CN103474748A - 用于具有导电边框的手持式电子设备的天线 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种包含无线通信电路的手持式电子设备。所述手持式电子设备可具有外壳和显示器。所述显示器可利用导电边框而附接到所述外壳。所述手持式电子设备可具有用于支持无线通信的一个或多个天线。手持式电子设备中的接地面可用作一个或多个所述天线的地。所述接地面和边框可限定开口。矩形缝隙天线或其它适当的缝隙天线可由所述开口形成或者形成在所述开口中。一个或多个天线谐振元件可形成在所述缝隙上方。桥接所述缝隙的电开关可用于调整所述缝隙的周长从而调谐所述手持式电子设备的通信频带。

Description

用于具有导电边框的手持式电子设备的天线
本申请是申请日为2008年3月5日、申请号为200880018641.2、发明名称为“用于具有导电边框的手持式电子设备的天线”的发明专利申请的分案申请。
本申请要求2007年6月21日提交的美国专利申请No.11/821,192的优先权。
技术领域
本发明通常涉及无线通信电路，尤其涉及用于具有导电边框的手持式电子设备的无线通信电路。
背景技术
手持式电子设备正变成越来越流行。手持式设备的例子包括手持式计算机、蜂窝电话、媒体播放器和包括这种类型的多个设备的功能的混合设备。
部分由于其移动本性，手持式电子设备通常设有无线通信能力。手持式电子设备可利用无线通信来与无线基站通信。例如，蜂窝电话可利用在850MHz、900MHz、1800MHz和1900MHz处的蜂窝电话频带（例如，主要的全球移动通信系统或GSM蜂窝电话频带）进行通信。手持式电子设备还可利用其它类型的通信链路。例如，手持式电子设备可利用在2.4GHz的
Figure BDA0000389576680000011
（IEEE802.11）频带和在2.4GHz的
Figure BDA0000389576680000012
频带进行通信。还可以在诸如处于2170MHz频带处的3G数据通信频带（通常称为UMTS或通用移动通信系统）之类的数据服务频带中进行通信。
为了满足消费者对小形状因子的无线设备的需求，生产商在不断努力减小用在这些设备中的部件的大小。例如，生产商已经在试图小型化用在手持式电子设备中的天线。
一种典型的天线可通过在电路板衬底上图案化金属层来制造，或者可利用箔片冲压（foil stamping）工艺由薄金属片形成。许多设备使用平面倒F形天线（PIFA）。平面倒F形天线通过将平面谐振元件置于接地面上方而形成。这些技术可用于生产符合紧凑型手持式设备的严格限制的天线。然而，对于传统的手持式电子设备，要进行设计折衷以适应紧凑型天线。这些设计折衷可能包括与接地面上方的天线高度、天线效率和天线带宽有关的折衷。而且，往往对可用在手持式设备中的金属量和金属部件的位置有限制。这些限制可能对设备操作和设备外观有不利影响。
因此，希望能够为手持式电子设备提供改进的天线。
发明内容
根据本发明的一个实施例，提供一种具有无线通信电路的手持式电子设备。所述手持式电子设备可具有蜂窝电话、音乐播放器、或手持式计算机功能。所述无线通信电路可具有一个或多个天线。所述天线可用于支持数据通信频带和蜂窝电话通信频带上的无线通信。
所述手持式电子设备可具有外壳。所述外壳的正面可具有显示器。所述显示器可以是液晶显示器（LCD）或者其它适当的显示器。触摸传感器可以与所述显示器集成以使所述显示器触摸敏感。
边框可用于将所述显示器附接到所述外壳。所述边框围绕所述外壳的正面的周边，并且将所述显示器固定到所述外壳。衬垫可插在所述边框和所述外壳之间。
所述边框可由不锈钢或其它适当的导电材料形成。所述外壳中的接地面元件可用作天线地。所述接地面元件可具有缝隙。所述缝隙可用于形成缝隙天线或者混合天线。在混合天线配置中，一个或多个天线谐振元件，诸如平面倒F形天线谐振元件，可位于所述缝隙的上方。所述边框可以电连接到所述接地面元件。所述边框可围绕所述缝隙，同时容纳所述天线。这使所述边框能够提供结构支撑并提升所述手持式电子设备的外观和耐用性。即使所述边框围绕所述缝隙，也不妨碍形成在所述缝隙上方的天线谐振元件的正常工作。
所述缝隙可以位于所述手持式电子设备的中心，或者位于所述手持式电子设备的一端。桥接所述缝隙的开关可处于断开位置或闭合位置以便调节所述缝隙的周长并从而调谐所述天线。
本发明的进一步的特征、其性质和各种优点将从附图和下面对优选实施例的详细说明中变得更加明显。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的具有天线的示意性手持式电子设备的透视图。
图2是根据本发明的一个实施例的具有天线的示意性手持式电子设备的原理图。
图3A是根据本发明的一个实施例的具有天线的示意性手持式电子设备的截面侧视图。
图3B是根据本发明的一个实施例的包含两个射频收发器的示意性手持式电子设备的部分原理性顶视图，其中所述两个射频收发器通过各自的传输线耦接到两个相关联的天线谐振元件。
图4是根据本发明的一个实施例的示意性平面倒F形天线（PIFA）的透视图。
图5是根据本发明的一个实施例的图4所示类型的示意性平面倒F形天线的截面侧视图。
图6是根据本发明的一个实施例的图4和图5所示类型的天线的示意性天线性能曲线图，其中驻波比（SWR）值作为工作频率的函数被绘出。
图7是根据本发明的一个实施例的示意性平面倒F形天线的透视图，其中所述天线的接地面在所述天线的谐振元件下方的部分已被移除以形成缝隙。
图8是根据本发明的一个实施例的示意性缝隙天线的顶视图。
图9是根据本发明的一个实施例的图8所示类型的天线的示意性天线性能曲线图，其中驻波比（SWR）值作为工作频率的函数被绘出。
图10是根据本发明的一个实施例的通过将平面倒F形天线与缝隙天线组合而形成的示意性PIFA/缝隙混合天线的透视图，其中所述天线正由两个同轴电缆馈线（feed）馈电。
图11是根据本发明的一个实施例的包含PIFA/缝隙混合天线和条形天线的手持式设备的示意性无线覆盖曲线图，其中天线驻波比（SWR）值作为工作频率的函数被绘出。
图12是根据本发明的一个实施例的示意性手持式电子设备天线布置的透视图，其中，两个手持式电子设备天线中的第一天线具有相关联的用于减少来自所述两个手持式电子设备天线中的第二天线的干扰的隔离元件。
图13是根据本发明的一个实施例的具有导电边框的示意性手持式电子设备的分解透视图。
图14是根据本发明的一个实施例的具有导电边框的示意性手持式电子设备的截面侧视图。
图15是根据本发明的一个实施例的具有导电边框的示意性手持式电子设备的稍微简化的内部透视图。
图16是根据本发明的一个实施例的可用在包含导电边框的手持式电子设备中的示意性缝隙天线的透视图。
图17是根据本发明的一个实施例的可用在包含导电边框的手持式电子设备中的示意性混合天线的透视图。
图18是根据本发明的一个实施例的示意性手持式电子设备缝隙天线的透视图，其中所述缝隙位于接地面的内部部分中，并且导电边框围绕接地面的周边。
图19是根据本发明的一个实施例的示意性手持式电子设备混合天线的透视图，其中所述缝隙位于接地面的内部部分中，并且导电边框围绕接地面的周边。
图20是根据本发明的一个实施例的示意性手持式电子设备缝隙天线的顶视图，其中所述缝隙沿一曲折的路径行进，并且导电边框围绕接地面的周边。
图21是根据本发明的一个实施例的示意性手持式电子设备缝隙天线的顶视图，其中所述缝隙具有曲折的边界，并且导电边框围绕接地面的周边。
图22是根据本发明的一个实施例的示意性手持式电子设备缝隙天线结构的顶视图，其中所述缝隙被一开关桥接，所述开关允许所述缝隙被选择性地短路从而进行调谐。
图23是根据本发明的一个实施例的天线性能曲线图，该图示出图22所示类型的可调谐天线的谐振峰可如何通过选择性地桥接所述缝隙的一部分而被调节。
具体实施方式
本发明通常涉及无线通信，尤其涉及无线电子设备和用于无线电子设备的天线。
所述天线可以是表现出宽带宽和大增益的小形状因子天线。根据本发明的一个示意性实施例，所述天线被配置为使其考虑到在所述无线电子设备上的导电边框。所述边框可用作天线的一部分。例如，所述边框可形成天线地的一部分。所述边框还可执行机械功能，诸如为无线电子设备提供结构强度。利用在这里将作为例子描述的一种适当的配置，所述边框可将液晶显示器（LCD）或其他显示器固定到无线电子设备的表面。
无线电子设备还可以是便携式电子设备，诸如膝上型计算机、或有时被称为是超便携式的这类小型便携式计算机。便携式电子设备还可以是更小一些的设备。更小的便携式电子设备的例子包括腕表设备、挂件设备、头戴式耳机和听筒设备、以及其它可佩戴的微型设备。
利用一种适当的配置，所述便携式电子设备是手持式电子设备。在手持式电子设备中，空间十分宝贵，因此在这样的设备中，高性能的紧凑型天线可能是特别有利的。手持式电子设备还可得益于边框的使用。例如，围绕手持式电子设备周边的不锈钢边框可用于多种有用的功能，包括增加设备刚度，将显示器的玻璃或塑料面板固定在适当位置，通过用作视觉吸引力（appealing）设计元素来提升设备的美观，以及用作保护结构（例如，当手持式电子设备无意中掉落时防止诸如塑料或玻璃显示器之类的易碎部件被损坏）。因此，这里通常描述手持式设备的使用来作为例子，但是如果希望的话，任何适当的电子设备都可以与本发明的天线和边框一起使用。
所述手持式设备可以是例如蜂窝电话、具有无线通信能力的媒体播放器、手持式计算机（有时也称为个人数字助理）、远程控制器、全球定位系统（GPS）设备以及手持式游戏设备。所述手持式设备还可以是组合了多种传统设备的功能的混合设备。混合手持式设备的例子包括具有媒体播放器功能的蜂窝电话，具有无线通信能力的游戏设备，具有游戏和电子邮件功能的蜂窝电话，以及可接收电子邮件、支持移动电话呼叫、并支持web浏览的手持式设备。这些仅仅是示意性的例子。
图1示出了根据本发明的一个实施例的示意性手持式电子设备。设备10可以是任何适当的便携式或手持式电子设备。
设备10可具有外壳12。设备10可包括一个或多个用于处理无线通信的天线。这里有时描述包含一个天线的设备10的实施例和包含两个天线的设备10的实施例来作为例子。
设备10可以处理在一个或多个通信频带上的通信。例如，在具有两个天线的设备10中，所述两个天线中的第一天线可用于处理在一个或多个频带中的蜂窝电话通信，而所述两个天线中的第二天线可用于处理在一单独通信频带中的数据通信。利用有时在这里被作为例子描述的一种适当配置，第二天线被配置成处理中心在2.4GHz的通信频带（例如WiFi和/或Bluetooth频率）中的数据通信。在具有多个天线的配置中，天线可被设计为减少干扰以便允许两个天线彼此相对接近地工作。
外壳12——有时被称作机壳（case）——可以由任何适当的材料或者这些材料的组合形成，所述材料包括塑料、玻璃、陶瓷、金属、或其它适当的材料。在某些情况中，外壳12或外壳12的多个部分可以由电介质或其他低导电性材料形成，以使得位于外壳12附近的导电天线单元的工作不被干扰。在其他情况中，外壳12或外壳12的多个部分可由金属元件形成。在外壳12由金属元件形成的情况中，一个或多个金属元件可用作设备10中天线的一部分。例如，外壳12的金属部分可以短接到设备10中的内部接地面以创建用于该设备10的更大的接地面元件。
外壳12可具有边框14。边框14可由导电材料形成。所述导电材料可以是金属（例如单质金属或合金）或其他适当的导电材料。利用有时在这里被作为例子描述的一种适当配置，边框14可由不锈钢形成。不锈钢可被制造为使其具有诱人的闪亮外表、结构坚固、并且不易锈蚀。如果希望的话，可以使用其他结构来形成边框14。例如，边框14可以由涂有闪亮的金属涂层的塑料或者其他适当的物质形成。这里常常将其中边框14是由诸如不锈钢之类的导电金属形成的配置作为例子来描述。
边框14可用于将具有平面表面的显示器或其他设备固定到设备10上的适当位置。例如，如图1所示，边框14可用于通过将显示器16附接到外壳12而将显示器16固定到合适位置。设备10可具有前平面表面和后平面表面。在图1的例子中，所示的显示器16被形成为设备10的平面正面的一部分。正面的周边可被边框围绕，诸如边框14。如果希望的话，背面的周边可被边框围绕（例如，在具有正面显示器和背面显示器的设备中）。
显示器16可以是液晶显示器（LCD）、有机发光二极管（OLED）显示器、或任何其他适当的显示器。显示器16的最外层表面可以由一个或多个塑料或玻璃层形成。如果希望的话，触摸屏功能可以集成到显示器16中或者可以利用单独的触摸板设备来提供。将触摸屏集成到显示器16中以使显示器16触摸敏感的一个优点是，这种类型的配置可节约空间并减小视觉凌乱。
在一种典型的配置中，边框14可具有用于将边框14固定到外壳12和用于将边框14电连接到外壳12和设备10中其他导电元件的插脚（例如，具有集成的带螺纹或不带螺纹的螺孔的插脚）。外壳和其他导电元件形成用于手持式电子设备中的天线的接地面。衬垫（例如，由硅树脂或其他柔性材料（compliant material）形成的O型环、聚酯薄膜衬垫等）可放置在边框14的底面和显示器16的最外层表面之间。衬垫可有助于减缓局部压力点的压力，否则这些局部压力点可能在显示器16的玻璃或塑料盖上施加压力。衬垫还可有助于在视觉上隐藏设备10内部的各部分。
除了用作显示器16的固定结构，边框14还可用作设备10的刚性框。通过这一功能，边框14可提高设备10的结构完整性。例如，与不用边框相比，边框14可以使设备10沿其长度更加刚硬。边框14还可用于改善设备10的外观。在诸如图1所示的其中边框14被形成为围绕设备10的表面的周边（例如，设备10的正面的周边）的配置之类的配置中，边框14可有助于防止显示器16的损伤（例如，在设备10掉落时保护显示器16以免碰撞，等等）。
显示屏16（例如触摸屏）仅仅是可以与手持式电子设备10一起使用的输入输出设备的一个例子。如果希望的话，手持式电子设备10可具有其他输入输出设备。例如，手持式电子设备10可具有诸如按钮19之类的用户输入控制设备、以及诸如端口20和一个或多个输入输出插座之类的输入输出部件（例如用于音频和/或视频）。显示屏16可以是例如液晶显示器（LCD）、有机发光二极管（OLED）显示器、等离子体显示器、或多种使用一种或多种不同显示技术的显示器。在图1的例子中，显示屏16被示出为安装在手持式电子设备10的正面上，但是，如果希望的话，显示屏16可安装在手持式电子设备10的背面上、设备10的侧面上、设备10的通过铰链（举例而言）附接到设备10的主体部分的翻转（flip-up）部分上，或使用任何其他适当的安装配置。诸如图1的边框14之类的边框可用于在任何这些位置将显示器16或任何其他具有平面表面的设备安装到外壳12。
手持式设备10的用户可以利用诸如按钮19和触摸屏16之类的用户输入界面设备提供输入命令。用于手持式电子设备10的适当的用户输入界面设备包括按钮（例如字母数字键、电源开关、电源开、电源关、以及其他专用按钮等）、触摸板、指点杆或其他光标控制装置、用于提供语音命令的麦克风、或任何其他用于控制设备10的适当界面。虽然在图1的例子中诸如按钮19之类的按钮和其他用户输入界面设备被示意性地示出为被形成在手持式电子设备10的正面上，但是它们通常可形成在手持式电子设备10的任何适当的部分上。例如，诸如按钮19之类的按钮或其他用户界面控件可以形成在手持式电子设备10的侧面上。按钮和其他用户界面控件还可位于设备10的正面、背面、或其他部分上。如果希望的话，设备10可被远程控制（例如，利用红外远程控制、诸如Bluetooth远程控制之类的射频远程控制，等等）。
手持式设备10可具有诸如总线连接器20和音频和视频插座之类的端口，其允许设备10与外部部件接口。典型的端口包括用于给设备10中的电池充电或者从直流（DC）电源操作设备10的电源插座、用于与诸如个人计算机或外围设备之类的外部部件交换数据的数据端口、用于驱动头戴式耳机、监视器或其他外部音频视频设备的音频视频插座，等等。某些或所有这些设备的功能以及手持式电子设备10的内部电路可利用诸如触摸屏显示器16之类的输入界面设备来控制。
诸如显示器16和其他用户输入界面设备之类的部件可覆盖设备10的正面上的大部分可用表面区域（如图1的例子所示），或者可仅仅占据设备10的正面的一小部分。因为诸如显示器16之类的电子部件往往包含大量金属（例如作为射频屏蔽），所以通常应当考虑这些部件在设备10中相对于天线单元的位置。适当地选择设备的天线单元和电子部件的位置将使得手持式电子设备10的天线能够正确运行而不被所述电子部件干扰。
利用一种适当的配置，设备10的天线位于设备10的下端18，在端口20附近。使天线位于外壳12和设备10的下部的好处是，当握着设备10靠近头部时（例如，当就像用蜂窝电话一样对着手持式设备中的麦克风讲话和从扬声器收听时），这使天线位于远离用户头部处。这减小了在用户附近发射的射频辐射的数量并且最小化了邻近效应。
图2示出示意性手持式电子设备的实施例的原理图。手持式设备10可以是移动电话、具有媒体播放器能力的移动电话、手持式计算机、远程控制器、游戏机、全球定位系统（GPS）设备、这些设备的组合、或任何其他适当的便携式电子设备。
如图2所示，手持式设备10可包括存储装置34。存储装置34可包括一个或多个不同类型的存储装置，诸如硬盘驱动器存储装置、非易失性存储器（例如闪速存储器或其他电可编程只读存储器）、易失性存储器（例如基于电池的静态或动态随机存取存储器），等等。
处理电路36可用于控制设备10的操作。处理电路36可基于诸如微处理器之类的处理器和其他适当的集成电路。利用一种适当的配置，处理电路36和存储装置34被用于在设备10上运行软件，诸如互联网浏览应用、基于互联网协议的语音（VoIP）电话呼叫应用、电子邮件应用、媒体重放应用、操作系统功能，等等。处理电路36和存储装置34可以用于实现适当的通信协议。可利用处理电路36和存储装置34来实现的通信协议包括互联网协议、无线局域网协议（例如，IEEE802.11协议——有时被称为
Figure BDA0000389576680000101
诸如
Figure BDA0000389576680000102
协议之类的用于其它短程无线通信链路的协议，等等）。
输入输出设备38可用于使数据可被提供给设备10，并使数据可从设备10被提供给外部设备。显示屏16、按钮19和端口20是输入输出设备38的例子。
输入输出设备38可包括用户输入输出设备40，诸如按钮、触摸屏、操纵杆、点拨轮（click wheel）、滚轮、触摸板、键区、键盘、麦克风、相机，等等。通过经用户输入设备40提供命令，用户可控制设备10的操作。显示器和音频设备42可包括液晶显示器（LCD）屏幕或其他屏幕、发光二极管（LED）、和其它呈现视觉信息和状态数据的部件。显示器和音频设备42还可包括音频设备，诸如扬声器和其它用于创建声音的设备。显示器和音频设备42可包含音频视频接口设备，诸如用于外部头戴式耳机和监视器的插座和其它连接器。
无线通信设备44可包括通信电路，诸如由一个或多个集成电路形成的射频（RF）收发器电路、功率放大器电路、无源RF部件、一个或多个天线、以及其它用于处理RF无线信号的电路。也可利用光（例如利用红外通信）来发送无线信号。
设备10可与诸如附件46和计算设备48之类的外部设备通信，如路径50所示。路径50可包括有线与无线路径。附件46可包括头戴式耳机（例如无线蜂窝头戴式送受话器或音频头戴式耳机）和音频视频设备（例如无线扬声器、游戏控制器、或其它接收和播放音频和视频内容的设备）。
计算设备48可以是任何适当的计算机。利用一种适当的配置，计算设备48是具有用于建立与设备10的无线连接的相关无线接入点（路由器）或内部或外部无线卡的计算机。该计算机可以是服务器（例如互联网服务器）、具备或不具备互联网接入的局域网计算机、用户自己的个人计算机、对等设备（例如另一个手持式电子设备10）、或任何其它适当的计算设备。
设备10的天线和无线通信设备可支持在任何适当的无线通信频带上的通信。例如，无线通信设备44可用于覆盖通信频带，所述通信频带诸如是在850MHz、900MHz、1800MHz和1900MHz处的蜂窝电话频带、诸如在2170MHz频带处的3G数据通信频带（通常被称为UMTS或通用移动通信系统）之类的数据服务频带、在2.4GHz和5.0GHz处的
Figure BDA0000389576680000111
（IEEE802.11）频带、在2.4GHz处的
Figure BDA0000389576680000112
频带、以及在1550MHz处的全球定位系统（GPS）频带。这些仅仅是设备44可在其上操作的示意性通信频带。在新的无线服务可用时，预期未来将配置另外的本地和远程通信频带。无线设备44可以被配置成在任何适当的一个或多个频带上工作，以覆盖任何现有的或新的感兴趣的服务。设备10可使用一个天线、两个天线或多于两个天线来提供在所有感兴趣的通信频带上的无线覆盖。
图3A示出了示意性手持式电子设备的截面图。在图3A的例子中，设备10具有由导电部分12－1和塑料部分12－2形成的外壳。导电部分12－1可以是任何适合的导体。利用一种适当的配置，部分12－1由诸如冲压（stamped）304不锈钢之类的金属形成。不锈钢具有高导电性并且可以被抛光到高度光泽以使其具有美观的外表。如果希望的话，其它金属可用于部分12－1，诸如铝、镁、钛、这些金属的合金、以及其他金属，等等。如图1所示，显示器16可形成在设备10的正面上。为了容纳显示器16，外壳部分12－1（在图3A的方向，是机壳的下部）可具有被边框14围绕的切除部分。
在图3A的示意性实施例中，外壳部分12－2可由电介质形成。将电介质用于外壳部分12－2的优点是，这可允许诸如设备10中的天线54的天线谐振元件54－1A和54－1B之类的一个或多个天线谐振元件工作时没有来自外壳12的金属侧壁的干扰。利用一种适当的配置，外壳部分12－2是由基于丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物的塑料（有时称为ABS塑料）形成的塑料帽。这些仅仅是设备10的示意性外壳材料。例如，设备10的外壳可以基本上由塑料或其他电介质、基本上由金属或其他导体、或由任何其他适当的材料或材料的组合而形成。
诸如部件52之类的部件可安装在设备10中的一个或多个电路板上。典型的部件52包括集成电路、LCD屏幕、以及用户输入界面按钮。设备10通常还包括电池，其可沿外壳12的背面安装（举例而言）。诸如收发器电路52A和52B之类的一个或多个收发器电路可安装到设备10中的一个或多个电路板。在设备10的其中有两个天线谐振元件和两个收发器的配置中，每个收发器可用于通过两个相应天线谐振元件中相对应的一个来发射射频信号，并且可用于通过两个天线谐振元件中相对应的一个来接收射频信号。公共地可用于这两个天线谐振元件中的每一个。
利用一种示意性的配置，收发器52A可用于发射和接收蜂窝电话射频信号，而收发器52B可用于发射通信频带中的信号，所述通信频带诸如是在2170MHz频带处的3G数据通信频带（通常被称为UMTS或通用移动通信系统）、在2.4GHz和5.0GHz处的
Figure BDA0000389576680000131
（IEEE802.11）频带、在2.4GHz处的频带、或者在1550MHz处的全球定位系统（GPS）频带。
设备10中的电路板可由任何适当的材料形成。利用一种示意性布置，设备10设有多层印刷电路板。所述多层中的至少一层可具有大的导体平面区域，其形成诸如接地面54－2之类的接地面。在典型的方案中，接地面54－2是矩形，其符合外壳12和设备10的大致为矩形的形状，并且与外壳12的矩形横向（lateral）尺寸相匹配。如果希望的话，接地面54－2可电连接到导电外壳部分12－1。地平面54－2可以在天线54的附近具有缝隙形式的开口。该开口可以由印刷电路板、电池、集成电路和形成接地面的其他导电部件的形状和相对布局而形成，和/或可以由这些接地面部件的形状和相对于边框14的相对布局而形成。例如，接地面54－2可以在诸如谐振元件54-1B和54-1A之类的谐振元件的下方、在区域53中具有缝隙（例如，在印刷电路板中的缝隙）。矩形缝隙（或其他适当形状的开口）还可形成在边框14和接地面54-2之间的空间中。所述缝隙可具有任何适当的形状。示意性的缝隙形状包括矩形、方形、椭圆形、既有平直边也有弯曲边的形状，等等。
用于多层印刷电路板的适当的电路板材料包括浸渍酚醛树脂（phonolic resin）的纸、诸如浸渍环氧树脂的玻璃纤维毡（有时被称为FR－4）之类的玻璃纤维增强树脂、塑料、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、以及陶瓷。由诸如FR－4之类的材料制造的电路板通常是可用的，没有成本限制，而且可以用多层金属（例如四层）制造。利用诸如聚酰亚胺之类的柔性电路板材料形成的所谓柔性电路也可用在设备10中。例如，柔性电路可用于形成天线（一个或多个天线）54的天线谐振元件。
如图3A的示意性配置所示，接地面元件54－2和天线谐振元件54－1A可形成用于设备10的第一天线。接地面元件54－2和天线谐振元件54－1B可形成用于设备10的第二天线。这两个天线形成具有多个谐振元件的多频带天线。如果希望的话，还可提供其他天线结构。例如，附加谐振元件可用于为感兴趣的重叠频带（即，这些天线54之一工作的频带）提供附加增益，或者可用于提供在感兴趣的不同频带（即，天线54范围之外的频带）中的覆盖。
边框14可由导电材料形成，并且可安装在设备10上在诸如接地面元件54-2之类的接地元件的附近。边框14可电连接到天线地（例如，电连接到接地面元件54-2）。当边框14连接到天线地时，边框14形成该地的一部分，并从而用作天线54的一部分。
任何适当的导电材料都可用于形成边框14、接地面元件54－2、以及诸如谐振元件54－1A和54－1B之类的谐振元件。适当的导电天线材料的例子包括金属，诸如铜、黄铜、银、金、和不锈钢（例如用于边框14的）。如果希望的话，也可使用除金属以外的导体。天线54中的平面导电元件通常是薄的（例如，大约0.2毫米）。
收发器电路52A和52B（即，图2的收发器电路44）可以以一个或多个集成电路和相关联的分立部件（例如滤波部件）的形式提供。这些收发器电路可包括一个或多个发射机集成电路、一个或多个接收器集成电路、开关电路、放大器等。收发器电路52A和52B可同时工作（例如，可一个发射而另一个接收、可两个同时发射、或可两个同时接收）。
每个收发器可具有相关联的、在其上传送所发射和接收的射频信号的同轴电缆或其他传输线。如图3A的例子所示，传输线56A（例如同轴电缆）可用于使收发器52A和天线谐振元件54－1A互连，而传输线56B（例如同轴电缆）可用于使收发器52B和天线谐振元件54－1B互连。利用这种类型的配置，收发器52B可处理在由谐振元件54－1B和接地面54－2形成的天线上的WiFi传输，而收发器52A可处理在由谐振元件54－1A和接地面54－2形成的天线上的蜂窝电话传输。
图3B示出了根据本发明的一个实施例的示意性设备10的顶视图。如图3B所示，诸如收发器52A和收发器52B之类的收发器电路可通过相应的传输线56A和56B与天线谐振元件54－1A和54－1B互连。接地面54-2可具有基本上为矩形的形状（即，接地面54-2的横向尺寸可与设备10的横向尺寸相匹配)，并且可包含至少一个缝隙（例如，在天线谐振元件下方的缝隙）。接地面元件54-2可由一个或多个印刷电路板导体、导电外壳部分（例如图3A的外壳部分12-1）、诸如显示器16之类的导电部件、电池、或任何其他适当的导电结构形成。边框14可电连接到接地面54-2，因而有时可考虑使其形成天线接地面的一部分。
诸如谐振元件54－1A和54-1B之类的天线谐振元件以及接地面54-2可以以任何适当的形状形成。利用一种示意性布置，天线54中的一个（即，由谐振元件54-1A形成的天线）至少部分地基于平面倒F形天线（PIFA）结构，而另一个天线（即，由谐振元件54-1B形成的天线）基于平面条形配置。虽然这里可能是作为例子描述了该实施例，但是如果希望的话，任何其他适当的形状都可用于谐振元件54-1A和54-1B。
图4示出了示意性PIFA结构。如图4所示，PIFA结构54可具有接地面部分54-2和平面谐振元件部分54-1A。利用正信号和接地信号给天线馈电。向其提供正信号的天线部分有时被称为天线的正端子或馈电端子。该端子有时也被称为天线的信号端子或中心导体端子。向其提供接地信号的天线部分可被称为天线的地、天线的接地端子、天线的接地面，等等。在图4的天线54中，馈电导体58用于将正天线信号从信号端子60传送到天线谐振元件54-1A中。接地端子62被短接到接地面54-2，其形成天线的地。
诸如图4的天线54之类的PIFA天线中接地面的尺寸通常符合设备10的外壳12所允许的最大大小。天线接地面54-2在形状上可以是在横向维度（lateral dimension）68上具有宽度W、在横向维度66上具有长度L的矩形。天线54在维度66上的长度影响其工作频率。维度68和66有时被称为水平维度（horizontal dimension）。谐振元件54-1A通常沿垂直维度（vertical dimension）64超出接地面54-2几毫米。天线54在维度64上的大小有时被称为天线54的高度H。
图5示出了图4的PIFA天线54的截面图。如图5所示，利用信号端子60和接地端子62，可以向天线54馈送射频信号（当发射时），并且可以从天线54接收射频信号（当接收时）。在一种典型的布置中，同轴导体或其他传输线具有电连接到点60的其中心导体，和电连接到点62的其接地导体。
图6示出了图4和图5的示意性天线54所代表的类型的天线的预期性能的曲线图。预期的驻波比（SWR）值作为频率的函数被绘制。图4和图5的天线54的性能由实线63给出。如所示出的，在频率f1处有减小的SWR值，这表明天线在中心为频率f1的频带中表现良好。PIFA天线54也在诸如频率f2之类的谐波频率处工作。频率f2表示PIFA天线54的第二谐波（即f2=2fl）。天线54的尺寸可以选择为使得频率fl和f2与感兴趣的通信频带对准。频率fl（和谐波频率2fl）与天线54在维度66上的长度L有关（L大致等于在频率fl处的波长的四分之一）。
在某些配置中，图4和图5的天线54在维度64上的高度H可被谐振元件54-1A和接地面54-2之间的近场耦合量所限制。对于指定的天线带宽和增益，可能无法减小高度H而不对性能有不利的影响。所有其他变量也是一样的，减小高度H通常将使得天线54的带宽和增益减小。
如图7所示，通过在天线谐振元件54-1A下方引入缝隙形式的电介质区域70，PIFA天线的最小垂直尺寸可以减小，而仍然满足最小带宽和增益约束。缝隙70可以用空气、塑料、或任何其他适当的电介质填充，并且表示接地面54-2的被切去或移除的部分。被移除的或空的区域70可以由接地面54-2中的一个或多个孔形成。这些孔——有时被称为缝隙或开口——可以是方形、圆形、椭圆形、多边形等，并且可以延伸通过在接地面54-2附近的邻近导电结构。利用一种适当的配置，如图7所示出的，被移除的区域70形成矩形缝隙。也可以形成其他形状的（椭圆的、曲折的、弯曲的边、直边等）缝隙或孔。
接地面54-2中的缝隙可以是任何适当的尺寸。例如，从图3B的顶视图方向看，所述缝隙可以稍小于谐振元件54-1A和54-2的最外层矩形轮廓。典型的谐振元件横向尺寸在0.5厘米到10厘米的量级。
缝隙70的存在减小了谐振元件54-1A和接地面54-2之间的近场电磁耦合，并且在满足给定的一组带宽和增益约束的同时，允许在垂直维度64上的高度H比其它情况下的可能高度更小。例如，高度H可以在1-5毫米的范围内，可以在2-5毫米的范围内，可以在2-4毫米的范围内，可以在1-3毫米的范围内，可以在1-4毫米的范围内，可以在1-10毫米的范围内，可以低于10毫米，可以低于4毫米，可以低于3毫米，可以低于2毫米，或者可以在接地面元件54-2之上的任何其他适当的垂直位移范围内。
如果希望的话，接地面54-2中包含缝隙70的部分可用于形成缝隙天线。该缝隙天线结构可以单独使用以形成用于设备10的天线，或者该缝隙天线结构可以与一个或多个谐振元件结合使用以形成混合天线54。例如，一个或多个PIFA谐振元件可以与缝隙天线结构一起使用以形成混合天线。通过操作天线54以使其表现出PIFA工作特性和缝隙天线工作特性这两者，可以改进天线性能。
图8示出了示意性缝隙天线的顶视图。图8的天线72在朝向页面内的维度上通常是薄的（即，天线72在其平面平放在页面中时是平坦的）。缝隙70可以形成在天线导体76的中心。诸如电缆56A之类的同轴电缆或其他传输线通路可用于给天线72馈电。在图8的例子中，天线72被这样馈电，即，同轴电缆56A的中心导体82被连接到信号端子80（即，天线72的正端子或馈电端子），而同轴电缆56A的外编织——其形成电缆56A的接地导体——被连接到接地端子78。
当利用图8的布置给天线72馈电时，天线的性能由图9的曲线图给出。如图9所示，天线72工作在中心大约位于中心频率f2的频带中。中心频率f2由缝隙70的尺寸确定。缝隙70具有内周长P，其等于尺寸X的两倍加上尺寸Y的两倍（即，P=2X+2Y）。在中心频率f2处，周长P等于一个波长。
因为中心频率f2可以通过适当选择周长P而被调谐，所以图8的缝隙天线可被配置为使得图9中曲线图的频率f2与图6中曲线图的频率f2一致。在缝隙70与PIFA结构结合的这类天线设计中，缝隙70的存在增加了天线在频率f2处的增益。在频率f2附近，通过利用缝隙70引起的性能增加得到图6中虚线79所给出的天线性能图。
如果希望的话，可选择周长P的值以便在不同于频率f2的频率处（即，带外）谐振。在这种情况下，缝隙70的存在不会提高天线在谐振频率f2处的性能。但是，从缝隙70的区域去除导电材料会减小诸如谐振元件54-1A之类的谐振元件与接地面54-2之间的近场电磁耦合，并能够在满足给定的一组带宽和增益限制的同时使得垂直维度64上的高度H比其他情况下的可能高度更少。
可选择端子80和78的位置以便阻抗匹配。如果希望的话，诸如端子84和86之类的端子——其围绕缝隙70的拐角之一而延伸——可用于给天线72馈电。在这种情况下，可选择端子84和86之间的距离以便正确地调节天线72的阻抗。作为例子，在图8的示意性布置中，端子84和86被示出为被分别配置为缝隙天线接地端子和缝隙天线信号端子。如果希望的话，端子84可用作接地端子，而端子86可用作信号端子。缝隙70典型地用空气填充，但是一般而言，也可用任何适当的电介质填充。
通过利用缝隙70结合诸如谐振元件54-1A之类的PIFA类型谐振元件，形成了PIFA/缝隙混合天线（在这里，有时被称为混合天线）。如果希望的话，手持式电子设备10可具有这种类型的PIFA/缝隙混合天线（例如，用于蜂窝电话通信）和条形天线（例如，用于WiFi/Bluetooth通信）。
图10示出了一种示意性配置，其中利用两个同轴电缆（或其他传输线）给由谐振元件54-1A、缝隙70和接地面54-2形成的PIFA/缝隙混合天线馈电。当如图10所示的那样给天线馈电时，天线的PIFA和缝隙天线部分都是活动的（active）。从而，图10的天线54工作在PIFA/缝隙混合模式。同轴电缆56A-1和56A-2分别具有内导体82-1和82-2。同轴电缆56A-1和56A-2还各具有导电的外编织接地导体。同轴电缆56A-1的外编织导体在接地端子88处电短接至接地面54-2。电缆56A-2的接地部分在接地端子92处短接至接地面54-2。分别在信号端子90和94处进行来自同轴电缆56A-1和56A-2的信号连接。
利用图10的布置，使用分开的两组天线端子。同轴电缆56A-1利用接地端子88和信号端子90来给PIFA/缝隙混合天线的PIFA部分馈电，而同轴电缆56A-2利用接地端子92和信号端子94来给PIFA/缝隙混合天线的缝隙天线部分馈电。因此，每一组天线端子作为用于PIFA/缝隙混合天线的单独馈电点而工作。信号端子90和接地端子88用作用于天线的PIFA部分的天线端子，而信号端子94和接地端子92用作用于天线54的缝隙部分的天线馈电点。这两个分开的天线馈电允许天线同时利用其PIFA特性和其缝隙特性而运行。如果希望的话，馈电的定向可以变化。例如，同轴电缆56A-2可利用点94作为接地端子并利用点92作为信号端子，或者利用位于沿着缝隙70周边的其他点的接地和信号端子，而连接到缝隙70。
当诸如传输线56A-1和56A-2之类的多个传输线用于PIFA/缝隙混合天线时，每个传输线可与各自的收发器电路（例如，两个相应的收发器电路，诸如图3A和3B的收发器电路52A）相关联。
在手持式设备10中工作时，由图3B的谐振元件54-1A和在接地面54-2中位于元件54-1A下面的相应缝隙所形成的PIFA/缝隙混合天线可用于覆盖在850和900MHz以及在1800和1900MHz处（或其他适当的频带）的GSM蜂窝电话频带，而条形天线（或其他适当的天线结构）可用于覆盖中心位于频率fn处的附加频带（或其他适当的频带（一个或多个））。通过调节由谐振元件54-1B形成的条形天线或其他天线结构的大小，可以控制频率fn以使其符合感兴趣的任何适当频带（例如，用于Bluetooth/WiFi的2.4GHz、用于UMTS的2170MHz、或用于GPS的1550MHz）。
图11示出一曲线图，该曲线图示出设备10在使用两个天线（例如，一个由谐振元件54-1A和相应的缝隙形成的PIFA/缝隙混合天线和一个由谐振元件54-2形成的天线）时的无线性能。在图11的例子中，PIFA/缝隙混合天线的PIFA工作特性用于覆盖850/900MHz和1800/1900MHz GSM蜂窝电话频带，PIFA/缝隙混合天线的缝隙天线工作特性用于提供在1800/1900MHz范围中的附加增益和带宽，而由谐振元件54-1B形成的天线用于覆盖其中心在fn的频带（例如，用于Bluetooth/WiFi的2.4GHz、用于UMTS的2170MHz、或用于GPS的1550MHz）。这种布置提供对四个蜂窝电话频带和一个数据频带的覆盖。
如果希望的话，由谐振元件54-1A和缝隙70形成的PIFA/缝隙混合天线可以使用单个同轴电缆或其他这样的传输线来馈电。图12示出一种示意性的配置，其中单个传输线用于同时给PIFA/缝隙混合天线的PIFA部分和缝隙部分馈电，并且由谐振元件54-1B形成的条形天线用于为设备10提供附加的频率覆盖。接地面54-2可以由金属形成（作为例子）。接地面54-2的边缘96可以通过向上弯曲接地面54-2的金属而形成（作为例子）。当插入外壳12（图3A）中时，边缘96可安放在金属外壳部分12-1的侧壁中并且可与边框14形成电接触。如果希望的话，接地面54-2可以利用印刷电路板中的一个或多个金属层、金属箔、外壳12的部分、显示器16的部分、或其他适当的导电结构来形成。
在图12的实施例中，谐振元件54-1B具有由导电分支122和导电分支120形成的L形导电条。分支120和122可以由通过电介质支撑结构102支撑的金属形成。利用一种适当的配置，图12的谐振元件结构被形成为（例如通过粘合剂）附接到支撑结构102的图案化柔性电路的一部分。
同轴电缆56B或其他适当的传输线具有连接到接地端子132的接地导体和连接到信号端子124的信号导体。可使用任何适当的机制来将所述传输线附接到所述天线。在图12的例子中，利用金属片（metal tab）130将同轴电缆56B的外编织接地导体连接到接地端子132。金属片130可（例如利用导电粘合剂）短接到外壳部分12-1。传输线连接结构126可以是例如小型UFL同轴连接器。连接器126的地可以短接到端子132，而连接器126的中心导体可以短接到导电通路124。
在给天线54-1B馈电时，可以认为端子132形成天线的接地端子，并且可以认为连接器126的中心导体和/或导电通路124形成天线的信号端子。导电通路124与导电条120相交的沿维度128的位置可以被调整以便进行阻抗匹配。
图12的示意性PIFA/缝隙混合天线的平面天线谐振元件54-1A可具有F形结构，其具有短臂98和长臂100。臂98和100的长度以及诸如缝隙70和接地面54-2之类的其他结构的尺寸可以调节以调谐设备10的频率覆盖和天线隔离性质。例如，接地面54-2的长度L可配置为使得利用谐振元件54-1A形成的PIFA/缝隙混合天线的PIFA部分在850/900MHz GSM频带处谐振，从而提供图11的频率f1处的覆盖。可选择臂100的长度以在1800/1900MHz频带处谐振，从而帮助PIFA/缝隙混合天线提供在图11的频率f2处的覆盖。缝隙70的周长可被配置成在1800/1900MHz频带处谐振，从而增强臂100的谐振并且进一步帮助PIFA/缝隙天线提供在图11的频率f2处的覆盖（即，如图6所示，将在频率f2附近的性能从实线63改进到虚线79）。如果希望的话，缝隙70的周长可被配置为在远离1800/1900MHz频带处（即，带外）谐振。缝隙70还可在没有图12的PIFA结构的情况下使用（即，作为纯粹的缝隙天线）。
在PIFA/缝隙配置中，臂98可用作为隔离元件，其减小由谐振元件54-1A形成的PIFA/缝隙混合天线和由谐振元件54-1B形成的L形条形天线之间的干扰。臂98的尺寸可被配置成在期望频率处引入隔离最大值，如果没有该臂，则不会有该隔离最大值。相信配置臂98的尺寸使得能够操纵由谐振元件54-1A在接地面54-2上感应的电流。这种操纵可最小化环绕谐振元件54-1B的信号区域和接地区域的感应电流。从而，最小化这些电流可减小两个天线馈源之间的信号耦合。利用这种布置，臂98可被配置成在这样的频率处谐振，该频率使得在由谐振元件54-1B形成的天线的馈源处（例如，在通路122和124附近）由臂100感应的电流最小。
此外，臂98可充当用于元件54-1A的辐射臂。它的谐振可增加元件54-1A的带宽，并且可提高带内效率（in-band efficiency），即使其谐振可能与缝隙70和臂100所限定的不同。典型地，辐射元件51-1A的带宽的增加会减小其与元件51-1B的频率分隔，这对于隔离是有害的。但是，由臂98提供的额外隔离消除了该副作用，并且还提供对于没有臂98时在元件54-1A和54-1B之间的隔离的显著改善。
如图12所示，谐振元件54-1A和谐振元件54-1B的臂98和100可安装在支撑结构102（有时被称为天线帽）上。支撑结构102可由塑料（例如ABS塑料）或其他适当的电介质形成。结构102的表面可以是平坦的或弯曲的。谐振元件54-1A和54-1B可以直接在支撑结构102上形成，或者可以在附接到支撑结构102的诸如柔性电路衬底之类的分开的结构上形成（作为例子）。
谐振元件54-1A和54-1B可以通过任何适当的天线制造技术而形成，所述天线制造技术诸如金属冲压、切割、刻蚀、或压轧导电条或其他柔性结构，刻蚀已经溅射沉积在塑料或其他适当衬底上的金属，基于导电浆进行印刷（例如通过丝网印刷技术），图案化构成部分柔性电路衬底的诸如铜之类的金属，等等，其中柔性电路衬底通过粘合剂、螺钉、或其他适当的紧固机制等附接到支撑102。
诸如导电条104之类的导电通路可用于在端子106处将谐振元件54-1A电连接到接地面54-2。在端子106处的螺钉或其他紧固件可用于将条104（从而将谐振元件54-1A）电和机械地连接到接地面54-2的边缘96（边框14）。诸如条104之类的导电结构及天线中其他这样的结构还可利用导电粘合剂彼此电连接。
诸如电缆56A之类的同轴电缆或其他传输线可连接到PIFA/缝隙混合天线以发射和接收射频信号。同轴电缆或其他传输线可利用任何适当的电和机械附接机制连接到PIFA/缝隙混合天线结构。如图12的示意性布置所示，小型UFL同轴连接器110可用于将同轴电缆56A或其他传输线连接到天线导体112。同轴电缆的中心导体或其他传输线被连接到连接器110的中心连接器108。同轴电缆的外编织接地导体通过连接器110在点115处被电连接到接地面54-2（并且，如果希望的话，可在连接器110上游的其他附接点处短接到接地面54-2）。可使用支架来在接地面的该部分处将连接器110接地到边框14。
导体108可电连接到天线导体112。导体112可由诸如在支撑结构102的侧壁表面上形成的金属条（例如铜迹线）之类的导电元件形成（例如，作为包含谐振元件54-1A和54-1B的柔性电路的一部分）。导体112可直接电连接到谐振元件54-1A（例如在部分116）或者可通过调谐电容器114或其他适当的电部件电连接到谐振元件54-1A。可选择调谐电容器114的大小以调谐天线54并保证天线54覆盖设备10所感兴趣的频带。
缝隙70可位于图12的谐振元件54-1A的下方。利用由天线导体112、可选的电容器114或其他这类调谐部件、天线导体117、和天线导体104形成的导电通路，来自中心导体108的信号可被传送到接地面54-2上在缝隙70附近的点106。
图12的配置允许单个同轴电缆或其他传输线通路同时给PIFA/缝隙混合天线的PIFA部分和缝隙部分馈电。
接地点115充当PIFA/缝隙混合天线的缝隙天线部分的接地端子，其中所述缝隙天线部分由接地面54-2中的缝隙70形成。点106用作为PIFA/缝隙混合天线的缝隙天线部分的信号端子。通过由导电通路112、调谐元件114、通路117、和通路104形成的通路，信号被馈送给点106。
对于PIFA/缝隙混合天线的PIFA部分，点115用作为天线地。中心导体108和它到导体112的附接点用作为PIFA的信号端子。导体112用作为馈电导体，并且将信号从信号端子108馈送到PIFA谐振元件54-1A。
在工作时，PIFA/缝隙混合天线的PIFA部分和缝隙天线部分都对PIFA/缝隙混合天线的性能起作用。
通过利用点115作为PIFA接地端子（就象图7的端子62）、利用同轴中心导体连接到导电结构112的点108作为PIFA信号端子（就象图7的端子60）、并利用导电结构112作为PIFA馈电导体（就象图7的馈电导体58），获得PIFA/缝隙混合天线的PIFA功能。在工作期间，以跟图4和图5中导体58将射频信号从端子60传送到谐振元件54-1A相同的方式，天线导体112用于将射频信号从端子108传送到谐振元件54-1A，而导电线104就象图4和图5的接地部分61一样，用于将谐振元件54-1A终止到接地面54-2。
通过利用接地点115作为缝隙天线接地端子（就象图8的端子86）、利用由天线导体112、调谐元件114、天线导体117、和天线导体104形成的导电通路作为图8的导体82或图10的导体82-2、并利用端子106作为缝隙天线信号端子（就象图8的端子84），获得PIFA/缝隙混合天线的缝隙天线功能。
图10的示意性配置说明缝隙天线接地端子92和PIFA天线接地端子88可如何在接地面54-2上分开的位置处形成。在图12的配置中，单个同轴电缆可用于给天线的PIFA部分和PIFA/缝隙混合天线的缝隙部分这两者馈电。这是因为端子115既用作为用于所述混合天线的PIFA部分的PIFA接地端子，也用作为用于所述混合天线的缝隙天线部分的缝隙天线接地端子。因为所述混合天线的PIFA和缝隙天线部分的接地端子是由公共接地端子结构提供的，并且因为导电通路112、117和104用于根据PIFA和缝隙天线工作的需要来分配去向和来自谐振元件54-1A和接地面54-2的射频信号，因此，单个传输线（例如同轴连接器56A）可用于发送和接收利用PIFA/缝隙混合天线的PIFA以及缝隙部分发射和接收的射频信号。
如果希望的话，可使用支持PIFA/缝隙混合工作的其他天线配置。例如，调谐电容器114的射频调谐能力可由其他适当的调谐部件的网络来提供，所述其它适当的调谐部件诸如是一个或多个电感器、一个或多个电阻器、直接短接金属条（一个或多个）、电容器、或这样的部件的组合。一个或多个调谐网络还可在天线结构中的不同位置处连接到所述混合天线。这些配置可与单馈电和多馈电传输线布置一起使用。
而且，信号端子和接地端子在PIFA/缝隙混合天线中的位置可不同于图12所示出的。例如，假如适当地修改连接导体112、117和104，则端子115/108和端子106可相对于图12所示的位置移动。
可利用具有一个或多个臂的基本上为F形的导电元件来提供PIFA/缝隙混合天线的PIFA部分，所述臂是诸如图12的臂98和100，或者是利用其他布置的臂（例如，直的臂、蛇形的臂、弯曲的臂、具有90o弯曲的臂、具有180o弯曲的臂，等等)。由谐振元件54-1B形成的条形天线也可以由其它形状的导体形成。对于谐振元件54-1A和54-1B的臂或其他部分使用不同的形状，有助于天线设计者将天线54的频率响应修整为其期望的工作频率并且最大化隔离。谐振元件54-1A和54-1B中结构的大小可以根据需要调节（例如，为了增加或减少特定工作频带的增益和/或带宽，为了提高在特定频率处的隔离，等等）。
图13示出根据本发明的一个实施例的示意性手持式电子设备10的分解透视图。如图13所示，手持式电子设备10可具有诸如导电边框14之类的导电边框，用于将显示器16或其他平面部件固定到下外壳部分12。诸如衬垫150之类的衬垫可插在边框14和显示器16的暴露表面之间。衬垫150可由硅树脂或其他软塑料形成（作为例子）。衬垫150可具有任何适当的截面形状。例如，衬垫150可具有圆形截面（即，衬垫150可以是O型环），衬垫150可具有矩形截面，等等。显示器16可具有一个或多个孔或切除部分。例如，显示器16可具有孔152以容纳下外壳部分12上的按钮19。
如果希望的话，显示器16可以是触摸敏感的。在触摸敏感配置中，显示器16可具有触摸传感器，诸如安装在显示屏16的活动部分下面的触摸传感器154。下外壳12可具有凹口156，用于容纳显示器和与显示器16相关联的触摸传感器部件。天线结构可放置在区域18中塑料端盖的后面。附加的部件（例如扬声器等）可放置在位于设备10的相对端的区域158中。
可利用任何适当的技术而将边框14固定到外壳12（例如利用紧固件、利用掀钮（snap）、利用粘合剂、使用焊接技术、使用这些方法的组合，等等）。如图13所示的，边框14可具有向下延伸的部分160。部分160可采用插脚、轨道(rail)以及其他突出结构的形式。部分160可被配置为使得部分160的外周长与凹口156的内周长配对。部分160可具有螺孔162，其与下外壳部分12上相对应的螺孔164配对。螺钉或其他紧固件可用于将边框14附接到下外壳部分156。螺钉和其他导电附接结构（例如焊接、导线等）可用于将边框14电连接到设备10中的接地元件。为了易于组装，下外壳12的部分（即，下外壳12的包括螺孔的部分，诸如部分166）可具有片（tab）、掀钮、或其他附接结构。在组装过程中，可利用螺钉将部分166附接到边框14。在部分166和边框14已经彼此附接后，可将部分166上的附接机构插入到下外壳部分12上的配对结构中，以便将部分166、边框14、衬垫150和显示器16附接到下外壳部分12。
当图13所示类型的配置用于手持式电子设备10时，设备10的天线谐振元件可被放置在区域18中。图14给出示意性手持式电子设备10的截面图，其中示出区域18相对于设备10的接地部件和边框14的位置。如图14所示，边框14可用于将显示器16安装到外壳12。电部件168，诸如印刷电路板、柔性电路、集成电路、电池和其他设备，可安装在设备10的部分170中。部分170中的导电结构可彼此电连接，从而它们用作设备10中天线的地。边框14也可电连接到部分170（例如通过焊接、金属螺钉、金属夹子、在相邻金属部件之间的压入配合接触（press-fitcontact）、导线，等等）。
作为这些电连接的结果，设备10的边框14和导电部分170可被配置为图15所示的那样。如图15所示，导电部分170可用作设备10的天线接地面。边框14的部分172可以从接地部分170向外延伸，从而形成开口174。开口174可容纳具有诸如缝隙70之类的接地面开口的一个或多个天线。
利用一种适当的配置，可调整开口174的大小以直接形成接地面缝隙或孔（例如图12的缝隙70）。在这种类型的配置中，开口174的尺寸与缝隙70的开口的尺寸相符合。如果希望的话，开口174可以足够大以便在其边界内容纳稍微小点的缝隙开口。在这种类型的配置中，缝隙70的开口可以形成为在电路板接地面中的开口或者在其它导电结构中的开口。因此该缝隙可形成其面积比开口174小的开口，从而缝隙70被整个包含在开口174内。利用另一种可能的配置，缝隙70与开口174相重叠。在这种类型的配置中，缝隙70的开口的有效区域的大小可能减小，从而得到的天线开口被限制到该缝隙与开口174之间相重叠的区域。
图16示出边框14相对于天线接地面54－2中缝隙70的可能位置。边框14在图16中的位置由虚线表示。如图16的例子所示的，缝隙70可用于形成手持式电子设备的缝隙天线。缝隙天线可以像结合图8所描述的那样工作。图16中用虚线表示的导电边框14的位置容纳该缝隙天线，因为缝隙70可以形成在由边框14在区域172中形成的开口174（图15）内。
如图17所示，手持式电子设备10可具有混合天线。混合天线可由缝隙天线和附加的谐振结构——诸如PIFA谐振结构——形成。在图17的例子中，缝隙70用于形成混合天线的缝隙部分，而PIFA谐振元件176形成混合天线的PIFA部分。容纳混合天线的边框14的可能位置用点划线14表示。图17的混合天线中的缝隙可被配置用于带内谐振（例如，如结合图12中的缝隙70所描述的那样），或者可以被配置用于带外谐振（在这种情况下，缝隙在天线发射和接收所不使用的频谱部分处谐振）。而且，虽然PIFA部分176被示出为包括位于缝隙70上方的一个实心谐振元件，但是可能有一个或多个位于缝隙70上方的谐振元件，并且这些谐振元件可具有任何希望的形状（例如，直臂或曲折臂，实心矩形、具有间隙的矩形，等等）。
边框14可以在沿手持式电子设备10表面的各个位置中容纳缝隙。例如，缝隙70可位于接地面54－2的中心，如图18所示的那样。在图18所示的例子中，手持式电子设备的边框可以位于虚线14所表示的位置。在该位置，边框14可容纳位于中心的缝隙，例如缝隙70。
中心位置也可用于混合天线配置中。例如，如图19所示，缝隙70和谐振元件176可形成在接地面54－2中的中心位置处。在这种类型的示意性配置中，手持式电子设备的边框可位于点划线14所表示的位置。由于边框14围绕接地面54－2的周边，因此边框14可围绕缝隙70延伸以容纳位于中心的天线。
位于周边的边框兼容各种形状的缝隙。图20的例子示出缝隙70可如何沿一曲折的路径行进。这种类型的配置可用在希望缝隙天线或混合天线的缝隙部分具有相对较大的内周长P的应用中。曲折的路径增大了缝隙70的内周长，同时使缝隙面积的增加减到最小。边框14可位于如图14的点划线所示的位置以容纳缝隙70，并且如果希望的话，可以在缝隙70上方设置可选的谐振元件以形成一个或多个混合天线。
图21示出另一种示意性配置。在图21所示的配置中，缝隙70具有曲折的周边178。周边178的长度大于具有相当的面积的矩形缝隙的周边长度。因此，使用曲折周边对于希望在具有特定周长P以调谐天线工作频率的同时最小化缝隙面积的情况是有利的。图21所示类型的缝隙可用在缝隙天线中或者混合天线中（例如，具有带内缝隙或带外缝隙的PIFA/缝隙混合天线）。
如果希望的话，可使用射频开关来调节缝隙70的周长。这种类型的实时的周长长度调节可用于调节缝隙天线或混合天线中的缝隙。通过调节缝隙的周长，缝隙谐振的频率被成比例地调节。
图22示出具有可调节周长的缝隙的示意性实施例。边框14可以沿着点划线14所定义的路径布置，以容纳缝隙70。虽然在图22的例子中缝隙70被示出为矩形形状，但是缝隙70可具有任何适当的形状（例如可使用曲折的周边和/或曲折的路径）。
如图22所示，缝隙70可通过开关184被桥接。开关184可由p-i-n二极管或者其它适当的可控高频电子元件来形成。开关70的状态可通过与手持式电子设备10的收发器相关联的控制电路所提供的控制信号来控制。当开关184断开时，缝隙70具有周长P1。当开关184闭合时，点180通过开关184被短路到点182。这有效地将缝隙70的周长减小至P2。周长长度等于缝隙的谐振频率峰处的大约一个波长。由于P2小于P1，当开关184闭合时，缝隙的谐振频率增加。作为例子，如图23所示，当开关184从断开变到闭合位置时，缝隙70（以及设备10的相关联的一个或多个天线）的谐振频率可从fa变成fb。当开关184断开时，缝隙70的周长为P1，谐振频率峰为fa。当开关184闭合时，缝隙70的周长减小到P2，从而与缝隙70相关联的谐振频率峰增加到fb。缝隙70的调谐能力可用于调谐设备10的一个或多个天线（例如，在感兴趣的不同通信频带之间调谐天线）。这种类型的缝隙调谐配置可用于调谐缝隙天线和混合天线（作为例子）。
根据一个实施例，提供一种手持式电子设备，包括：具有带周边的平面表面的外壳；安装到所述外壳的接地面元件，所述接地面元件具有限定缝隙的多个部分；导电边框，所述导电边框围绕所述外壳的所述平面表面的所述周边，所述导电边框围绕所述接地面元件中的所述缝隙，并且所述导电边框电连接到所述接地面元件；以及至少一个由所述接地面元件和所述缝隙形成的天线。
根据另一个实施例，所述边框包括不锈钢边框。
根据另一个实施例，所述缝隙包括矩形缝隙，并且所述天线包括混合天线，所述混合天线具有至少一个位于所述缝隙上方的谐振元件。
根据另一个实施例，所述手持式电子设备还包括至少一个位于所述缝隙上方的天线谐振元件，其中所述天线包括由所述接地面元件、所述缝隙和所述谐振元件形成的混合天线。
根据另一个实施例，所述缝隙包括矩形缝隙，并且所述手持式电子设备还包括至少两个位于所述缝隙上方的天线谐振元件。
根据另一个实施例，所述手持式电子设备还包括桥接所述缝隙的开关，其中所述开关具有断开位置和闭合位置，在所述断开位置，所述缝隙具有第一周长并且所述天线在第一频率峰处谐振，而在所述闭合位置，所述缝隙具有第二周长并且所述天线在频率高于所述第一频率峰的第二频率峰处谐振。
根据另一个实施例，所述手持式电子设备还包括利用所述边框安装到所述外壳的平面显示器。
根据另一个实施例，所述缝隙包括矩形缝隙，所述手持式电子设备还包括：利用所述边框安装到所述外壳的显示器，其中所述显示器具有平面表面；置于所述显示器和所述边框之间的衬垫；以及至少两个位于所述缝隙上方的天线谐振元件。
根据一个实施例，提供一种手持式电子设备，包括：具有周边和横向尺寸的外壳；基本上为矩形的接地面元件，所述接地面元件的横向尺寸基本上等于所述外壳的横向尺寸，其中所述矩形的接地面元件的多个部分限定缝隙；导电边框，所述导电边框围绕所述外壳的所述周边，围绕所述缝隙，并且电连接到所述接地面元件；位于所述缝隙上方的第一谐振元件，其中所述接地面元件和所述第一谐振元件形成第一天线；以及位于所述缝隙上方的第二谐振元件，其中所述接地面元件和所述第二谐振元件形成第二天线。
根据另一个实施例，所述第一谐振元件包括隔离元件，所述隔离元件与所述第二天线在共同的频率处谐振，并且在所述第一天线和所述第二天线同时工作期间减小所述第二天线和所述第一天线之间的干扰。
根据另一个实施例，所述第二谐振元件包括在2.4GHz通信频带中谐振的导电条。
根据另一个实施例，所述手持式电子设备还包括：第一收发器电路和第二收发器电路，其中所述第一天线和所述第一收发器电路被配置成工作在至少包括850MHz和900MHz蜂窝电话频带的第一通信频率范围和至少包括1800MHz和1900MHz蜂窝电话频带的第二通信频率范围中，并且所述第二天线谐振元件包括在2.4GHz通信频带中谐振的导电条，并且所述第一谐振元件包括隔离元件，所述隔离元件在与所述第二天线共同的频率处谐振，并且在所述第一天线和所述第二天线同时工作在2.4GHz通信频带中期间减小所述第二天线和所述第一天线之间的干扰。
根据另一个实施例，所述手持式电子设备还包括：第一收发器电路和第二收发器电路，其中所述第一天线和所述第一收发器电路被配置成工作在至少包括850MHz和900MHz蜂窝电话频带的第一通信频率范围和至少包括1800MHz和1900MHz蜂窝电话频带的第二通信频率范围中，并且所述第二天线谐振元件具有在2.4GHz通信频带中谐振的导电结构。
根据另一个实施例，所述缝隙包括矩形缝隙，并且所述边框包括金属边框。
根据另一个实施例，所述缝隙包括矩形缝隙，并且所述天线包括具有至少一个位于所述缝隙上方的谐振元件的混合天线。
根据另一个实施例，所述手持式电子设备还包括具有置入所述边框中的平面表面的显示器，并且所述边框将所述显示器附接到所述外壳。
根据另一个实施例，所述手持式电子设备还包括桥接所述缝隙的开关。
根据一个实施例，提供一种手持式电子设备，包括：具有横向尺寸的外壳；具有平面表面和周边的显示器；基本上为矩形的接地面，所述接地面的横向尺寸基本上等于所述外壳的横向尺寸；导电边框，所述导电边框围绕所述显示器的周边并且电连接到所述接地面，其中在所述导电边框和所述接地面之间形成开口，并且所述导电边框将所述显示器安装到所述外壳；以及至少一个位于所述开口上方的天线谐振元件，其中所述接地面和所述天线谐振元件形成用于所述手持式电子设备的天线。
根据另一个实施例，所述手持式电子设备还包括置入所述显示器和所述边框之间的衬垫。
根据另一个实施例，所述边框包括具有螺孔的金属边框，所述手持式电子设备还包括位于所述开口上方的附加天线谐振元件，并且所述附加天线谐振元件形成用于所述手持式电子设备的附加天线。
上文仅仅是示意性说明本发明的原理，并且本领域技术人员可进行各种修改而不脱离本发明的范围和精神。

Claims (20)

1.一种便携式电子设备中的天线，所述便携式电子设备具有带周边的平面表面，包括：
接地面；
导电结构，所述导电结构围绕所述周边以使得在所述导电结构和所述接地面之间形成开口；以及
调谐所述天线的开关。
2.如权利要求1所述的天线，其中所述开关形成桥接所述开口的导电路径的一部分。
3.如权利要求1所述的天线，其中所述便携式电子设备包括显示器，并且其中所述导电结构围绕所述显示器。
4.如权利要求3所述的天线，其中所述导电结构包括边框。
5.如权利要求4所述的天线，其中所述边框由不锈钢形成。
6.如权利要求1所述的天线，其中所述天线包括倒F形天线。
7.如权利要求6所述的天线，其中所述开关形成桥接所述开口的导电路径的一部分。
8.如权利要求7所述的天线，还包括：
电连接到所述导电结构的天线馈电端子。
9.如权利要求8所述的天线，还包括：
具有第一导体和第二导体的传输线路，所述第一导体耦合到所述天线馈电端子，而所述第二导体耦合到所述接地面上的接地端子，其中所述接地端子和所述天线馈电端子在所述开口的相对侧上。
10.一种具有带周边的平面表面的便携式电子设备，包括：
接地面；
导电结构，所述导电结构围绕所述平面表面的周边以使得在所述导电结构和所述接地面之间形成天线开口；以及
耦合到所述导电结构的开关。
11.如权利要求10所述的便携式电子设备，其中所述天线开口形成天线的一部分，并且其中所述便携式电子设备还包括控制电路，所述控制电路提供控制信号给所述开关以调谐所述天线。
12.如权利要求10所述的便携式电子设备，其中所述天线开口形成天线的一部分，其中所述便携式电子设备包括腕表设备，并且其中所述开关被打开和闭合以调谐所述天线。
13.如权利要求12所述的便携式电子设备，还包括控制电路，其中所述控制电路提供控制信号给所述开关以打开和闭合所述开关。
14.如权利要求13所述的便携式电子设备，其中当所述开关打开时所述开口具有第一周长，并且当所述开关闭合时所述开口具有第二周长，并且其中所述开口的第二周长小于所述开口的第一周长。
15.如权利要求10所述的便携式电子设备，其中所述开关桥接所述天线开口。
16.如权利要求15所述的便携式电子设备，还包括显示器，其中所述导电结构围绕所述显示器。
17.一种便携式电子设备，包括：
天线，所述天线由接地面和导电结构形成，并且至少部分地基于倒F形天线结构，其中在所述导电结构和所述接地面之间形成天线开口；以及
开关，所述开关耦合到所述导电结构并且调谐所述天线。
18.如权利要求17所述的便携式电子设备，其中所述开关形成桥接所述天线开口的导电路径的一部分。
19.如权利要求17所述的便携式电子设备，还包括控制电路，其中所述控制电路提供控制信号以打开和闭合所述开关来调谐所述天线。
20.如权利要求17所述的便携式电子设备，其中所述便携式电子设备具有带周边的平面表面，并且其中所述导电结构围绕所述平面表面的至少一些周边。
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