图。图12是根据一些实施方案的可在具有相对宽的带宽的多个频带中传送射频信号的一组例示性天线的底视图。图13是根据一些实施方案的图12所示类型的一组例示性天线的天线性能(天线效率)的曲线图。图14和图15是示出根据一些实施方案的可如何将例示性导电屏蔽层设置在图2至图13所示类型的天线上方以用于减轻交叉极化干扰的顶视图。图16是示出根据一些实施方案的可如何将例示性导电屏蔽层设置在图2至图13所示类型的天线上方以用于减轻交叉极化干扰的横截面侧视图。图17是示出根据一些实施方案的可如何将图2至图13所示类型的天线布置在导电支撑板上方以用于在没有单独的导电屏蔽层的情况下减轻交叉极化干扰的横截面侧视图。具体实施方式电子设备(诸如，图1的电子设备10)可设置有无线电路(在本文中有时被称为无线通信电路)。无线电路可用于支撑多个无线通信频带中的无线通信。由无线通信电路处理的通信频带(在本文中有时被称为频带)可包括卫星导航系统通信频带、蜂窝电话通信频带、无线局域网通信频带、近场通信频带、超宽带通信频带或其他无线通信频带。无线电路可包括一个或多个天线。无线电路的天线可包括环形天线、倒F形天线、带状天线、平面倒F形天线、贴片天线、隙缝天线、包括多于一种类型的天线结构的混合天线、或其他合适的天线。如果需要，天线的导电结构可由导电电子设备结构形成。该导电电子设备结构可包括导电外壳结构。导电外壳结构可包括围绕电子设备的周边延伸的外围结构诸如外围导电结构。该外围导电结构可用作平面结构诸如显示器的框，可用作设备外壳的侧壁结构，可具有从一体平坦后部外壳向上延伸的部分(例如，以形成垂直的平坦侧壁或弯曲侧壁)，和/或可形成其他外壳结构。可在外围导电结构中形成将外围导电结构分成外围区段的间隙。区段中的一个或多个区段可用于形成电子设备10的一个或多个天线。天线也可使用天线接地平面和/或由导电外壳结构(例如，内部和/或外部结构，支撑板结构等)形成的天线谐振元件形成。电子设备10可为便携式电子设备或其他合适的电子设备。例如，电子设备10可为膝上型计算机、平板计算机、稍小的设备(诸如腕表设备、挂式设备、耳机设备、听筒设备或其他可佩戴或微型设备)，手持设备(诸如蜂窝电话)、媒体播放器或其他小型便携式设备。设备10还可以是机顶盒、台式计算机、已集成有计算机或其他处理电路的显示器、没有集成计算机的显示器、无线接入点、无线基站，并入报刊亭、建筑物或车辆的电子设备，或者其他合适的电子装备。设备10可包括外壳诸如外壳12。外壳12(有时可被称为壳体)可由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合材料、金属(如，不锈钢、铝等)、其他合适的材料、或这些材料的组合形成。在一些情况下，外壳12的部件可由电介质或其他低导电率材料(例如玻璃、陶瓷、塑料、蓝宝石等)形成。在其他情况下，外壳12或构成外壳12的结构中的至少一些结构可由金属元件形成。如果需要本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电子设备，包括：/n电介质基板；/n天线，所述天线具有由所述电介质基板上的导电迹线形成的第一谐振元件臂和第二谐振元件臂、耦接到所述第一谐振元件臂的第一正天线馈电端子、以及耦接到所述第二谐振元件臂的第二正天线馈电端子，其中所述第一谐振元件臂被配置为在第一超宽带通信频带中辐射，并且所述第二谐振元件臂被配置为在高于所述第一超宽带通信频带的第二超宽带通信频带中辐射；/n所述电介质基板上的第一射频传输线；以及/n所述电介质基板上的第二射频传输线，其中所述第二射频传输线将所述第一射频传输线耦接到所述第一正天线馈电端子和所述第二正天线馈电端子并且包括：/n第一信号迹线区段，所述第一信号迹线区段被配置为在所述第一超宽带通信频带中将所述第一射频传输线的阻抗与所述第一正天线馈电端子的阻抗匹配，以及/n第二信号迹线区段，所述第二信号迹线区段被配置为在所述第二超宽带通信频带中将所述第一射频传输线的所述阻抗与所述第二正天线馈电端子的阻抗匹配。/n

【技术特征摘要】
20190628 US 16/456,8561.一种电子设备，包括：
电介质基板；
天线，所述天线具有由所述电介质基板上的导电迹线形成的第一谐振元件臂和第二谐振元件臂、耦接到所述第一谐振元件臂的第一正天线馈电端子、以及耦接到所述第二谐振元件臂的第二正天线馈电端子，其中所述第一谐振元件臂被配置为在第一超宽带通信频带中辐射，并且所述第二谐振元件臂被配置为在高于所述第一超宽带通信频带的第二超宽带通信频带中辐射；
所述电介质基板上的第一射频传输线；以及
所述电介质基板上的第二射频传输线，其中所述第二射频传输线将所述第一射频传输线耦接到所述第一正天线馈电端子和所述第二正天线馈电端子并且包括：
第一信号迹线区段，所述第一信号迹线区段被配置为在所述第一超宽带通信频带中将所述第一射频传输线的阻抗与所述第一正天线馈电端子的阻抗匹配，以及
第二信号迹线区段，所述第二信号迹线区段被配置为在所述第二超宽带通信频带中将所述第一射频传输线的所述阻抗与所述第二正天线馈电端子的阻抗匹配。


2.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述第一信号迹线被配置为在所述第二超宽带通信频带中形成开路，并且所述第二信号迹线被配置为在所述第一超宽带通信频带中形成开路。


3.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述第一射频传输线包括信号导体，并且所述第二射频传输线包括耦接到所述信号导体的第三信号迹线区段，所述第一信号迹线区段和所述第二信号迹线区段从所述第三信号迹线区段的相对侧延伸。


4.根据权利要求3所述的电子设备，其中所述第一信号迹线区段具有从所述第三信号迹线区段延伸到所述第一正天线馈电端子的第一长度和垂直于所述第一长度的第一宽度，所述第二信号迹线区段具有从所述第三信号迹线区段延伸到所述第二正天线馈电端子的第二长度和垂直于所述第二长度的第二宽度，所述第一长度和所述第一宽度被配置为在所述第一超宽带通信频带中将所述第一射频传输线的所述阻抗与所述第一正天线馈电端子的所述阻抗匹配，并且所述第二长度和所述第二宽度被配置为在所述第二超宽带通信频带中将所述第一射频传输线的所述阻抗与所述第二正天线馈电端子的所述阻抗匹配。


5.根据权利要求3所述的电子设备，还包括：
所述电介质基板上的接地迹线；以及
从所述导电迹线延伸穿过所述电介质基板到达所述接地迹线的导电通孔的栅栏，其中所述导电通孔的栅栏将所述第一谐振元件臂与所述第二谐振元件臂分开。


6.根据权利要求5所述的电子设备，其中所述第三信号迹线区段与所述导电通孔的栅栏对准。


7.根据权利要求3所述的电子设备，其中所述第一射频传输线包括带状线传输线，并且所述第二射频传输线包括微带传输线。


8.根据权利要求3所述的电子设备，所述电介质基板包括具有多个层的柔性印刷电路基板，其中所述第一信号迹线区段、所述第二信号迹线区段和所述第三信号迹线区段以及所述信号导体在所述多个层中的同一层上被图案化。


9.根据权利要求3所述的电子设备，还包括：
接地屏蔽环，所述接地屏蔽环围绕所述第一谐振元件臂和所述第二谐振元件臂延伸。


10.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述第一超宽带通信频带包括6.5GHz超宽带通信频带，所述第二超宽带通信频带包括8.0GHz超宽带通信频带。


11.根据权利要求1所述的电子设备，还包括：
显示器，所述显示器具有形成所述电子设备的正面的显示器覆盖层；
电介质覆盖层，所述电介质覆盖层形成所述电子设备的背面；
导电支撑板，所述导电支撑板与所述电介质覆盖层重叠并且具有开口，其中所述电介质基板和所述天线安装在所述开口内，所述天线被配置为辐射通过所述电介质覆盖层；以及
导电屏蔽层，所述导电屏蔽层覆盖所述开口并且电耦接到所述导电支撑板。


12.根据权利要求1所述的电子设备，还包括：
电介质覆盖层，所述电介质覆盖层形成所述电子设备的面；
导电支撑板，所述导电支撑板在所述电介质覆盖层上并且具有开口；以及
在所述电介质覆盖层上并且在所述开口中的塑料垫片，其中所述塑料垫片的表面与所述导电支撑板的表面齐平，所述电介质基板安...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·J·库珀，A·塔耶比，C·迪纳罗，V·T·勒，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国;US