[发明专利]紧凑型LTE天线布置

说明书

本发明公开了紧凑型LTE天线布置。公开了一种便携式或可穿戴通信设备。该便携式或可穿戴通信设备包括金属壳，电池和电路组件和至少一个天线元件，其中，金属壳具有配置为在一侧支撑屏幕元件的金属侧壁和在另一侧的后盖；电池和电路组件安装在包含在金属壳内的主板上；至少一个天线元件支持无线通信。至少一个天线元件包括由电介质槽界定的侧壁的段限定的单极天线。

本发明涉及一种紧凑型长期演进(LTE)天线布置，特别地但不排他地，用于在诸如智能手表的可穿戴移动通信设备中实现。

背景

紧凑型或小型化的计算和电信设备，尤其是那些穿戴在身体上的诸如智能手表的设备，在近期已变得非常流行。许多厂商在市场上都有产品，而且每个厂商都在寻求提供更美观的设计和更多的通信功能，这是市场上旗舰产品的特色。

如同平板电脑和笔记本电脑等高端电子设备一样，诸如手表之类的小型或穿戴设备的设计正朝着金属壳和大屏幕的方向发展，该大屏幕占据了设备的正面上的不动空间的大部分，只留下非常窄的边框。如同电子设备的产生一样，这种在微型或可穿戴设备上的设计在发送和接收用于提供用户要求的无线服务的所需信号上存在重大的问题。例如，电子电路板、触摸屏和包装在金属箔中的锂离子电池组的紧凑型布置在设备的内部空间中提供了许多射频-阻塞(RF-blocking)结构。

小型化可穿戴设备的还有的问题是一些限制，即，支持无线服务的任何天线的空间都比在平板电脑或笔记本电脑中受到更大的限制，以及壳上的底部部分会位于靠近人体的位置，从而产生了利用这个表面来服务射频信号的接收和传输的问题。

苹果公司的US 2018/0048057 A1和US 2018/0048058 A1均描述了一种具有金属壳的智能手表设备，其中金属壳具有金属侧壁。天线辐射元件由例如显示屏、触摸屏、主板周边，或后盖上的组件栈中的容性耦合迹线形成。金属壳用作组件栈中所有器件的公共的限定的接地。

这种使用金属壳作为公共接地的方法意味着天线元件被限制在使信号进出的特定的射频-透明(RF-transparent)的窗口内。这种限制降低了天线的效率。

附图说明

图1a和图1b是典型的智能手表设计的透视图。

图2a和图2b示出了当前一代的智能手表的典型内部布局。

图3a-图3c示出了现有技术的一些解决方案。

图4示出了在顶部显示元件、电池、主板和后盖被移除的情况下的示例性的金属壳。

图5a和图5b分别示出了壳布置被分成2个元件(RE1-RE2)和4个元件(RE1-RE4)的示例。

图6示出了辐射元件被适当馈电和接地以提供天线功能的示例。

图7示出了通过使用受控匹配电路(CMC)在不同电容之间切换来实现低频带的宽范围的低频率的示例。

图8示出了CMC的示例性的实施方式。

图9示出了根据实施例的耦合的单极天线布置的低频带模拟S参数响应

图10示出了LTE天线的完整的模拟响应。

图11示出了两个天线元件之间的模拟隔离。

图12示出了根据第二实施例的壳辐射元件布置。

图13a和图13b示出了对于每个形状因子的配合形状的后盖的示例。

图14示出了具有透明后盖的下侧手表的透视图。

图15示出了根据第二实施例的低频带LTE天线设计的模拟S参数响应。

图16示出了根据第二实施例的低频带天线的效率。

图17示出了根据第三实施例的手表后部的透视图。