双频天线设备和包括双频天线设备的移动用户设备的制作方法

本发明大体上涉及辐射无线电波的天线领域。具体地，本发明涉及一种用作低频（low-band，lb）谐振结构和高频（high-band，hb）谐振结构的堆叠的双频天线设备，以及一种包括一个或多个此类双频天线设备的移动用户设备。

背景技术：

1、平板电脑等移动用户设备正变得越来越普遍。为了提供执行无线通信（例如，双频wi-fi）的可能性，移动用户设备应具有一个或多个天线。但是，为具有全金属后盖和大显示屏的平板电脑开发天线是具有挑战性的。对于平板电脑，显示器的边缘与实心金属机框（也称为边框）之间的间隙可能只有大约1.5 mm。这个小开口缝隙应该被用作天线的辐射孔，该天线应该是完全贴地型的，并且只能利用显示器下方的体积。典型的天线（例如单极天线或环形天线）不适用于这种情况。例如，双频wi-fi系统的可用总天线空间可以是大约50 ×15 × 2.5 mm3，甚至更小。

2、谐振腔天线已被确定为针对该设计问题的有潜力的切入点，但它们的基本谐振模式，尤其是高阶模式（即谐波模式）固有地具有相当窄的带宽（bandwidth，bw）。wi-fi 5 ghz频段（即5170 mhz至5840 mhz的hb）具有12%的相对带宽要求，因此预计hb中至少需要两种谐振模式。如果选择位于平板电脑显示器下方体积中的lb（2400 mhz至2483 mhz）谐振天线作为切入点，则高阶模式将具有通常较窄的带宽，且效率不足，至少在谐振腔宽度较小（超过20 mm）的情况下如此。无论如何，在hb频率下都需要两种模式，并且在这种情况下，由于较窄的辐射孔（小于1.5 mm）和连续的全金属后盖，使用传统的寄生辐射器（如浮动金属条或槽）是不可行的。

技术实现思路

1、本 技术实现要素： 的目的是以简化的形式介绍在以下详细说明中进一步描述的概念选择。本发明内容并不打算确定本发明的关键特征，也不打算用于限制本发明的范围。

2、本发明的目的是为移动用户设备（尤其是平板电脑）提供一种紧凑而高效的双频天线设计。

3、上述目的是通过所附权利要求中独立权利要求的特征来实现的。其它实施例和示例在从属权利要求、具体实施方式和附图中是显而易见的。

4、根据第一方面，提供了一种天线设备，所述天线设备包括支撑层、第一谐振结构（resonant structure，rs）、第二rs和至少一个射频（radio frequency，rf）馈电线。所述第一rs设置在所述支撑层上，并且用于激发至少一种lb谐振模式。所述第一rs包括侧壁和顶壁，所述侧壁和所述顶壁是导电的。所述第一rs的所述侧壁和所述顶壁彼此相邻，使得所述第一rs的所述顶壁下方存在开放腔体。所述第二rs设置在所述支撑层上，并且用于激发至少一种hb谐振模式。所述第二rs包括侧壁和顶壁，所述侧壁和所述顶壁是导电的。所述第二rs的所述侧壁和所述顶壁彼此相邻，使得所述第二rs的所述顶壁下方存在开放腔体。所述至少一个rf馈电线还以对所述第一rs和所述第二rs中的每个rs馈电的方式设置在所述支撑层上。同时，所述第二rs至少部分地布置在所述第一rs的所述开放腔体中，使得：（i）第二rs的侧壁在所述第一rs的顶壁下方平行于所述第一rs的侧壁延伸，所述第二rs的顶壁在所述第一rs的所述开放腔体内在远离所述第一rs的所述侧壁的方向上平行于所述第一rs的所述顶壁延伸，或者（ii）所述第二rs的所述侧壁在所述第一rs的所述顶壁下方垂直于所述第一rs的所述侧壁延伸，所述第二rs的所述顶壁在所述第一rs的所述开放腔体内平行于所述第一rs的所述顶壁延伸。通过以这种方式堆叠第一（即，lb）rs和第二（即，hb）rs，根据第一方面所述的天线设备可以被制造成在尺寸上紧凑并且在多模激发方面高效。根据第一方面所述的天线设备可以特别适合于平板电脑，其中，该天线设备可以用作布置在平板电脑显示器下方的体积中的双频wi-fi系统（的一部分）。

5、在所述第一方面的一个示例性实施例中，所述第一rs和所述第二rs中的至少一个rs的所述开放腔体至少部分地填充有介电材料。通过将一种或多种介电材料添加到所述第一rs和所述第二rs中的任一个或每一个rs的所述开放腔体中，可以调谐将分别由第一rs和第二rs激发的lb谐振模式和hb谐振模式。此外，如果第一rs和第二rs中的任一个或每一个rs的开放腔体（部分或全部）填充有介电材料，则整个天线设备机械稳定性可以提高。

6、在所述第一方面的一个示例性实施例中，所述第一rs还包括底壁，所述底壁在所述第一rs的所述顶壁的下方与所述第一rs的所述侧壁相邻。底壁是导电的，并且包括向上弯曲部分，所述向上弯曲部分分别形成所述第二rs的所述侧壁和所述顶壁。当需要（例如，就可用的生产设备而言）在单个生产周期内通过连续金属化来制造天线设备时，该实施例可能是有益的或有利的。

7、在所述第一方面的替代示例性实施例中，所述第一rs还包括在所述第一rs的所述顶壁下方与所述第一rs的所述侧壁相邻的底壁，所述第二rs还包括在所述第二rs的所述顶壁下方与所述第二rs的所述侧壁相邻的底壁。所述第一rs的所述底壁和所述第二rs的所述底壁是导电的。在该替代实施例中，所述第一rs的所述底壁包括向上弯曲部分，所述向上弯曲部分分别形成所述第二rs的所述顶壁、所述侧壁和所述底壁。此外，所述向上弯曲部分被配置成使得所述第二rs的所述底壁延伸经过所述第一rs的所述底壁。类似地，当需要（例如，就可用的生产设备而言）在单个生产周期内通过连续金属化来制造天线设备时，该替代实施例可能是有益的或有利的。

8、在所述第一方面的一个示例性实施例中，所述天线设备还包括：（i）至少一个屏蔽元件，布置在所述第一rs的所述开放腔体内侧或外侧的所述支撑层上，位于所述第一rs的所述开放腔体的与所述第一rs的所述侧壁相邻的每个开口侧，和/或（ii）至少一个屏蔽元件，布置在所述第二rs的所述开放腔体内侧或外侧的所述支撑层上，位于所述第二rs的所述开放腔体的与所述第二rs的所述侧壁相邻的每个开口侧。这种一个或多个屏蔽元件可以支持适当地调谐将分别由第一rs和第二rs激发的lb谐振模式和hb谐振模式的频率。此外，一个或多个屏蔽元件可有助于抑制可能出现在天线设备的内部结构和/或环境中的不需要的模式（例如，如果天线设备集成在平板电脑中，则围绕天线设备的平板电脑的内部组件可产生可能不利地影响天线设备性能的模式）。

9、在所述第一方面的另一个示例性实施例中，当所述第一rs的所述底壁的所述向上弯曲部分分别形成所述第二rs的所述顶壁和所述侧壁时，至少一个屏蔽元件可以布置在所述第一rs的所述开放腔体内侧的所述底壁上，位于所述第一rs的所述开放腔体的与所述第一rs的所述侧壁相邻的每个开口侧，和/或至少一个屏蔽元件可以布置在所述第二rs的所述开放腔体内侧或外侧的所述支撑层上，位于所述第二rs的所述开放腔体的与所述第二rs的所述侧壁相邻的每个开口侧。类似地，如此布置的一个或多个屏蔽元件可以支持适当地调谐将分别由第一rs和第二rs激发的lb谐振模式和hb谐振模式的频率。此外，一个或多个屏蔽元件可有助于抑制可能出现在天线设备的内部结构和/或环境中的不需要的模式。

10、在所述第一方面的另一个示例性实施例中，当所述第一rs的所述底壁的所述向上弯曲部分分别形成所述第二rs的所述顶壁、所述侧壁和所述底壁时，至少一个屏蔽元件可以布置在所述第一rs的所述开放腔体内侧的所述底壁上，位于所述第一rs的所述开放腔体的与所述第一rs的所述侧壁相邻的每个开口侧。类似地，如此布置的一个或多个屏蔽元件可以支持适当地调谐将分别由第一rs和第二rs激发的lb谐振模式和hb谐振模式的频率。此外，一个或多个屏蔽元件可有助于抑制可能出现在天线设备的内部结构和/或环境中的不需要的模式。

11、在所述第一方面的一个示例性实施例中，所述第一rs的所述顶壁和所述第二rs的所述顶壁通过至少一个导电条（或导电引脚、导电杆、导电过孔）彼此连接。一个或多个导电条可用于避免或调谐在hb频率下的退化模式，否则由于第一rs与第二rs之间的耦合将发生退化模式。

12、在所述第一方面的一个示例性实施例中，所述至少一个rf馈电线包括用于对所述第一rs馈电的第一rf馈电线和用于对所述第二rs馈电的第二rf馈电线。在该实施例中，所述第一rf馈电线在所述支撑层中或上延伸并具有通过导电引脚连接到所述第一rs的所述顶壁的端部，所述第二rf馈电线在所述支撑层中或上延伸并具有通过导电引脚连接到所述第二rs的所述顶壁的端部。通过使用如此配置的rf馈电线，可以适当地对第一rs和第二rs馈电。

13、在所述第一方面的一个示例性实施例中，所述第二rf馈电线从所述支撑层延伸至所述第二rs的所述顶壁，与所述第二rs的所述顶壁的中心线相距偏移距离。所述偏移距离是基于所述至少一种hb谐振模式定义的。偏离中心的第二rf馈电线可使第二（即，hb）rs高效地激发基本tm(0.5, 0~1)模式（即，四分之一波长模式）和第一高阶tm(0.5, 1~2)模式（即，半波长模式），以形成双谐振来覆盖wi-fi hb。

14、在所述第一方面的一个示例性实施例中，所述第一rs的所述顶壁具有第一部分和与所述第一部分相邻的第二部分。所述第一部分在所述第二rs的所述顶壁上方并且平行于所述第二rs的所述顶壁延伸，所述第二部分比所述第二rs的所述顶壁延伸得更远，并且垂直于所述支撑层向下弯曲。利用所述顶壁的这种配置，可以减小第一（即，lb）rs的开放腔体的宽度，这可以使天线设备在尺寸上更紧凑。

15、在所述第一方面的一个示例性实施例中，所述第二rs的所述顶壁具有第一部分和与所述第一部分相邻的第二部分。所述第一部分在所述第一rs的所述开放腔体内侧平行于所述第一rs的所述顶壁延伸，所述第二部分在所述第一rs的所述开放腔体外侧延伸并且垂直于所述支撑层向上弯曲。所述第二rs的所述顶壁的该向上弯曲的第二部分可以用于调谐所述lb谐振模式。附加地，如果在所述天线设备中使用一个或多个导电条，则它们可以稍微向上调谐一种或多种lb谐振模式，这可以通过所述第二rs的所述顶壁的所述向上弯曲的第二部分来补偿。

16、在所述第一方面的一个示例性实施例中，所述第二rs的所述顶壁的所述第一部分和所述（向上弯曲的）第二部分中的至少一个部分用作多指结构。这种多指结构可以进一步降低第二（即，hb）rs对第一（即，lb）rs的电容性负载效应和/或进一步抑制天线设备中的不需要的模式。

17、在所述第一方面的一个示例性实施例中，所述第二rs的所述顶壁用作金属网格。所述第二rs的所述顶壁的网格状结构可以进一步降低所述第二（即，hb）rs对所述第一（即，lb）rs的电容性负载效应和/或有助于抑制所述天线设备中的不需要的模式。

18、在所述第一方面的一个示例性实施例中，所述至少一种lb谐振模式的频率范围为2400 mhz至2484 mhz，所述至少一种hb谐振模式的频率范围为5170 mhz至5835 mhz。这些lb频率和hb频率可以支持根据第一方面所述的天线设备高效地用作移动用户设备（例如平板电脑）中的双频wi-fi系统。

19、在所述第一方面的一个示例性实施例中，所述至少一种lb谐振模式包括四分之一波长lb模式，所述第一rs的所述开放腔体具有基于所述四分之一波长lb模式定义的宽度。在该实施例中，所述至少一种hb谐振模式包括四分之一波长hb模式和半波长hb模式，所述第二rs的所述开放腔体具有基于所述半波长hb模式定义的长度和基于所述四分之一波长hb模式和所述半波长hb模式定义的宽度。因此，通过适当地选择第一rs和第二rs的尺寸，可以获得所需的四分之一波长和半波长lb谐振模式和hb谐振模式。

20、在所述第一方面的一个示例性实施例中，所述至少一个rf馈电线中的每个rf馈电线用作电容性馈电结构。使用电容性馈电结构（例如，微带馈电线）可以有助于避免第一rs和第二rs的一个或多个rf馈电线通常需要的接地触点。

21、根据第二方面，提供了一种移动用户设备，包括显示器、金属机框和根据第一方面所述的天线设备。所述金属机框具有底座和与所述底座的边缘相邻的侧壁。所述金属机框围绕所述显示器，使得所述显示器与所述金属机框的所述侧壁之间存在间隙。所述天线设备布置在所述金属机框的所述底座与所述显示器之间，使得所述间隙用作针对所述至少一种lb谐振模式和所述至少一种hb谐振模式的辐射孔。所述移动用户设备可以高效地执行无线通信，例如双频wi-fi。

22、在所述第二方面的一个示例性实施例中，所述移动用户设备还包括一组屏蔽元件，所述一组屏蔽元件沿着所述天线设备的所述第一rs的所述顶壁的边缘布置在所述天线设备与所述显示器之间。这些屏蔽元件可以支持进一步调谐天线设备的lb谐振模式和hb谐振模式的频率。此外，它们还可以抑制天线设备环境中可能出现的不需要的（寄生）模式（即，可能在移动用户设备的一个或多个其它部分中激发并不利地影响天线设备性能的不需要的模式）。

23、在阅读以下详细描述并查看附图后，本发明的其它特征和优点将显而易见。