台湾专利TW201312851A 天線隔離元件

专利PDF首页>>台湾专利

专利附录

专利说明

权利要求

类似技术

同族专利

引用文献

法律状态

优先权

专利摘要:
電子裝置可具備天線結構及天線隔離元件結構。一天線陣列可位於一電子裝置內。該天線陣列可具有多個天線及用於使該等天線相互隔離之插入之天線隔離元件結構。一天線隔離元件結構可具有具一縱向軸線之一介電載體。一導電材料薄片可圍繞該縱向軸線延伸以形成一導電迴路結構。該天線隔離元件中之該迴路結構可具有平行於該縱向軸線而橫跨該導電材料薄片之一間隙。電子組件可橋接該間隙。控制電路可調整該等電子組件以調諧該天線隔離元件。
公开号:TW201312851A
申请号:TW101130022
申请日:2012-08-17
公开日:2013-03-16
发明作者:Jiang Zhu；Jerzy Guterman；Mattia Pascolini；Jayesh Nath；Robert W Schlub
申请人:Apple Inc；
IPC主号:H01Q1-00

专利说明:
天線隔離元件
本發明大體上係關於電子裝置，且更特定言之，係關於具有天線之電子裝置。
本申請案主張2011年8月23日申請之美國專利申請案第13/216,012號之優先權，該申請案之全文在此以引用之方式併入本文中。
諸如電腦之電子裝置常具備天線。舉例而言，具有整合式電腦之電腦監視器可具備沿著監視器之邊緣定位之天線。
在將天線安裝於電子裝置內時，尤其在需要形成多個天線之陣列的應用中，可出現難題。舉例而言，陣列中之天線之間的相對位置可影響天線之間的耦合。若不小心，則可能不能充分良好地使天線相互隔離，此情形可使無線效能降級。
因此，將需要能夠提供用於使電子裝置中之天線隔離的改良配置。
電子裝置可具備多個天線之陣列。為了使天線相互隔離，可提供一或多個天線隔離元件。可將天線隔離元件插入於陣列中各別成對之天線之間。
天線陣列中之天線可為(例如)分佈迴路天線。天線隔離元件可基於迴路形寄生結構。
天線隔離元件可具有具縱向軸線之介電載體。導電材料薄片可圍繞縱向軸線延伸以形成導電迴路結構。天線隔離元件中之迴路結構可具有平行於縱向軸線而橫跨導電材料薄片之間隙。電子組件可橋接該間隙。控制電路可調整電子組件以調諧天線隔離元件。
自隨附圖式及較佳實施例之以下[實施方式]，本發明之其他特徵、其性質及各種優勢將更顯而易見。
電子裝置可具備天線及其他無線通信電路。可使用無線通信電路支援在多個無線通信頻帶中之無線通信。可將一或多個天線提供於電子裝置中。舉例而言，可使用天線形成天線陣列以藉由使用多個天線之通信協定(諸如，IEEE 802.11(n)協定)支援通信。
可具備一或多個天線之類型的說明性電子裝置展示於圖1中。電子裝置10可為電腦，諸如整合至諸如電腦監視器之顯示器中之電腦。電子裝置10亦可為膝上型電腦、平板電腦、稍小之攜帶型裝置(諸如，腕錶裝置、懸垂裝置(pendant device)、頭戴式耳機裝置、耳機裝置或其他可穿戴型或微型裝置)、蜂巢式電話、媒體播放器或其他電子設備。本文中有時將電子裝置10為由電腦監視器形成之電腦的說明性組態作為實例來描述。一般而言，電子裝置10可為任何合適的電子設備。
裝置10可包括一或多個天線隔離元件。天線隔離元件(有時稱作寄生元件)可用以減小天線之間的耦合。舉例而言，可將一隔離元件置放於裝置10中之一對天線之間以幫助使天線相互隔離。增強天線隔離可幫助改良諸如802.11(n)電路之無線電路在操作期間之效能。隔離元件可由迴路式結構(例如，分佈迴路式結構)或其他寄生天線元件結構形成。
天線及天線隔離元件可形成於裝置10中任何合適位置(諸如，沿著裝置10之邊緣的位置)中。舉例而言，天線及天線隔離元件可形成於裝置10中諸如位置26之一或多個位置中。裝置10中之天線可包括迴路天線、倒F天線、帶狀天線、平面式倒F天線、槽孔天線、空腔天線、單極、偶極、片狀天線、包括一個以上類型之天線結構的混合式天線，或其他合適天線。亦可使用諸如此等結構之結構形成天線隔離元件。天線可涵蓋蜂巢式網路通信頻帶、無線區域網路通信頻帶(例如，與諸如Bluetooth®及IEEE 802.11協定之協定相關聯的2.4 GHz及5 GHz頻帶)及其他通信頻帶。天線可支援單頻帶及/或多頻帶操作。舉例而言，天線可為涵蓋2.4 GHz及5 GHz頻帶之雙頻帶天線。天線亦可涵蓋兩個以上頻帶(例如，藉由涵蓋三個或三個以上頻帶或藉由涵蓋四個或四個以上頻帶)。天線隔離元件可操作以在一或多個頻帶、兩個或兩個以上頻帶(例如，2.4 GHz頻帶及/或5 GHz頻帶)、三個或三個以上頻帶等中使天線隔離。
若需要，用於天線及天線隔離元件之導電結構可由以下各者形成：諸如導電外殼結構之導電性電子裝置結構、諸如塑膠載體上之金屬跡線的導電結構、可撓性印刷電路及剛性印刷電路中之金屬跡線、由介電載體結構支撐之金屬箔、電線，及其他導電材料。
裝置10可包括諸如顯示器18之顯示器。顯示器18可安裝於諸如電子裝置外殼12之外殼中。可使用諸如支架14之支架或其他支撐結構來支撐外殼12。
外殼12(有時可稱作殼)可由以下各者形成：塑膠、玻璃、陶瓷、纖維複合物、金屬(例如，不鏽鋼、鋁等)、其他合適材料，或此等材料之組合。在一些情形下，外殼12之部分可由介電材料或其他低電導率材料形成。在其他情形下，外殼12或組成外殼12之結構中之至少一些可由金屬元件形成。
顯示器18可為併有電容性觸控電極或其他觸控感測器組件之觸控螢幕，或可為非觸敏式之顯示器。顯示器18可包括由以下各者形成之影像像素：發光二極體(LED)、有機LED(OLED)、電漿單元、電子墨水元件、液晶顯示器(LCD)組件，或其他合適的影像像素結構。
防護玻璃罩層可覆蓋顯示器18之表面。顯示器18之矩形作用區22可位於矩形邊界24內。作用區22可含有為使用者顯示影像之影像像素之陣列。作用區22可由諸如矩形環狀非作用區20之非作用周邊區環繞。顯示器18之非作用部分(諸如，非作用區20)缺乏主動影像像素。不產生影像之顯示驅動器電路、天線及天線隔離元件(例如，在諸如區26之區中的天線及天線隔離元件)以及其他組件可位於非作用區20下方。
用於顯示器18之防護玻璃罩可覆蓋作用區22及非作用區20兩者。非作用區20中之防護玻璃罩之內表面可塗佈有一層不透明的遮罩材料，諸如，不透明的塑膠(例如，暗色聚酯薄膜)或黑墨水。不透明的遮罩層可幫助隱藏裝置10中之內部組件(諸如，天線、驅動器電路、外殼結構、安裝結構及其他結構)以使其不可見。
用於顯示器18之防護層(有時稱作防護玻璃罩)可由諸如玻璃或塑膠之介電質形成。天線及天線隔離元件可安裝於諸如區26之區中防護玻璃罩之非作用部分下方。天線可經由防護玻璃罩傳輸及接收信號。此情形允許天線甚至在外殼12中之結構中之一些或全部由導電材料形成時亦操作。舉例而言，將裝置10之天線結構安裝於非作用區20之部分下方可允許天線甚至在外殼12之壁中之一些或全部由諸如鋁或不鏽鋼(作為實例)之金屬形成之配置中亦操作。
在安裝於顯示器防護玻璃罩之區26下方之天線陣列附近的裝置10之部分之俯視(正視)圖展示於圖2中。如圖2中所展示，天線陣列72可包括天線74及天線隔離元件76。在圖2中所展示之配置中，天線隔離元件76插入於天線74中之第一者(天線ANT1)與天線74中之第二者(天線ANT2)之間。若需要，天線隔離元件(亦即，寄生元件)可位於裝置10內之其他位置中(例如，在不插入於天線74之間的位置中，諸如，在天線ANT1之左邊或在天線ANT2之右邊或裝置10中其他處)。圖2之組態僅為說明性的。
若需要，裝置10可包括多個天線隔離元件。舉例而言，如圖3中所展示，天線陣列72可包括三個天線74及兩個天線隔離元件76。天線隔離元件ISO1可插入於天線ANT1與ANT2之間，且天線隔離元件ISO2可插入於天線ANT2與ANT3之間(作為一實例)。亦可在裝置10中使用具有三個以上天線及兩個或兩個以上天線隔離元件之天線陣列。
圖4為展示諸如收發器電路78之射頻收發器電路可如何耦接至天線陣列72中之天線74的電路圖。可在將收發器電路78耦接至每一天線74時使用各別傳輸線80。傳輸線80可各自包括諸如以下各者之傳輸線之一或多個部分：同軸纜線傳輸線、微帶傳輸線、帶狀傳輸線、邊緣耦接式微帶傳輸線、邊緣耦接式帶狀傳輸線或其他合適的傳輸線。每一傳輸線80可包括不同類型之傳輸線結構之一或多個部分(例如，同軸纜線之一段、形成於印刷電路板上之微帶傳輸線之一段等)。傳輸線80可各自含有正導體(+)及接地導體(-)。傳輸線80中之導體可由電線、編線、金屬條帶、基板上之導電跡線、平坦金屬結構、外殼結構或其他導電結構形成。
若需要，天線74及隔離元件76可含有可調諧組件，諸如可調諧電容器及其他可調諧電路。天線74及隔離元件76中之可調諧電路可用以調整天線陣列72之效能以在裝置10之操作期間涵蓋所關注之各種通信頻帶。如圖4中所展示，控制電路82可使用諸如路徑84之通信路徑將控制信號供應至天線陣列72之天線及天線隔離元件。控制電路82可包括基頻處理器積體電路、微處理器、微控制器、記憶體、特殊應用積體電路及用於裝置10之其他儲存及處理電路。路徑84可充當將控制信號自控制電路82傳送至天線74及/或隔離元件76中之可調整電路的控制路徑。
可用以實施裝置10中之天線陣列72中之天線的類型之說明性天線展示於圖5中。如圖5中所展示，天線74可具有兩個迴路式部分(L1及L2)。詳言之，天線74可具有由天線諧振元件結構L2形成之第一部分及由天線饋入結構L1形成之第二部分。在結構L2中，電流可在導電材料52內在方向94上繞軸線40形成迴路。在結構L1中，電流60可在導電結構56內形成迴路。
饋入結構L1可為由傳輸線80在正天線饋入端子(+)及接地天線饋入端子(-)處直接饋入之迴路天線結構。天線諧振元件結構L2可為迴路天線結構，其具有圍繞結構L2之縱向軸線40延伸且跨越結構L2之尺寸ZD分佈的導電材料52(亦即，沿著縱向軸線40分佈之導電材料薄片)。天線饋入結構L1可由導電結構56形成。
導電結構52及56可由金屬、含有金屬之導電材料或其他導電物質形成。可使用諸如支撐結構58之一或多個支撐結構來支撐天線74中之天線結構L1及L2之導電結構52及56。支撐結構58可由諸如塑膠之介電質形成。導電結構52及56可為(例如)形成於塑膠載體上之金屬跡線或形成於撓性電路基板或附著至支撐結構58之其他基板上之金屬跡線(作為實例)。
在展示於圖5中之天線74的說明性組態中，支撐結構58具有平行之左表面LS及右表面RS，且具有相對於頂表面TS成角度之底表面BS。直接饋入之天線饋入結構L1可由傳輸線80使用由正天線饋入端子(+)及接地天線饋入端子(-)形成之天線饋入件來直接饋入。在操作期間，結構L1中之電流可在結構L1內循環，如由迴路60所指示。在結構L1內循環之電流產生耦合至結構L2之電磁場(亦即，結構L2由結構L1間接饋入)。
間接饋入之天線諧振元件結構L2可由圍繞天線74之縱向軸線40形成迴路的導電結構52形成。間隙50或插入於結構L2之迴路中的其他合適結構或組件可用以在結構L2之迴路內產生電容(作為一實例)。
如圖5中所展示，天線結構L1與L2之導電結構中的一些可相互電耦接。舉例而言，在表面LS、RS及BS上之金屬結構(有時稱作接地平面結構)中之一些可延伸至結構L1之部分及結構L2之部分中。
結構L1與L2之間的耦接受到電磁近場耦合且受到經由共用導電結構之電耦合兩者影響。當由一個迴路產生之電磁場穿過另一迴路時，發生電磁耦合。當在共用導體(諸如，共用接地平面結構之部分)中產生電流時，發生電耦合。將在方向64上在迴路L1之部分68中流動的電流考慮為一實例。此電流可以電磁方式在結構62中誘發在方向66上之電流。因為結構62電連接至結構52(因為結構62為結構52之縱向延伸部)，所以誘發之電流66的流動傾向於在結構52中產生電流。天線28中之部分62之存在可因此增強天線結構L1與L2之間的耦合。
對應於結構L1及L2兩者皆對天線效能有貢獻(對於至少一些操作頻率)之說明性天線74的曲線圖展示於圖6中。在圖6中，用於包括天線結構L1及天線結構L2兩者(例如，在圖5中展示之類型的配置中)之迴路天線的駐波比(SWR)用曲線表示為操作頻率f之函數。頻率f1可對應於諸如2.4 GHz(作為一實例)之IEEE 802.11頻帶的所關注之第一頻帶之中心頻率。頻率f2可對應於諸如5 GHz(作為一實例)之IEEE 802.11頻帶的所關注之第二頻帶之中心頻率。涵蓋兩個以上頻帶、兩個以下頻帶及/或其他所關注之頻帶的天線可使用分佈迴路組態。圖6之實例僅為說明性的。
圖6之曲線L2對應於來自天線諧振元件L2的對天線74之貢獻。如圖6中所展示，存在在頻率f1下及在等於約兩倍f1之頻率下(亦即，在為頻率f1之二次諧波的2f1下)的來自L2之效能貢獻。在頻率f1之二次諧波下的來自天線結構L2之天線效能貢獻可接近上頻帶中心頻率f2。
曲線L1對應於來自天線諧振元件L1的對天線74之貢獻。在下頻帶頻率f1附近之頻率下，可存在來自L1的對天線效能之相對小的貢獻。然而，在f2附近之頻率下，L1可展現來自L2之使天線74之頻寬加寬且幫助天線28在頻率f2下充分涵蓋上頻帶的諧振。
若需要，可在實施天線陣列72中之天線74時使用其他類型之天線。可用於天線74之其他類型之天線的實例包括倒F天線、帶狀天線、平面式倒F天線、槽孔天線、空腔天線、片狀天線、單極、偶極、包括一個以上類型之天線結構的混合式天線，或其他合適天線。圖7為基於背腔式倒F天線設計之天線74的說明性組態之透視圖。如圖7中所展示，天線74可具有諸如介電支撐結構58之支撐結構。可使用金屬或其他導電材料86來覆蓋結構58之底表面及側壁表面，且藉此形成用於背腔式天線74之天線空腔。可將倒F天線諧振元件88或其他合適的天線諧振元件結構安裝於形成於空腔之上部表面處的開口中以形成天線74。可使用由正天線饋入端子(端子+)及接地天線饋入端子(端子-)形成之天線饋入件來饋入天線。
可用於天線陣列72之天線隔離元件76的說明性迴路式天線隔離元件(寄生元件)展示於圖8中。如圖8中所展示，天線隔離元件76可具有形成迴路形導電路徑(圍繞軸線104之迴路形路徑90)之導電結構。可將間隙插入於形成迴路之導電材料中及/或可將組件插入於迴路內以引入電容92。包括電容92(例如，來自導電結構90中之間隙)可幫助天線隔離元件76以低於其他可能頻率之頻率諧振(且執行隔離功能)。此情形可允許天線隔離元件76用於在所要通信頻帶中使天線隔離，而無需使用過大結構90(亦即，不過度地擴大路徑90之周長P以產生操作頻率之所要減小)。用於圖8中所展示之類型的迴路式結構(包括電容92)的隔離元件76之諧振頻率(亦即，隔離元件76在使天線74相互隔離時有效之頻率)將傾向於隨電容92之值增大而減小。
可使用電線、使用可撓性印刷電路(例如，由諸如聚醯亞胺薄片之可撓性聚合物薄片形成的「撓性電路」)上之金屬跡線或其他導電跡線、使用剛性印刷電路板上之金屬跡線、使用金屬箔、使用外殼12中之導電外殼結構之部分或使用其他合適導電結構來實施迴路路徑90。
可用於天線隔離元件76之說明性組態展示於圖9中。如圖9中所展示，天線隔離元件76可具有形成迴路形狀之導電結構90。導電結構90可由圍繞天線隔離元件76之縱向軸線104延伸的導電材料薄片(條帶)形成。導電結構90可形成於介電支撐結構102(例如，塑膠或其他合適材料)上。隔離元件76沿著縱向軸線104之尺寸L(亦即，跨越纏繞支撐結構102及軸線104的導體條帶90之尺寸)可為(例如)約1 cm至5 cm、約1 cm至10 cm、約2 cm至10 cm、約2 cm至5 cm、大於1 cm、小於10 cm或其他合適大小。周邊尺寸P(亦即，金屬90或纏繞支撐件102之其他導體的迴路之長度)可為約1.5 cm至2.5 cm、約2.5 cm、1.5 cm至3.5 cm、1 cm至4 cm、大於1 cm、小於4 cm或其他合適大小。
迴路式天線隔離元件76之電容92可由導電結構90中之間隙形成，該間隙橫跨圍繞軸線104形成迴路之材料薄片。該間隙可(例如)具有寬度WD。在圖9之實例中，導電迴路結構90中之間隙係由結構90中之直裂縫形成，該直裂縫平行於縱向軸線104跨越結構90而在側向維度上伸展。結構90中之間隙可具有其他形狀，諸如曲折路徑形狀(例如，圖9之說明性曲折間隙92')。將曲折路徑形狀用於導電結構90中之間隙可幫助增大電容92之量值。
安裝於電子裝置10內之說明性天線隔離元件76之橫截面端視圖展示於圖10中。如圖10中所展示，可將天線隔離元件76安裝於諸如區26(圖1)之區下方各別天線74(圖10中未展示)之間。天線隔離元件76可具有諸如具有矩形橫截面形狀之支撐結構102的支撐結構以容納外殼12中之矩形側壁及後外殼結構(作為一實例)。導電結構90可形成圍繞天線隔離元件76之縱向軸線104延伸的迴路。間隙92可插入於迴路之路徑中以形成電容，如結合圖8所描述。
在圖10之說明性組態中，支撐結構102及天線隔離元件76之橫截面形狀為矩形的。若需要，可將其他橫截面形狀用於天線隔離元件76。一般而言，天線隔離元件76可具有回應於天線陣列72中之天線74之操作而圍繞軸線104形成迴路射頻電流之任何合適的橫截面形狀。
舉例而言，如圖11中所展示，當沿著縱向軸線104檢視時，導電層90可具有橢圓形橫截面形狀。在圖12之實例中，天線隔離元件76之導電層90具有矩形橫截面形狀。在圖13之實例中，導電層90針對具有成角度側壁之天線隔離元件76形成矩形橫截面形狀。詳言之，圖13之天線隔離元件76之上表面及下表面相互平行，且垂直於天線隔離元件76之右表面。圖13中之天線隔離元件76之左表面相對於上表面及下表面以非正交角度成角度，且不平行天線隔離元件76之右表面。若需要，天線隔離元件76之表面中之一些可為平坦的，且天線隔離元件76之其他表面可為非平坦的，使得當沿著縱向軸線104檢視時，天線隔離元件76之橫截面形狀具有直側與彎曲側之組合，如圖14中所展示。圖15展示天線隔離元件76之形狀可如何具有諸如凹入部分108之凹入部分。諸如凹入部分108之凹座可經組態，使得天線隔離元件76可容納外殼12中之突出外殼結構、裝置10中之內部組件及裝置10中之其他結構。
圖11、圖12、圖13、圖14及圖15之實例僅為說明性的。一般而言，天線隔離元件76之導電結構90可具有在操作期間使電流在天線陣列72中圍繞軸線104流動之任何合適形狀。
圖16展示可如何使用電組件110組態天線隔離元件76中之間隙電容92。導電結構90中之間隙92歸因於其形狀(亦即，曲折抑或直的)及大小(例如，間隙寬度WD)而可具有內建電容。除了歸因於間隙92之佈局的電容之外，插入於由結構90形成之迴路內的電容可受到橋接間隙92之電組件110之電容影響。電組件110可為電容器或展現電容之組件。電組件110可為(例如)使用焊料附著至導電結構90之導電材料的表面黏著技術(SMT)組件。電子組件110可包括一或多個積體電路、封裝於共同SMT封裝內之諸如電容器、電阻器、電感器等之一或多個組件、射頻濾波器組件或其他合適的電路組件。若需要，天線74可併有諸如組件110之電子組件(例如，橋接圖5之天線74之迴路結構L2中的導電結構52之間隙50之組件)。
可使用可調諧組件來實施諸如電子組件110中之一或多者或與天線陣列72中之一或多個天線隔離元件76及/或天線74相關聯之其他組件的組件。可使用裝置10中之控制電路(諸如，圖4之控制電路82)即時控制可調諧組件(例如，以產生所要電容量)。此情形允許裝置10調諧天線74及/或天線隔離元件76之頻率回應，且因此允許裝置10調諧天線陣列72之總效能。當需要涵蓋所關注之一或多個特定頻帶時(例如，當自一種類型之無線通信模式切換至另一類型之無線通信模式時、當將裝置10移動至使用無線通信頻率之不同集合的新地理區中時，等等)，裝置10可(例如)調諧天線74及/或天線隔離元件76。
圖17展示可如何使用自諸如接地導體118之共同接地平面結構延伸之L形寄生元件來實施天線隔離元件76。如圖17中所展示，天線隔離元件76可包括兩個或兩個以上L形導電元件，諸如L形寄生元件112、L形寄生元件114及L形寄生元件116。天線隔離元件76中之每一L形元件可具有不同長度，使得每一L形寄生元件在不同的對應頻率下貢獻諧振峰值(及對應天線隔離貢獻)。若需要，可在形成寄生天線元件時使用其他類型之導電結構(例如，諸如T形結構之具有一個以上導電分支之結構、形成平坦L形元件之由導電材料條帶形成的結構、具有其他形狀之結構等)。圖17之實例僅為說明性的。
圖18為比較圖17中所展示之類型的天線隔離元件(曲線120)及圖9中所展示之類型的天線隔離元件(曲線122)之天線隔離效能之曲線圖。在圖17中所展示之組態中，天線隔離元件76具有三個個別L形諧振結構，其回應於來自陣列72中之天線74的射頻信號而諧振。三個單獨的L形元件在圖17之天線隔離元件76中的存在引起陣列72中之一對天線74之間的耦合(S21)之三個對應減小(展示為隔離諧振P1、P2及P3)。每一諧振P1、P2及P3與不同頻率f相關聯，此係因為圖17之天線隔離元件76中的元件112、114及116中之每一者具有不同對應長度及因此具有不同諧振行為。總體而言，諧振P1、P2及P3可用以在以操作頻率fa為中心之通信頻帶中使陣列72中之一對天線74隔離。
圖18之曲線122對應於圖9中所展示之類型的隔離元件，其中導電迴路結構90具有沿著縱向軸線104之尺寸L。L之大小(例如，1 cm至10 cm)幫助使隔離元件76之頻寬加寬，使得曲線122(在圖18實例中)比曲線120寬且深。一般而言，天線隔離元件76之尺寸L的增大可用以增大由天線隔離元件76展現之隔離量(隔離頻寬)。
當使用圖9中所展示之類型的隔離元件時，來自天線陣列中之天線的共同接地電流(亦即，沿著維度Z流動的誘發之電流)傾向於被汲取至隔離元件中之電流路徑98(圖9)中，且不會進一步沿著陣列顯著耦合。圖9之迴路式隔離元件76的組態可因此幫助抑制經由共用接地電流之天線至天線耦合。
圖17中之隔離元件76之元件112、114及116充當傾向於對沿著Z軸行進之共同接地電流形成虛擬開路之寄生元件，該等虛擬開路降低陣列中共用共同接地平面118之天線之間的耦合。
圖19為展示在結合圖5之天線74描述之類型的天線中可如何使用天線饋入結構L1間接饋入天線諧振元件L2的圖。用於圖19之天線74的天線饋入結構係由直接饋入之迴路天線結構(天線結構L1)形成，且天線諧振元件結構係由迴路天線結構(例如，圖5之天線結構L2)形成。直接饋入之迴路天線結構L1可包括由傳輸線80直接饋入之導電材料56之迴路。傳輸線80中之正導體可連接至正天線饋入端子(+)，且傳輸線80中之接地導體可連接至接地天線饋入端子(-)。可使用諸如沿著縱向軸線40之長度分佈的導電結構52之導電結構形成迴路天線L2。為了避免使圖式過於複雜，天線諧振元件L2中之導電結構52之分佈形狀未描繪於圖19中。可在天線74之操作期間耦合於結構L1與L2之間的電磁場由線54表示。在圖19中所展示之類型的組態中，含有天線饋入結構L1之平面位置垂直於含有天線諧振元件結構L2之平面。若需要，可使用結構L1與L2之間的其他相對定向。
在圖19之天線74中，迴路L2位於X-Y平面中，且天線諧振元件L2之縱向軸線40平行於Z軸。圖20為展示可如何定向天線隔離元件76使得迴路形路徑90位於X-Y平面中且使得縱向軸線104平行於Z軸延伸的圖。
可藉由使天線結構(諸如，圖19之天線結構74)與天線隔離元件(諸如，天線隔離元件20)對準使得每一天線74之縱向軸線40與天線隔離元件76之縱向軸線104沿著共同軸線(亦即，Z軸)鋪置來增強天線隔離，如圖21之實例中所展示。在圖21之實例中，正使用插入之天線隔離元件ISO使天線ANT1與ANT2隔離，其中之每一者沿著共同軸線(軸線Z)對準。
在此組態中，每一天線74中之電流沿著迴路L2之導電路徑而非朝向鄰近天線行進，此情形使當經由共同接地平面電流操作天線74中之一者時在天線74中之另一者中誘發的電流量最小化。Z軸傾向於與用於圖19中所展示之類型的天線74之輻射型樣中之零位相關聯，因此，沿著共同軸線對準每一軸線40亦可藉由減小電磁近場耦合來增強隔離。
若需要，圖21之天線陣列72的天線及天線隔離元件可安裝於裝置10內諸如圖1之區26中之一者的區中。若需要，可形成其他合適的天線陣列(例如，以將多個天線置放於膝上型電腦之鉸鏈內、以沿著平板電腦或其他攜帶型裝置之邊緣置放多個天線，等等)。在諸如沿著共同接地平面結構(例如，印刷電路板上之共用跡線、共用導電性電子裝置外殼結構12或其他共同接地平面結構)安裝天線之此等組態的組態中，天線有可能經由共用接地平面電流耦合。當使用迴路天線結構形成天線陣列中之一或多個或兩個或兩個以上天線時，可藉由垂直於共同接地平面電流可沿著流動之維度而定向天線諧振元件迴路來減小經由共用接地平面電流之天線耦合。
舉例而言，在圖21之天線陣列中，迴路天線諧振元件L2中之迴路電流在垂直於維度Z之X-Y平面中流動。與天線至天線耦合相關聯之共同接地平面電流將在維度Z中流動，流過陣列中之每一天線。然而，當使用迴路天線時，迴路天線諧振元件中之電流在X-Y平面中、不沿著維度Z流動。因此，當迴路天線諧振元件經組態使得迴路電流在X-Y平面中流動時，天線之間的共同接地電流(亦即，沿著維度Z之共用接地平面電流)受到抑制，從而提供除了由天線隔離元件提供之隔離以外的額外隔離。
根據一實施例，提供一種天線陣列，該天線陣列包括：至少第一及第二天線；及一天線隔離元件，其由經組態以使該第一天線與該第二天線相互隔離之一迴路導體形成。
根據另一實施例，該天線隔離元件係插入於該第一天線與該第二天線之間。
根據另一實施例，該天線隔離元件係由圍繞一軸線延伸以形成該迴路導體的一導電材料薄片形成。
根據另一實施例，該天線隔離元件包括一介電載體，其中該導電材料薄片包括在該介電載體上之金屬。
根據另一實施例，該導電材料薄片具有橫跨該導電材料薄片之一間隙。
根據另一實施例，該間隙經組態以跨越該導電材料薄片而形成一曲折路徑。
根據另一實施例，該第一天線及該第二天線包括迴路天線。
根據另一實施例，該第一天線及該第二天線各自具有經組態以形成一迴路天線諧振元件之一導電材料薄片。
根據另一實施例，該第一天線及該第二天線各自包括一迴路形天線諧振元件及一迴路形天線饋入結構，其中該第一天線中之該迴路形天線饋入結構間接饋入該第一天線中之該迴路天線諧振元件，且其中該第二天線中之該迴路形天線饋入結構間接饋入該第二天線中之該迴路天線諧振元件。
根據另一實施例，該第一天線及該第二天線包括分佈迴路天線。
根據另一實施例，該迴路導體包括一導電材料條帶，該導電材料條帶圍繞一軸線延伸以形成具有一間隙之一迴路，其中該第一天線及該第二天線包括各自圍繞該軸線延伸且各自經組態以形成具有一間隙之一各別迴路的導電材料條帶。
根據另一實施例，該天線隔離元件係由圍繞一軸線延伸以形成該迴路導體的一導電材料薄片形成，其中該迴路導體具有一間隙，其中該導電材料薄片具有平行於該軸線而橫跨該導電材料薄片之一第一尺寸，且具有與該導電材料薄片圍繞該軸線之一周邊長度相關聯的一第二尺寸，且其中該第一尺寸為1 cm至10 cm且該第二尺寸為1.5 cm至3.5 cm。
根據一實施例，提供一種電子裝置，該電子裝置包括：一外殼；在該外殼中之一顯示器；及一天線陣列，其沿著該顯示器之一邊緣安裝於該外殼中，其中該天線陣列包括至少第一及第二天線以及由具有一間隙之一迴路導體形成的一天線隔離元件，且其中該迴路導體經組態以使該第一天線與該第二天線相互隔離。
根據另一實施例，該天線隔離元件係插入於該第一天線與該第二天線之間，且包括圍繞一軸線延伸以形成具有該間隙之該迴路導體的一導電材料薄片。
根據另一實施例，該材料薄片具有平行於該軸線而橫跨該材料薄片之一尺寸，其中該第一天線及該第二天線係沿著該軸線定位。
根據另一實施例，該電子裝置進一步包括橋接該間隙之至少一電組件。
根據另一實施例，該電子裝置進一步包括控制電路，該控制電路供應調整該電組件以調諧該天線隔離元件之控制信號。
根據一實施例，提供一種天線隔離元件，其經組態以使一電子裝置中之第一天線與第二天線相互隔離，該天線隔離元件包括：一介電載體；及在該介電載體上之導電材料，其形成一迴路。
根據另一實施例，該導電材料包括圍繞該介電載體延伸且具有一間隙之一導電材料薄片。
根據另一實施例，該介電載體具有一縱向軸線，該導電材料薄片具有平行於該縱向軸線而橫跨該導電材料薄片之一第一尺寸，且具有與該薄片圍繞該縱向軸線之一周邊相關聯的一第二尺寸，且該第一尺寸為1 cm至10 cm且該第二尺寸為1.5 cm至3.5 cm。
前述內容僅說明本發明之原理，且在不脫離本發明之範疇及精神的情況下，各種修改可由熟習此項技術者進行。可個別地或以任何組合實施前述實施例。
10‧‧‧電子裝置
12‧‧‧共用導電性電子裝置外殼結構/電子裝置外殼
14‧‧‧支架
18‧‧‧顯示器
20‧‧‧非作用區
22‧‧‧作用區
24‧‧‧矩形邊界
26‧‧‧位置/區
40‧‧‧縱向軸線
50‧‧‧間隙
52‧‧‧導電結構/導電材料
54‧‧‧線
56‧‧‧導電結構/導電材料
58‧‧‧支撐結構
60‧‧‧電流/迴路
62‧‧‧結構/天線中之部分
64‧‧‧方向
66‧‧‧方向/誘發之電流
68‧‧‧迴路之部分
72‧‧‧天線陣列
74‧‧‧背腔式天線
76‧‧‧天線隔離元件/迴路式隔離元件
78‧‧‧收發器電路
80‧‧‧傳輸線
82‧‧‧控制電路
84‧‧‧路徑
86‧‧‧導電材料
88‧‧‧倒F天線諧振元件
90‧‧‧迴路形路徑/導電結構/導體/導電迴路結構/導電層
92'‧‧‧曲折間隙
92‧‧‧間隙電容/間隙
94‧‧‧方向
98‧‧‧電流路徑
102‧‧‧介電支撐結構
104‧‧‧縱向軸線
108‧‧‧凹入部分
110‧‧‧電組件/電子組件
112‧‧‧L形寄生元件
114‧‧‧L形寄生元件
116‧‧‧L形寄生元件
118‧‧‧接地導體/共同接地平面
120‧‧‧天線隔離元件之天線隔離效能的曲線
122‧‧‧天線隔離元件之天線隔離效能的曲線
ANT1‧‧‧天線
ANT2‧‧‧天線
ISO‧‧‧插入之天線隔離元件
L1‧‧‧天線饋入結構
L2‧‧‧天線諧振元件結構/迴路/天線諧振元件
LS‧‧‧左表面
RS‧‧‧右表面
TS‧‧‧頂表面
圖1為根據本發明之一實施例的具有天線及天線隔離結構之說明性電子裝置之透視圖。
圖2為根據本發明之一實施例的含有一對天線及一天線隔離元件的說明性電子裝置之部分之俯視圖。
圖3為根據本發明之一實施例的含有三個天線與兩個插入之天線隔離元件之陣列的說明性電子裝置之部分之俯視圖。
圖4為根據本發明之一實施例的展示天線可如何耦接至射頻收發器電路之及可選控制電路可如何用於控制天線及隔離元件結構之圖。
圖5為根據本發明之一實施例的可在天線陣列中使用之類型的說明性迴路天線之透視圖。
圖6為根據本發明的展示可由迴路形間接饋入結構及迴路天線諧振元件結構作出之對效能之各別貢獻的說明性間接饋入之分佈迴路天線之天線效能之曲線圖。
圖7為根據本發明之一實施例的可在天線陣列中使用之類型的說明性背腔式倒F天線之透視圖。
圖8為根據本發明之一實施例的說明性迴路式天線隔離元件之示意圖。
圖9為根據本發明之一實施例的說明性迴路式天線隔離元件之透視圖。
圖10為根據本發明之一實施例的在電子裝置中之說明性迴路式天線隔離元件之橫截面端視圖。
圖11為根據本發明之一實施例的具有橢圓形橫截面形狀之說明性迴路式天線隔離元件之橫截面端視圖。
圖12為根據本發明之一實施例的具有矩形橫截面形狀之說明性迴路式天線隔離元件之橫截面端視圖。
圖13為根據本發明之一實施例的具有具成角度側之橫截面形狀的說明性迴路式天線隔離元件之橫截面端視圖。
圖14為根據本發明之一實施例的具有具直側與彎曲側之組合之橫截面形狀的說明性迴路式天線隔離元件之橫截面端視圖。
圖15為根據本發明之一實施例的具有具形成凹入部分之直邊緣之橫截面形狀的說明性迴路式天線隔離元件之橫截面端視圖。
圖16為根據本發明之一實施例的具有電組件之說明性迴路式天線隔離元件之透視圖，該電組件橋接形成迴路式天線隔離元件之導電材料薄片中的間隙。
圖17為根據本發明之一實施例的由多個L形寄生元件形成之說明性天線隔離元件之圖。
圖18為根據本發明之實施例的比較可如何使用不同類型之天線隔離元件減小一對天線之間的耦合之曲線圖。
圖19為根據本發明之一實施例的展示天線可如何具有用於間接饋入第二迴路天線結構之第一迴路天線結構且展示可如何相對於X-Y-Z座標系統定向天線之結構之圖。
圖20為根據本發明之一實施例的展示可如何相對於X-Y-Z座標系統定向天線隔離元件之圖。
圖21為根據本發明之一實施例的展示天線陣列及插入之天線隔離元件可如何相對於彼此定向以增強天線隔離之圖。
72‧‧‧天線陣列
74‧‧‧背腔式天線
76‧‧‧天線隔離元件/迴路式隔離元件
78‧‧‧收發器電路
80‧‧‧傳輸線
82‧‧‧控制電路
84‧‧‧路徑

权利要求:
Claims (20)
[1] 一種天線陣列，其包含：至少第一及第二天線；及一天線隔離元件，其由經組態以使該第一天線與該第二天線相互隔離之一迴路導體形成。
[2] 如請求項1之天線陣列，其中該天線隔離元件係插入於該第一天線與該第二天線之間。
[3] 如請求項2之天線陣列，其中該天線隔離元件係由圍繞一軸線延伸以形成該迴路導體的一導電材料薄片形成。
[4] 如請求項3之天線陣列，其中該天線隔離元件包含一介電載體，且其中該導電材料薄片包含在該介電載體上之金屬。
[5] 如請求項4之天線陣列，其中該導電材料薄片具有橫跨該導電材料薄片之一間隙。
[6] 如請求項5之天線陣列，其中該間隙經組態以跨越該導電材料薄片而形成一曲折路徑。
[7] 如請求項6之天線陣列，其中該第一天線及該第二天線包含迴路天線。
[8] 如請求項7之天線陣列，其中該第一天線及該第二天線各自具有經組態以形成一迴路天線諧振元件之一導電材料薄片。
[9] 如請求項5之天線陣列，其中該第一天線及該第二天線各自包含一迴路形天線諧振元件及一迴路形天線饋入結構，其中該第一天線中之該迴路形天線饋入結構間接饋入該第一天線中之該迴路天線諧振元件，且其中該第二天線中之該迴路形天線饋入結構間接饋入該第二天線中之該迴路天線諧振元件。
[10] 如請求項1之天線陣列，其中該第一天線及該第二天線包含分佈迴路天線。
[11] 如請求項10之天線陣列，其中該迴路導體包含一導電材料條帶，該導電材料條帶圍繞一軸線延伸以形成具有一間隙之一迴路，且其中該第一天線及該第二天線包含各自圍繞該軸線延伸且各自經組態以形成具有一間隙之一各別迴路的導電材料條帶。
[12] 如請求項1之天線陣列，其中該天線隔離元件係由圍繞一軸線延伸以形成該迴路導體的一導電材料薄片形成，其中該迴路導體具有一間隙，其中該導電材料薄片具有平行於該軸線而橫跨該導電材料薄片之一第一尺寸，且具有與該導電材料薄片圍繞該軸線之一周邊長度相關聯的一第二尺寸，且其中該第一尺寸為1 cm至10 cm且該第二尺寸為1.5 cm至3.5 cm。
[13] 一種電子裝置，其包含：一外殼；在該外殼中之一顯示器；及一天線陣列，其沿著該顯示器之一邊緣安裝於該外殼中，其中該天線陣列包括至少第一及第二天線以及由具有一間隙之一迴路導體形成的一天線隔離元件，且其中該迴路導體經組態以使該第一天線與該第二天線相互隔離。
[14] 如請求項13之電子裝置，其中該天線隔離元件係插入於該第一天線與該第二天線之間，且包含圍繞一軸線延伸以形成具有該間隙之該迴路導體的一導電材料薄片。
[15] 如請求項14之電子裝置，其中該材料薄片具有平行於該軸線而橫跨該材料薄片之一尺寸，且其中該第一天線及該第二天線係沿著該軸線定位。
[16] 如請求項15之電子裝置，其進一步包含橋接該間隙之至少一電組件。
[17] 如請求項16之電子裝置，其進一步包含控制電路，該控制電路供應調整該電組件以調諧該天線隔離元件之控制信號。
[18] 一種天線隔離元件，其經組態以使一電子裝置中之第一天線與第二天線相互隔離，該天線隔離元件包含：一介電載體；及在該介電載體上之導電材料，其形成一迴路。
[19] 如請求項18之天線隔離元件，其中該導電材料包含圍繞該介電載體延伸且具有一間隙之一導電材料薄片。
[20] 如請求項19之天線隔離元件，其中該介電載體具有一縱向軸線，其中該導電材料薄片具有平行於該縱向軸線而橫跨該導電材料薄片之一第一尺寸，且具有與該薄片圍繞該縱向軸線之一周邊相關聯的一第二尺寸，且其中該第一尺寸為1 cm至10 cm且該第二尺寸為1.5 cm至3.5 cm。

类似技术:

公开号 | 公开日 | 专利标题

TWI533510B|2016-05-11|天線陣列、電子裝置及天線隔離元件

TWI533521B|2016-05-11|天線、迴路天線及電子裝置

TWI552439B|2016-10-01|具有槽孔天線之電子器件

US8922443B2|2014-12-30|Distributed loop antenna with multiple subloops

US9093752B2|2015-07-28|Electronic device with capacitively loaded antenna

US9257750B2|2016-02-09|Electronic device with multiband antenna

US9425496B2|2016-08-23|Distributed loop speaker enclosure antenna

CN109494453B|2020-11-10|包括导电显示结构的电子设备天线

CN109494447B|2021-07-20|具有隔离天线结构的电子设备

US8610629B2|2013-12-17|Housing structures for optimizing location of emitted radio-frequency signals

US10283844B2|2019-05-07|Electronic devices having housing-integrated distributed loop antennas

US10158384B1|2018-12-18|Electronic devices with indirectly-fed adjustable slot elements

WO2012147817A1|2012-11-01|電子機器

US9496600B2|2016-11-15|Electronic device with array of antennas in housing cavity

US10283847B2|2019-05-07|Antenna device and mobile device

CN109494454B|2020-11-24|具有共享天线结构和分离返回路径的电子设备

US10367570B2|2019-07-30|Electronic devices having printed circuits for antennas

US9178278B2|2015-11-03|Distributed loop antennas with extended tails

WO2015010639A1|2015-01-29|天线和手持通讯设备

JP2004241837A|2004-08-26|無線通信装置

TW202025555A|2020-07-01|多天線系統及其電子裝置

US20210391651A1|2021-12-16|Electronic Devices with Display-Overlapping Antennas

同族专利:

公开号 | 公开日

TWI533510B|2016-05-11|

WO2013028317A1|2013-02-28|

CN102956973A|2013-03-06|

US8854266B2|2014-10-07|

US20130050031A1|2013-02-28|

CN102956973B|2015-01-07|

CN202797277U|2013-03-13|

引用文献:

公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

US3490025A|1967-10-06|1970-01-13|Edith Rental Services|High-isolation antennas|

US4814776A|1987-09-10|1989-03-21|Motorola, Inc.|Optimally grounded small loop antenna|

US6429818B1|1998-01-16|2002-08-06|Tyco Electronics Logistics Ag|Single or dual band parasitic antenna assembly|

US6304230B1|1999-11-04|2001-10-16|Sigem|Multiple coupled resonant loop antenna|

US6784843B2|2000-02-22|2004-08-31|Murata Manufacturing Co., Ltd.|Multi-resonance antenna|

EP1371111B1|2001-02-12|2008-10-22|Ethertronics, Inc.|Magnetic dipole and shielded spiral sheet antennas structures and methods|

US6624789B1|2002-04-11|2003-09-23|Nokia Corporation|Method and system for improving isolation in radio-frequency antennas|

US6909402B2|2003-06-11|2005-06-21|Sony Ericsson Mobile Communications Ab|Looped multi-branch planar antennas having multiple resonant frequency bands and wireless terminals incorporating the same|

US7205942B2|2005-07-06|2007-04-17|Nokia Corporation|Multi-band antenna arrangement|

US7701395B2|2007-02-26|2010-04-20|The Board Of Trustees Of The University Of Illinois|Increasing isolation between multiple antennas with a grounded meander line structure|

DE102007026965A1|2007-06-12|2009-01-02|Siemens Ag|Antennenarray|

JP4894923B2|2007-06-29|2012-03-14|富士通株式会社|ループアンテナ|

CN101743666B|2007-07-18|2013-04-03|富士通株式会社|无线标签以及无线标签的制造方法|

US7830320B2|2007-08-20|2010-11-09|Ethertronics, Inc.|Antenna with active elements|

US7973722B1|2007-08-28|2011-07-05|Apple Inc.|Electronic device with conductive housing and near field antenna|

US7916089B2|2008-01-04|2011-03-29|Apple Inc.|Antenna isolation for portable electronic devices|

US7982616B2|2008-02-14|2011-07-19|3M Innovative Properties Company|Radio frequency identification tag including a three-dimensional loop antenna|

US7804453B2|2008-04-16|2010-09-28|Apple Inc.|Antennas for wireless electronic devices|

US7773033B2|2008-09-30|2010-08-10|Raytheon Company|Multilayer metamaterial isolator|

JP5527218B2|2008-12-19|2014-06-18|日立金属株式会社|共振型受信アンテナ及び受信装置|

US8866692B2|2008-12-19|2014-10-21|Apple Inc.|Electronic device with isolated antennas|

US8085202B2|2009-03-17|2011-12-27|Research In Motion Limited|Wideband, high isolation two port antenna array for multiple input, multiple output handheld devices|

EP2453520A4|2009-07-06|2013-01-16|Samsung Electronics Co Ltd|WIRELESS POWER TRANSMISSION SYSTEM AND RESONATOR FOR THE SYSTEM|

US20110078749A1|2009-09-29|2011-03-31|Sony Corporation|Embedded wireless antenna for network tv|

KR101241388B1|2009-12-18|2013-03-12|한국전자통신연구원|격리도 향상을 위한 다중 입출력 안테나|

SE534431C2|2009-12-21|2011-08-23|Lite On Mobile Oyj|En antennanordning|

CN201655979U|2010-04-02|2010-11-24|旭丽电子有限公司|复合式多输入多输出天线模块及其系统|US9203139B2|2012-05-04|2015-12-01|Apple Inc.|Antenna structures having slot-based parasitic elements|

US10044110B2|2013-07-01|2018-08-07|Qualcomm Incorporated|Antennas with shared grounding structure|

FR3008550B1|2013-07-15|2015-08-21|Inst Mines Telecom Telecom Bretagne|Antenne de type bouchon et structure antennaire et ensemble antennaire associes|

US9660344B2|2013-07-23|2017-05-23|Intel Corporation|Optically transparent antenna for wireless communication and energy transfer|

TWI543447B|2013-09-09|2016-07-21|鴻海精密工業股份有限公司|天線|

CN104466400B|2013-09-24|2017-06-20|富士康电脑接插件有限公司|天线|

US9287919B2|2014-02-24|2016-03-15|Microsoft Technology Licensing, Llc|Multi-band isolator assembly|

CN105337050A|2014-06-12|2016-02-17|索尼公司|天线结构、通信装置以及电子设备|

US9553352B2|2014-09-26|2017-01-24|Intel Corporation|Communication device and display incorporating antennas between display pixels|

US9813102B2|2014-12-15|2017-11-07|Intel Corporation|Display panel with transparent conductor based isolator and method for improved wireless communications|

US9478869B1|2014-12-29|2016-10-25|Google Inc.|Electronic devices with hybrid patch and monopole antenna for high altitude platform application|

DE102015201963B4|2015-02-04|2019-05-29|Siemens Healthcare Gmbh|Magnetresonanzgerät|

JP6438841B2|2015-05-19|2018-12-19|富士フイルム株式会社|タッチセンサパネルおよび基板|

US9768506B2|2015-09-15|2017-09-19|Microsoft Technology Licensing, Llc|Multi-antennna isolation adjustment|

NL2015592B1|2015-10-09|2017-05-02|The Antenna Company International N V|Antenna suitable for integration in a laptop or tablet computer.|

US9640858B1|2016-03-31|2017-05-02|Motorola Mobility Llc|Portable electronic device with an antenna array and method for operating same|

US10283844B2|2016-09-23|2019-05-07|Apple Inc.|Electronic devices having housing-integrated distributed loop antennas|

US10389021B1|2018-02-15|2019-08-20|Intel Corporation|Antenna ports decoupling technique|

JP6621502B1|2018-06-22|2019-12-18|レノボ・シンガポール・プライベート・リミテッド|電子機器|

US10862223B2|2018-06-25|2020-12-08|Pc-Tel, Inc.|Dual antenna support and isolation enhancer|

DE102018218891A1|2018-11-06|2020-05-07|Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.|Dreidimensionale Schleifen-Antennenvorrichtung|

CN111029735A|2019-11-21|2020-04-17|腾讯科技（深圳）有限公司|天线模组和终端设备|

法律状态:

优先权:

申请号 | 申请日 | 专利标题

US13/216,012|US8854266B2|2011-08-23|2011-08-23|Antenna isolation elements|

[返回顶部]