电子设备和天线的制作方法

电子设备和天线
1.本专利申请要求2020年4月17日提交的美国专利申请号16/851812的优先权，该专利申请据此全文以引用方式并入本文。
技术领域
2.本实用新型涉及电子设备，并且更具体地涉及具有无线通信电路的电子设备。


背景技术：

3.电子设备常具备无线通信能力。本实用新型公开了一种具有无线通信能力的电子设备，该电子设备具有无线通信电路，该无线通信电路具有一个或多个天线。无线通信电路中的无线收发器电路使用天线来发射和接收射频信号。
4.形成令人满意的用于电子设备的天线可能是挑战性的。如果不小心，则天线执行效果可能无法令人满意、可能制造过于复杂，或者可能难以集成到设备中。对天线的需求也日益增加，以用于处理更大数量的频带。然而，电子设备中的空间约束可能不期望地限制天线的带宽。


技术实现要素：

5.电子设备可以包括外壳，该外壳具有弯曲的电介质覆盖层。该设备可以包括具有天线的无线电路。天线可以包括天线接地部和天线谐振元件，该天线谐振元件由导电迹线形成，该导电迹线图案化在电介质基板的弯曲表面上。该弯曲表面可以具有的曲率与弯曲的电介质覆盖层的曲率匹配。这可以确保在天线谐振元件的整个侧向区域上在天线和弯曲的电介质覆盖层之间存在均匀的阻抗边界。
6.天线谐振元件可以包括由单个天线馈电部馈电的第一臂、第二臂和第三臂。第一臂可以耦接在天线馈电部和天线接地部之间。第二臂可以从第一臂延伸。第一臂和天线接地部的一部分可以形成环形天线谐振元件。第二臂和第一臂可以形成倒f形天线谐振元件，其中第一臂的一部分形成到倒f形天线谐振元件的天线接地部的返回路径。介于第二臂和第一臂的该部分之间的间隙可以形成分布式电容。分布式电容可以调谐环形天线谐振元件的频率响应。
7.天线谐振元件的第三臂可以形成l形天线谐振元件。第三臂可以耦接到天线接地部或者可以耦接到环形天线谐振元件。环形天线谐振元件可以在第一频带中谐振。倒f形天线谐振元件可以在低于第一频带的第二频带中谐振。 l形天线谐振元件可以在第三频带中谐振，该第三频带包括高于第一频带的频率。天线可以具有相对宽的带宽，使得天线表现出令人满意的天线效率，该天线效率大于整个带宽上的阈值天线效率(例如，从低于2.4ghz到大于 9.0ghz)。
8.根据本公开的一个方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：电介质基板，所述电介质基板具有表面；天线接地部，所述天线接地部位于所述表面上；第一天线臂，所述第一天线臂位于所述表面上并且在接地位置处耦接到所述天线接地部；第二天线臂，所
述第二天线臂位于所述表面上并且从所述第一天线臂延伸；天线馈电部，所述天线馈电部耦接到所述天线接地部并且被配置为向所述第一天线臂和所述第二天线臂馈电，其中：所述第一天线臂与所述天线接地部的在所述接地位置和所述天线馈电部之间延伸的一部分形成环形路径，所述环形路径被配置为在第一频带中传送射频信号，所述第二天线臂被配置为在第二频带中传送射频信号，并且所述第一天线臂的一部分形成到所述第二天线臂的所述天线接地部的返回路径；和间隙，所述间隙介于所述第二天线臂和所述第一天线臂的所述一部分之间，其中所述间隙形成分布式电容，所述分布式电容被配置为调谐所述第一天线臂在所述第一频带中的频率响应。
9.在一个示例中，所述电子设备还包括：第三天线臂，所述第三天线臂被配置为在第三频带中传送射频信号，其中所述天线馈电部被配置为向所述第三天线臂馈电。
10.在一个示例中，所述电子设备还包括：导电迹线，所述导电迹线位于所述表面上，其中所述第一天线臂从所述导电迹线延伸到所述接地位置，所述第三天线臂从所述导电迹线延伸，并且所述天线馈电部耦接在所述天线接地部和所述导电迹线之间。
11.在一个示例中，所述第一天线臂包括从所述导电迹线沿着第一纵向轴线延伸的第一区段，所述第二天线臂包括从所述第一区段延伸的第二区段，所述第二区段沿着相对于所述第一纵向轴线不平行的第二纵向轴线延伸，所述第三天线臂包括从所述导电迹线延伸的第三区段，并且所述第三区段沿着平行于所述第一纵向轴线的第三纵向轴线延伸。
12.在一个示例中，所述第一天线臂的所述一部分包括第四区段和第五区段，所述间隙形成在所述第四区段和所述第二区段之间，所述第五区段将所述第四区段耦接到所述接地位置，所述第三天线臂包括从所述第三区段延伸的第六区段，并且所述第六区段沿着平行于所述第二纵向轴线的第四纵向轴线延伸。
13.在一个示例中，所述第三臂耦接到所述天线接地部，所述天线馈电部耦接在所述第一臂和所述天线接地部之间。
14.在一个示例中，所述第三臂包括l形条带。
15.在一个示例中，所述第二臂被配置为经由近场电磁耦合来向所述l形条带馈电。
16.在一个示例中，所述第一臂和所述天线接地部的所述一部分在所述表面处围绕中心开口走线，所述l形条带位于所述中心开口内。
17.在一个示例中，所述第二频带低于所述第一频带，所述第三频带包括大于所述第一频带的频率。
18.在一个示例中，所述电子设备还包括：电介质覆盖层，所述电介质覆盖层具有弯曲的内表面，其中所述第一天线臂和所述第二天线臂被配置为辐射穿过所述电介质覆盖层，所述表面包括弯曲表面，并且所述弯曲表面与所述弯曲的内表面在所述第一天线臂和所述第二天线臂的横向区域上分开均匀的距离。
19.根据本公开的另一方面，提供了一种天线，所述天线包括：天线接地部；环形天线谐振元件，所述环形天线谐振元件被配置为在第一频带中谐振；倒 f形天线谐振元件，所述倒f形天线谐振元件被配置为在第二频带中谐振，其中所述环形天线谐振元件的一部分形成到所述倒f形天线谐振元件的所述天线接地部的返回路径；l形天线谐振元件，所述l形天线谐振元件被配置为在第三频带中谐振；和天线馈电部，所述天线馈电部被配置为向所述环形天线谐振元件、所述倒f形天线谐振元件和所述l形天线谐振元件馈电。
20.在一个示例中，所述l形天线谐振元件从所述环形天线谐振元件的一部分延伸。
21.在一个示例中，l形天线谐振元件从所述天线接地部延伸。
22.在一个示例中，所述l形天线谐振元件由所述倒f形天线谐振元件经由近场电磁耦合间接馈电。
23.在一个示例中，所述第一频带包括5ghz，其中所述第二频带包括 2.4ghz，并且其中所述第三频带包括介于5ghz和9ghz之间的频率。
24.根据本公开的又一方面，提供了一种天线，所述天线包括：天线接地部；第一谐振元件臂，所述第一谐振元件臂具有第一区段、相对于所述第一区段以非平行角度从所述第一区段延伸的第二区段，以及从所述第二区段延伸到所述天线接地部的第三区段；第二谐振元件臂，所述第二谐振元件臂具有从所述第一区段和所述第二区段延伸的第四区段，并且具有相对于所述第四区段以非平行角度从所述第四区段延伸的第五区段，其中所述第四区段平行于所述第二区段延伸；间隙，所述间隙介于所述第二区段和所述第四区段之间，其中所述间隙形成分布式电容，所述分布式电容被配置为调谐所述第一谐振元件臂的频率响应；第三谐振元件臂，所述第三谐振元件臂具有耦接到所述天线接地部的第六区段，并且具有相对于所述第六区段以非平行角度从所述第六区段延伸的第七区段；和天线馈电部，所述天线馈电部耦接在所述第一区段和所述天线接地部之间，其中所述天线馈电部被配置为向所述第一谐振元件臂、所述第二谐振元件臂和所述第三谐振元件臂馈电。
25.在一个示例中，所述第三区段耦接到位于所述天线接地部上的第一接地位置，所述第六区段耦接到位于所述天线接地部上的第二接地位置，所述天线馈电部包括耦接到所述第一区段的正天线馈电端子和耦接到所述天线接地部的接地天线馈电端子，并且所述接地天线馈电端子插置在位于所述第一接地位置和所述第二接地位置之间的天线接地部上。
26.在一个示例中，所述第一谐振元件臂被配置为在第一频带中辐射，所述第二谐振元件臂被配置为在低于所述第一频带的第二频带中辐射，并且所述第三谐振元件臂被配置为在第三频带中辐射，所述第三频带包括高于所述第一频带的频率。
27.在一个示例中，所述第七区段平行于所述第二区段和所述第四区段延伸，并且所述第一区段平行于所述第三区段和所述第五区段延伸。
附图说明
28.图1是根据一些实施方案的具有天线的例示性电子设备的示意图。
29.图2是根据一些实施方案的例示性宽带天线的顶视图，该例示性宽带天线具有从馈电段延伸的三个天线臂。
30.图3是根据一些实施方案的例示性宽带天线的顶视图，该例示性宽带天线具有从馈电部延伸的第一臂和第二臂以及从天线接地部延伸的第三臂。
31.图4是根据一些实施方案的例示性宽带天线的顶视图，该例示性宽带天线具有从馈电部延伸的第一臂和第二臂以及耦接到天线接地部并且插置在第一臂与第二臂和天线接地部之间的第三臂。
32.图5是根据一些实施方案的天线性能(电压驻波比率)作为图2
‑
图4中所示类型的天线频率的函数的曲线图。
33.图6是根据一些实施方案的示出图2
‑
图4中所示类型的天线可以如何集成到例示
性电子设备中的横截面侧视图。
具体实施方式
34.电子设备，诸如图1的电子设备10可具备无线电路。无线电路可包括多个天线。电子设备10可以为：计算设备，诸如膝上型计算机、台式计算机、包含嵌入式计算机的计算机监视器、平板电脑、蜂窝电话、媒体播放器或者其他手持式或便携式电子设备；较小的设备，诸如腕表设备、挂式设备、耳机或听筒设备、嵌入在眼镜、护目镜中的设备；或者佩戴在用户头部上的其他装备，诸如头戴式(显示)设备；或者其他可佩戴式或微型设备、电视机、不包含嵌入式计算机的计算机显示器、游戏设备、导航设备、嵌入式系统(诸如其中具有显示器的电子装备安装在信息亭或汽车中的系统)、连接无线互联网的语音控制的扬声器、无线基站或接入点、实现这些设备中的两个或更多个的功能的装备；或者其他电子装备。
35.如图1所示，设备10可以包括控制电路12。控制电路12可以包括存储装置，诸如存储电路16。存储电路16可以包括硬盘驱动器存储装置、非易失性存储器(例如，闪存存储器或被配置为形成固态驱动器的其他电可编程只读存储器)、易失性存储器(例如，静态或动态随机存取存储器)等。
36.控制电路12可以包括处理电路，诸如处理电路14。处理电路14可以用于控制设备10的操作。处理电路14可以包括一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、主机处理器、基带处理器集成电路、专用集成电路、中央处理单元(cpu)等。控制电路12可以被配置为使用硬件(例如，专用硬件或电路)、固件和/或软件在设备10中执行操作。用于在设备10中执行操作的软件代码可以存储在存储电路16(例如，存储电路16可以包括存储软件代码的非暂态(有形)计算机可读存储介质)上。该软件代码可有时被称为程序指令、软件、数据、指令、或代码。存储在存储电路16上的软件代码可以由处理电路14来执行。
37.控制电路12可以用于运行设备10上的软件，该设备诸如卫星导航应用程序、互联网浏览应用程序、互联网语音协议(voip)电话呼叫应用程序、电子邮件应用程序、媒体回放应用程序、操作系统功能等。为了支持与外部装备进行交互，控制电路12可以用于实现通信协议。可以使用控制电路12 实现的通信协议包括：互联网协议、无线局域网(wlan)协议(例如，ieee802.11协议——有时称为)、用于其他短距离无线通信链路的协议诸如协议或其他无线个人区域网(wpan)协议、ieee 802.11ad协议、蜂窝电话协议、mimo协议、天线分集协议、卫星导航系统协议(例如，全球定位系统(gps)协议、全球导航卫星系统(glonass)协议等)或任何其他所需的通信协议。每种通信协议可与对应的无线电接入技术(rat) 相关联，该无线电接入技术指定用于实现该协议的物理连接方法。
38.设备10可以包括输入
‑
输出电路18。输入
‑
输出电路18可以包括输入
‑ꢀ
输出设备20。输入
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输出设备20可以用于允许将数据供应至设备10且允许将数据从设备10提供至外部设备。输入
‑
输出设备20可以包括用户接口设备、数据端口设备和其他输入
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输出部件。例如，输入
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输出设备20可以包括触摸传感器、显示器(例如，触敏显示器)、发光部件诸如没有触摸传感器能力的显示器、按钮(机械、电容、光学等)、滚轮、触摸板、小键盘、键盘、麦克风、相机、按钮、扬声器、状态指示器、音频插孔和其他音频端口部件、数字数据端口设备、运动传感器(加速度计、陀螺仪和/或检测运动的罗盘)、电容传感器、接近传感器、磁传感器、力
传感器(例如，耦接到显示器以检测施加到显示器的压力的力传感器)等。在一些配置中，键盘、耳机、显示器、指向设备诸如触控板、鼠标和操纵杆以及其他输入
‑
输出设备可以使用有线或无线连接(例如，输入
‑
输出设备20中的一些可以为经由有线或无线链路耦接至设备10的主处理单元或其他部分的外围设备)耦接至设备10。
39.输入
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输出电路18可以包括无线电路22以支持无线通信。无线电路22 可以包括由以下项形成的射频(rf)收发器电路24：一个或多个集成电路、功率放大器电路、低噪声输入放大器、无源rf部件、一个或多个天线诸如天线40、传输线诸如传输线26，以及用于处理rf无线信号的其他电路。也可使用光(例如，使用红外通信)来发送无线信号。虽然为了清楚起见，在图1的示例中，控制电路12与无线电路22分开示出，但是无线电路22可以包括处理电路和/或存储电路，该处理电路形成处理电路14的一部分；该存储电路形成控制电路12的存储电路16的一部分(例如，控制电路12的各部分可以在无线电路22上实现)。例如，控制电路12(例如，处理电路 14)可以包括基带处理器电路或形成无线电路22的一部分的其他控制部件。
40.射频收发器电路24可以包括无线局域网收发器电路，该无线局域网收发器电路处理针对(ieee 802.11)或其他wlan通信频带的2.4ghz 和5ghz频带，并且可以包括无线个人局域网收发器电路，该无线个人局域网收发器电路处理2.4ghz通信频带或其他wpan通信频带。如果需要，射频收发器电路24可以处理其他频带，诸如蜂窝电话频带、近场通信频带(例如，13.56mhz下)、毫米或厘米波频带(例如，10ghz
‑
300ghz 下的通信)和/或其他通信频带。如果需要，射频收发器电路24可以包括：射频收发器电路，该射频收发器电路用于处理未经许可的频带诸如工业、科学和医疗(ism)频带中的通信；约6ghz的频带诸如包括从约5.925ghz 至7.125ghz频率的频带；或者最高至约8ghz
‑
9ghz的其他频带。
41.例如，射频收发器电路24还可以包括超宽带(uwb)收发器电路，该 uwb收发器电路支持使用ieee 802.15.4协议和/或其他超宽带通信协议进行的通信。超宽带射频信号可基于使用频带受限数据脉冲的脉冲无线电信令方案。超宽带信号可以具有任何所需带宽，诸如499mhz和1331mhz之间的带宽、大于500mhz的带宽等。基带中存在更低频率有时可允许超宽带信号穿透诸如墙壁的对象。在ieee 802.15.4系统中，一对电子设备可交换无线时间戳消息。可分析消息中的时间戳以确定消息的飞行时间，从而确定设备之间的距离(范围)和/或设备之间的角度(例如，传入射频信号的到达角)。超宽带收发器电路可以在以下频带中操作(即，传送射频信号)：诸如介于约5ghz和约8.5ghz之间的超宽带通信频带(例如，6.5ghz的uwb频带、 8ghz的uwb通信频带和/或其他合适的频率)。通信频带在本文中有时可以称为频带或简称为“频带”。
42.无线电路22可以包括一个或多个天线，诸如天线40。一般来讲，射频收发器电路24可以被配置为覆盖(处理)任何感兴趣的合适通信(频率) 频带。射频收发器电路24可以使用天线40来传送射频信号(例如，天线40 可以传送用于收发器电路24的射频信号)。如本文所用，术语“传送射频信号”意指射频信号的传输和/或接收(例如，用于执行与外部无线通信装备的单向和/或双向无线通信)。天线40可通过将射频信号(或通过居间设备结构诸如电介质覆盖层)辐射到自由空间中来发射射频信号。除此之外或另选地，天线40可(例如，通
过居间设备结构诸如电介质覆盖层)从自由空间接收射频信号。天线40对射频信号的传输和接收各自涉及由天线的操作频带内的射频信号对天线中的天线谐振元件上的天线电流的激励或谐振。
43.可使用任何合适的天线类型来形成天线，诸如天线40。例如，设备10 中的天线可以包括具有谐振元件的天线，该天线由以下结构形成：环形天线结构、贴片天线结构、倒f形天线结构、隙缝天线结构、平面倒f形天线结构、螺旋形天线结构、单极天线结构、带状天线结构、偶极天线结构、这些设计的混合等。天线40中可以包括寄生元件以调节天线性能。如果需要，天线40可以设置有导电腔，该导电腔支撑天线40的天线谐振元件(例如，天线40可以为背腔天线，诸如背腔隙缝天线)。可针对不同的频带和频带组合来使用不同类型的天线。例如，在形成本地无线链路天线时可使用一种类型的天线，并且在形成远程无线链路天线时可使用另一种类型的天线。在一些配置中，不同的天线可以用于处理用于射频收发器电路24的不同频带。另选地，给定天线40可以覆盖一个或多个频带。
44.如图1所示，射频收发器电路24可以使用传输线26耦接到天线40的天线馈电部32。天线馈电部32可以包括正天线馈电端子诸如正天线馈电端子34，并且可以包括接地天线馈电端子诸如接地天线馈电端子36。传输线 26可以由印刷电路、电缆或其他导电结构上的金属迹线形成。传输线26可以具有正传输线信号路径诸如路径28，其耦接到正天线馈电端子34。传输线26可以具有接地传输线信号路径诸如路径30，其耦接到接地天线馈电端子36。路径28在本文中有时可以称为信号导体28，并且路径30在本文中有时可以称为接地导体30。
45.传输线路径诸如传输线26可以用于在设备10内路由天线信号(例如，以在射频收发器电路24和天线40的天线馈电部32之间传送射频信号)。设备10中的传输线可以包括同轴电缆、微带传输线、带状线传输线、边缘耦接的微带传输线、边缘耦接的带状线传输线、由这些类型的传输线的组合形成的传输线等。设备10中的传输线诸如传输线26可以集成到刚性和/或柔性印刷电路板中。在一种合适的布置方式中，传输线诸如传输线26还可以包括传输线导体(例如，信号导体28和接地导体30)，该传输线导体集成在多层层压结构(例如，在没有介入粘合剂的情况下层压在一起的导电材料诸如铜和电介质材料诸如树脂)内。如果需要，多层层压结构可在多个维度 (例如，二维或三维)上折叠或弯曲，并且可在弯曲之后保持弯曲或折叠形状(例如，多层层压结构可被折叠成特定的三维结构形状以围绕其他设备部件布线并且可为足够刚性的以在折叠之后保持其形状而不用加强件或其他结构保持在适当的位置)。层压结构的所有多个层可以在没有粘合剂的情况下分批层压在一起(例如，在单个压制过程中)(例如，与进行多个压制过程以将多个层用粘合剂层压在一起相反)。
46.滤波器电路、切换电路、阻抗匹配电路和其他电路可以插置在使用传输线诸如传输线26形成的路径内，并且/或者诸如这些的电路可以结合到天线 40中(例如，以支持天线调谐、以支持在期望频带中的操作等)。在操作期间，控制电路12可以使用射频收发器电路24和天线40以无线方式发射和接收数据。控制电路12可以，例如，使用射频收发器电路24和天线40以无线方式接收无线局域网通信，并且可以使用射频收发器电路24和天线40 以无线方式发射无线局域网通信。
47.电子设备10可以设置有电子设备外壳38。外壳38，有时可以称为壳体，可以由以下材料形成：塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合材料、金属(例如，不锈钢、铝等)、其他合适的材料，或
这些材料的组合。外壳38可以使用一体式配置形成，其中外壳38的一部分或全部被机加工或模制成单个结构，或者该外壳可以使用多个结构(例如，覆盖有一个或多个外部外壳层的内部框架结构)形成。还可以使用以下用于外壳38的配置：其中外壳38包括支撑结构(支架、支腿、柄部、框架等)。在本文作为示例描述的一个合适的布置方式中，外壳38包括弯曲的电介质覆盖层。天线40可以通过弯曲的电介质覆盖层来发射射频信号，并且/或者可以通过弯曲的电介质覆盖层来接收射频信号。
48.在实施过程中，用于传送设备10的射频信号的频带数量趋于随时间的推移而增加。在一些情况下，设备10可以包括不同的相应天线40，以用于处理这些频带中的每个频带。然而，增加设备10中天线40的数量可能消耗不期望的空间、功率和设备10中其他资源的量。如果需要，设备10中的给定天线40可以处理多个频带中的通信，以优化设备10内的资源消耗。在本文作为示例所述的一种合适的布置方式中，设备10中的给定天线40可以被配置为处理2.4ghz和5.0ghz下的wlan频带、约6ghz(例如，介于 5.925ghz和7.125ghz之间)的未经许可的频带，和/或6.5ghz和8.0ghz 下的uwb通信频带。然而，为天线40提供以下结构可能是具有挑战性的，该结构表现出足够的带宽来以令人满意的天线效率覆盖这些频带中的每个频带(例如，从低于2.4ghz到高于9.0ghz)，特别是当天线的尺寸受到设备10的形状因数的约束时。
49.图2为例示性天线40的图示，该例示性天线可以表现出足够宽的带宽，以便以令人满意的天线效率覆盖这些频带中的每个频带。如图2所示，天线 40可以包括天线谐振元件诸如天线谐振元件46，和接地结构诸如天线接地部42。天线谐振元件46在本文中有时可以称为天线辐射元件46或天线元件 46。天线接地部42在本文中有时可以称为接地层42或接地结构42。
50.天线谐振元件46和天线接地部42可以由导电迹线形成，该导电迹线图案化到侧表面，诸如下面的电介质基板诸如电介质基板44的表面45上。电介质基板44在本文中有时可以称为电介质支撑结构44、电介质载体44或天线载体44。电介质基板44可以由塑料、陶瓷或任何其他电介质材料形成。如果需要，天线接地部42和/或天线谐振元件46可以由图案化到柔性印刷电路上的导电迹线形成，该柔性印刷电路层叠在电介质基板44的表面45上方。表面45可以为平面的或弯曲的，可以具有平面部分和弯曲部分，或者可以具有任何其他期望的几何形状。以其中表面45是弯曲的为例在本文中作为示例进行描述。如果需要，表面45可以围绕多个轴线在三维上弯曲(例如，表面45可以为球形弯曲的、非球形弯曲的、自由成形的弯曲的等)。
51.天线40可以使用天线馈电部32来进行馈电。天线馈电部32可以耦接在天线谐振元件46和天线接地部42之间(例如，在电介质基板44的表面 45处的间隙58上)。例如，天线谐振元件46可以具有馈电段，诸如馈电段 72。馈电段72可以沿着对应的纵向轴线(例如，平行于图2的x轴取向的纵向轴线)延伸，并且可以通过间隙58与天线接地部42分开。天线馈电部 32的正天线馈电端子34可以耦接到馈电段72，而接地天线馈电端子36耦接到天线接地部42(例如，位于间隙58的相对侧处)。
52.天线谐振元件46可以具有多个臂或分支。在图2的示例中，天线谐振元件46包括从馈电段72延伸的第一臂(分支)52、从第一臂52延伸的第二臂(分支)50，以及从馈电段72延伸的第三臂48。臂52、50和48在本文中有时可以称为天线谐振元件臂或天线臂。
53.如图2所示，第一臂52可以具有第一区段74，该第一区段从馈电段72 的端部延伸(例如，第一区段74可以具有第一端，该第一端位于馈电段72 的与天线馈电部32相对的端部处)。第一区段74可以相对于馈电段72以非平行角度(例如，垂直角度)延伸(例如，第一区段74的纵向轴线可以平行于图2的y轴并垂直于馈电段72的纵向轴线延伸)。第一臂52可以具有第二区段76，该第二区段从第一区段74的端部延伸(例如，第一区段74 可以具有与馈电段72相对的第二端，并且第二区段76可以具有位于第一区段74的第二端处的第一端)。第二区段76可以相对于第一区段74以非平行角度(例如，垂直角度)延伸(例如，第二区段76的纵向轴线可以平行于x轴和馈电段72延伸，并且可以垂直于图2的第一区段74的纵向轴线延伸)。第一臂52还可以具有第三区段78，该第三区段从第二区段76的端部延伸(例如，第二区段76可以具有与第一区段74相对的第二端，并且第三区段78可以具有在第二区段76的第二端处的第一端)。第三区段78可以相对于第二区段76以非平行角度(例如，垂直角度)延伸(例如，第三区段78的纵向轴线可以平行于图2的第一区段74的y轴和纵向轴线延伸)。第三区段78可以具有与第二区段76相对的第二端。第三区段78的第二端可以耦接到天线接地部42(例如，在接地位置处)。这可以将第一臂52配置为形成环形的路径56(具有馈电段72和天线接地部42)，该环形的路径用于在正天线馈电端子34和接地天线馈电端子36之间流动的天线电流。环形的路径56可以在电介质基板44的表面45处围绕中心开口77走线。
54.第二臂50可以具有第一区段80，该第一区段从第一臂52的区段74的第二端延伸并且从第一臂52的区段76的第一端延伸(例如，第二臂50的第一区段80可以具有位于第一臂52的区段74和76的端部处的第一端)。第二臂50的第一区段80可以平行于第一臂52的区段76延伸(例如，第二臂50的第一区段80可以沿着纵向轴线延伸，该纵向轴线平行于第一臂52 的区段76的纵向轴线取向)。第二臂50可以具有第二区段82，该第二区段从第一区段80的端部延伸至第二臂50的端部84(例如，第一区段80可以具有位于第二臂50的第二区段82处的第二端)。第二臂50的第二区段82 可以相对于第二臂50的第一区段80以非平行角度延伸(例如，沿着平行于 y轴的纵向轴线)。第二臂50的第一区段80可以通过间隙64与第一臂52 的区段76(例如，沿着第一区段80的整个长度)分开。如果需要，第二臂 50的第二区段82还可以通过间隙64与第一臂52的区段78分开。间隙64 可以沿着第二臂50的第一区段80的长度形成分布式电容(例如，位于第二臂50的区段80与第一臂52的区段76之间的分布式电容)。由间隙64形成的分布式电容可以用于调谐第一臂52和/或第二臂50的频率响应。
55.第三臂48可以具有从馈电段72延伸的第一区段68(例如，第三臂48 的第一区段68可以在馈电段72处具有第一端)。第三臂48的第一区段68 可以相对于馈电段72以非平行角度(例如，垂直角度)延伸(例如，第三臂48的第一区段68的纵向轴线可以平行于第一臂52的区段74和78以及第二臂50的区段82的纵向轴线取向)。第三臂48还可以具有第二区段70，该第二区段从第一区段68的第二端延伸至第三臂48的端部66。第三臂48 的第二区段70可以相对于第一区段68以非平行角度(例如，垂直角度)延伸(例如，第二区段70可以沿着纵向轴线延伸，该纵向轴线平行于馈电段 72、第一臂52的区段76和第二臂50的区段80的纵向轴线取向)。换句话讲，第三臂48可以是从馈电段72延伸的l形条带(例如，l形臂)。第三臂48的第二区段70的一部分(例如，在端部66处)可以通过间隙62与第二臂50分开。
56.在信号传输期间，天线馈电部32从图1的射频收发器电路24接收射频信号。对应的(射频)天线电流可以在天线谐振元件46和天线接地部42上流动。天线电流可以辐射发射到
自由空间中的射频信号(例如，作为无线信号)。在信号接收期间，天线谐振元件46可以从自由空间接收(无线)射频信号。然后在天线谐振元件46上产生对应的天线电流。然后对应于天线电流的射频信号经由天线馈电部32发射到射频收发器电路24(图1)。
57.第一臂52、第二臂50、第三臂48和/或馈电段72的长度可以选择成使得天线40在所关注的期望频带中操作(处理)。例如，天线40从正天线馈电端子34通过馈电段72、第一臂52的区段74、76和78以及天线接地部 42到接地天线馈电端子36的长度(例如，环形路径56的长度)可以选择成将天线谐振元件46配置为在第一频带中谐振。环形路径56的长度可以，例如，大约等于对应于第一频带中的频率的有效波长的一半(例如，在该有效波长的15％内)。有效波长等于自由空间波长乘以基于电介质基板44的电介质常数确定的恒定值。第一频带可以，例如，包括介于约5.0ghz和6.0ghz 之间的频率(例如，用于在5.0ghz无线局域网频带和/或第一频带内未经许可的频率中传送信号)。第一频带在本文中有时可以称为天线40的中频带。
58.在信号传输期间，第一频带中的天线电流可以沿着环形路径56(例如，沿着形成环形路径56的导电结构的周边)流动。环形路径56可以在第一频带中辐射对应的(无线)射频信号。类似地，在信号接收期间，从第一频带中的自由空间接收的射频信号可以使得第一频带中的天线电流沿着环形路径56流动。以这种方式，馈电段72、第一臂52的区段74、76和78以及天线接地部42的从区段78延伸到接地天线馈电端子36的部分可以形成用于天线40的环形天线谐振元件(例如，第一臂52可以形成环形天线谐振元件的一部分)。如果需要，间隙64可以将(分布式)电容引入到环形路径56，该电容用于调谐环形路径56在第一频带中的频率响应。增大间隙64的宽度可以减小该电容，而减小间隙64的宽度可以增大电容。间隙64可以，例如，具有0.01mm
‑
0.10mm(例如，大约0.05mm)、0.01mm
‑
0.50mm、大于0.50mm 等的宽度。
59.同时，天线谐振元件46从正天线馈电端子34通过馈电段72、第一臂 52的区段74以及第二臂50的区段80和82到第二臂50的尖端84的长度(例如，路径60的长度)可以选择成将天线谐振元件46配置为在第二频带中谐振。路径60的长度可以，例如，大约等于对应于第二频带中的频率的有效波长的四分之一(例如，在该有效波长的15％以内)。第二频带可以，例如，包括低于2.5ghz的频率(例如，用于在2.4ghz无线局域网频带中传送信号)。第二频带在本文中有时可以称为天线40的低频带。
60.在信号传输期间，第二频带中的天线电流可以沿着位于正天线馈电端子 34和尖端84之间的路径60(例如，沿着形成天线谐振元件46的路径60的导电结构的周边)流动。路径60可以在第二频带中辐射对应的(无线)射频信号。类似地，在信号接收期间，从第二频带中的自由空间接收的射频信号可以使得第二频带中的天线电流沿着路径60流动。第一臂52的区段76 和78可以针对第二频带中的天线电流形成到天线接地部42的返回路径(例如，第一臂52的部分可以在第二频带中形成到第二臂50的接地部的返回路径，同时在第一频带中与环形路径56的其余部分谐振)。这样，第二臂50 和第一臂52可以共同形成天线40的第二频带中的倒f形天线谐振元件(例如，第一臂52可以形成第一频带中的环形天线谐振元件的一部分和第二频带中的倒f形天线谐振元件的一部分二者)。如果需要，间隙64可以将(分布式)电容引入到第二臂50，该电容用于调谐路径60在第二频带中的频率响应。
61.此外，第三臂48的长度(例如，路径54)可以选择成将天线谐振元件 46配置为在第三频带中谐振。第三臂48的长度(例如，路径54)可以，例如，大致等于对应于第三频带中的
频率的有效波长的四分之一(例如，在该有效波长的15％内)。第三频带可以，例如，包括介于约5.0ghz和9.0ghz 之间的频率(例如，用于在5.0ghz无线局域网频带中传送信号，用于在未经许可的频带诸如介于5.925ghz和7.125ghz之间的频带中传送信号，用于在6.5ghzuwb通信频带中传送信号，和/或用于在8.0ghzuwb通信频带中传送信号)。第三频带在本文中有时可以称为天线40的高频带。第三臂48 在本文中有时可以称为天线40的高频带臂。第二臂50在本文中有时可以称为天线40的低频带臂。第一臂52在本文中有时可以称为天线40的中频带臂。
62.在信号传输期间，第三频带中的天线电流可以沿着介于正天线馈电端子 34和尖端66之间的路径54(例如，沿着形成第三臂48的导电结构的周边) 流动。第三臂48(例如，路径54)可以辐射第三频带中的对应(无线)射频信号。类似地，在信号接收期间，从第三频带中的自由空间接收的射频信号可以使得第三频带中的天线电流沿着路径54流动。这样，第三臂54可以在天线40的第三频带中形成单极天线谐振元件(例如，l形天线谐振元件)。如果需要，间隙62可以向第三臂48引入电容，该电容用于调谐第三臂48 的频率响应和/或用于在第三频带中执行针对第三臂48的阻抗匹配。
63.当以这种方式配置时，天线40可以以令人满意的天线效率在第一频带、第二频带和第三频带中的每一者中传送(例如，发射和/或接收)射频信号。天线40可以，例如，表现出宽带响应，并且可以表现出从第二频带的下限到第三频带的上限(例如，从低于2.4ghz到高于9.0ghz)的令人满意的天线效率。图2的其中第三臂48从天线谐振元件46的馈电段72延伸的示例仅仅是例示性的。在另一个合适的布置方式中，馈电段72可以省略，并且第三臂48可以从天线接地部42延伸。
64.图3是示出天线40的第三臂48可以如何从天线接地部42延伸的图示。如图3所示，图2的馈电段72可以省略，并且正天线馈电端子34可以耦接到第一臂52的区段74的第一端。第一臂52的区段74、76和78以及天线接地部42的从区段78到接地天线馈电端子36的区段可以形成环形路径90。天线谐振元件46从正天线馈电端子34通过第一臂52和天线接地部42到接地天线馈电端子36的长度(例如，环形路径90的长度)可以选择成将天线谐振元件46配置为在第一频带中谐振。这样，第一臂52和天线接地部42 的从区段78延伸到接地天线馈电端子36的部分(例如，环形路径90)可以形成天线40的用于在第一频带中谐振的环形天线谐振元件。
65.天线谐振元件46从正天线馈电端子34通过第一臂52的区段74并通过第二臂50到第二臂50的尖端84的长度(例如，路径92的长度)可以选择成将天线谐振元件46配置为在第二频带中谐振。第一臂52的区段76和78 可以针对第二臂50上的第二频带中的天线电流形成到天线接地部42的返回路径(例如，第一臂52的部分可以在第二频带中形成到第二臂50的接地部的返回路径，同时在第一频带中与环形路径90的其余部分谐振)。这样，第二臂50和第一臂52可以共同形成天线40的第二频带中的倒f形天线谐振元件(例如，第一臂52可以形成第一频带中的环形天线谐振元件的一部分和第二频带中的倒f形天线谐振元件的一部分二者)。间隙64可以引入分布式电容，该分布式电容用于调谐环形路径90在第一频带中的频率响应和/或用于调谐路径92在第二频带中的频率响应。
66.如图3所示，第三臂48的区段68可以耦接到位于天线馈电部32的与第一臂52的区段78相对的一侧处的天线接地部42(在接地位置处)(例如，天线馈电部32可以横向地插置
在区段68与电介质基板44上的区段78之间)。第三臂48的长度(例如，路径88)可以选择成将天线谐振元件46 配置为在第三频带中谐振。如果需要，间隙62可以向第三臂48引入电容，该电容用于调谐第三臂48的频率响应和/或用于在第三频带中执行针对第三臂48的阻抗匹配。天线馈电部32可以，例如，经由近场电磁耦合(例如，在间隙62上)为第三臂48的第三频带中的天线电流间接馈电。
67.图3的其中天线馈电部32插置在第三臂48与第一臂52的区段78之间的示例仅仅是例示性的。在另一种合适的布置方式中，第三臂48可以位于第一臂52的中心开口77内。图4为示出第三臂48可以如何位于第一臂52 的中心开口77内的示意图。
68.如图4所示，第三臂48的区段68可以在横向插置在天线馈电部32和第一臂52的区段78之间的位置处耦接到天线接地部42(例如，第三臂48 可以位于第一臂52的中心开口77内)。第三臂48的长度(例如，路径94) 可以选择成将天线谐振元件46配置为在第三频带中谐振。在图2
‑
图4的示例中，臂52、50和48中的所有三个共享相同的天线馈电部32(例如，天线馈电部32为臂52、50和48中的每个臂馈电射频信号)。天线馈电部32在天线40和收发器电路24(图1)之间传送用于臂52、50和48中的每个臂的射频信号(例如，天线馈电部32发射由臂52、50、48接收的从自由空间到收发器电路42的射频信号，以及天线馈电部32发射通过臂52、50和48 从收发器电路42接收的射频信号)。图2
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图4的示例仅是例示性的。一般来讲，第一臂52、第二臂50和第三臂48可以具有沿循任何期望路径(例如，具有任何期望数量的弯曲区段和/或直线区段并且以任何所需角度延伸的路径)的其他形状。天线谐振元件46中的导电材料的边缘可以具有任何期望的形状(例如，可以包括以任何期望角度延伸的任何期望数量的直的和/或弯曲的部分)。如果需要，天线谐振元件46可以覆盖附加频带。
69.图5是天线性能作为图2
‑
图4所示的天线40频率的函数的曲线图。如图5所示，曲线96绘制了天线性能(例如，电压驻波比率(vswr)作为天线40的频率的函数。如曲线96所示，天线40可以表现出响应峰值，该响应峰值从第一频率f1到第二频率f2低于阈值vswr值th。频率f1可以，例如，小于2.4ghz。频率f2可以，例如，大于9.0ghz。天线40可以在天线的vswr低于阈值th的每个频率下表现出令人满意的天线效率。因此，天线40可以在从频率f1到频率f2的带宽98上表现出令人满意的天线效率。
70.例如，如曲线96所示，由于图2
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图4所示的第一臂52的贡献(谐振)，天线40可以在第一频带b1中表现出介于约5.0ghz和6.0ghz之间的响应峰值。由于第二臂50(以及用作第二臂50的返回路径的第一臂52)的贡献(谐振)，天线40还可以在2.4ghz的第二频带b2中表现出响应峰值。类似地，由于第三臂48的贡献(谐振)，天线40可以在第三频带b3中表现出介于约5.0ghz和9.0ghz之间的响应峰值。同时，天线40可以在带宽98上的其他频率下表现出令人满意的天线效率。这还可以允许天线40以令人满意的天线效率在频率f1和f2之间以任何其他期望的频带传送射频信号，同时还在设备10内占据相对少量的空间。图5的示例仅为例示性的。曲线96可以具有其他形状。天线40可以以任何期望的频率在任何期望数量的频带中传送射频信号。
71.图6是示出天线40可以如何集成到设备10中的横截面侧视图(例如，如沿着图2
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图4所示箭头86的方向所截取的)。如图6所示，电介质基板 44可以具有弯曲表面诸如表面45，和至少一个附加表面诸如底部表面102。天线谐振元件46可以由导电迹线形成，该导电迹线图案化到电介质基板44 的表面45上。天线接地部42可以由导电迹线形成，该导电迹线图案
化到电介质基板44的表面45和底表面102上。如果需要，天线接地部42和天线谐振元件46的导电迹线可以使用激光直接结构化(lds)工艺来图案化到电介质基板44上(例如，电介质基板44可以由lds塑性材料形成)。在另一种合适的布置方式中，天线接地部42和天线谐振元件46可以图案化到一个或多个柔性印刷电路上，该一个或多个柔性印刷电路分层到电介质基板44 的表面45和102上。
72.天线接地部42和电介质基板44可以包括孔或开口，诸如孔104。紧固结构诸如螺钉100可以延伸穿过孔104，以将天线接地部42和电介质基板 44固定到其他设备部件诸如，系统接地部116。螺钉100可以是导电螺钉，该导电螺钉用于将天线接地部42短接到系统接地部116(例如，系统接地部 116可以形成天线40的接地层的一部分)。螺钉100可以由任何期望的导电紧固结构替换，该导电紧固结构诸如导电夹片、导电弹簧、导电引脚、导电支架、导电粘合剂、焊接件、焊料、这些的组合等。
73.设备10可以包括电介质覆盖层，诸如电介质覆盖层110。电介质覆盖层110可以形成图1的用于设备10的外壳38的一部分。电介质覆盖层110 可以在设备10的内部具有内表面112，并且可以在设备10的外部具有外表面114。内表面112和/或外表面114可以是弯曲表面(例如，沿着任何期望轴线弯曲的三维弯曲表面，诸如球形弯曲表面、非球形弯曲表面、自由形式弯曲表面等)。如果需要，内表面112和外表面114可以具有相同的曲率。电介质覆盖层110可以由任何期望的电介质材料形成，该电介质材料诸如塑料、陶瓷、橡胶、玻璃、木材、织物、蓝宝石、这些或其他材料的组合等。
74.电介质基板44可以安装在设备10内，使得表面45面向电介质覆盖层110。天线谐振元件46可以与电介质覆盖层110的内表面112分开距离106。天线40可以通过电介质覆盖层110传送射频信号108。电介质基板44的表面45可以是弯曲的。表面45的曲率可以选择成匹配电介质覆盖层110的内表面112的曲率(例如，表面45可以是沿着任何期望的轴线弯曲的三维弯曲表面，诸如球形弯曲表面、非球形弯曲表面、自由弯曲表面等)。换句话讲，表面45的与天线谐振元件46重叠的整个侧向区域可以平行于内表面112 的与天线谐振元件46重叠的部分延伸。这将天线谐振元件46配置为与内表面112在天线谐振元件46的整个侧向区域上(例如，在至少臂52、50和70 的侧向区域上)分开相同的距离106。这可以确保在天线谐振元件46的整个侧向区域上从天线谐振元件46穿过电介质覆盖层110到自由空间提供有均匀阻抗过渡。尽管存在弯曲的阻抗边界诸如电介质覆盖层110，但这可以用于使天线40的天线效率最大化。
75.根据一个实施方案，提供了一种电子设备，该电子设备包括：具有表面的电介质基板；位于表面上的天线接地部；位于表面上并且在接地位置处耦接到天线接地部的第一天线臂；位于表面上并且从第一天线臂延伸的第二天线臂；天线馈电部，该天线馈电部耦接到天线接地部并且被配置为向第一天线臂和第二天线臂馈电，第一天线臂和天线接地部的在接地位置和天线馈电部之间延伸的一部分形成环形路径，该环形路径被配置为在第一频带中传送射频信号，第二天线臂被配置为在第二频带中传送射频信号，并且第一天线臂的一部分形成到第二天线臂的天线接地部的返回路径；以及间隙，该间隙介于第二天线臂和第一天线臂的部分之间，该间隙形成分布式电容，该分布式电容被配置为调谐第一天线臂在第一频带中的频率响应。
76.根据另一个实施方案，电子设备包括第三天线臂，该第三天线臂被配置为在第三
频带中传送射频信号，天线馈电部被配置为向第三天线臂馈电。
77.根据另一个实施方案，电子设备包括导电迹线，该导电迹线位于表面上，第一天线臂从导电迹线延伸到接地位置，第三天线臂从导电迹线延伸，并且天线馈电部耦接在天线接地部和导电迹线之间。
78.根据另一个实施方案，第一天线臂包括从导电迹线沿着第一纵向轴线延伸的第一区段，第二天线臂包括从第一区段延伸的第二区段，第二区段沿着相对于第一纵向轴线不平行的第二纵向轴线延伸，第三天线臂包括从导电迹线延伸的第三区段，并且第三区段沿着平行于第一纵向轴线的第三纵向轴线延伸。
79.根据另一个实施方案，第一天线臂的部分包括第四区段和第五区段，间隙形成在第四区段和第二区段之间，第五区段将第四区段耦接到接地位置，第三天线臂包括从第三区段延伸的第六区段，并且第六区段沿着平行于第二纵向轴线的第四纵向轴线延伸。
80.根据另一个实施方案，第三臂耦接到天线接地部，天线馈电部耦接在第一臂和天线接地部之间。
81.根据另一个实施方案，第三臂包括l形条带。
82.根据另一个实施方案，第二臂被配置为经由近场电磁耦合来向l形条带馈电。
83.根据另一个实施方案，第一臂和天线接地部的部分在表面处围绕中心开口走线，l形条带位于中心开口内。
84.根据另一个实施方案，第二频带低于第一频带，第三频带包括大于第一频带的频率。
85.根据另一个实施方案，电子设备包括具有弯曲内表面的电介质覆盖层，第一天线臂和第二天线臂被配置为辐射穿过电介质覆盖层，该表面包括弯曲表面，并且该弯曲表面与弯曲的内表面在第一天线臂和第二天线臂的横向区域上分开均匀的距离。
86.根据一个实施方案，提供了一种天线，该天线包括：天线接地部；被配置为在第一频带中谐振的环形天线谐振元件；被配置为在第二频带中谐振的倒f形天线谐振元件，环形天线谐振元件的一部分形成到倒f形天线谐振元件的天线接地部的返回路径；被配置为在第三频带中谐振的l形天线谐振元件；以及天线馈电部，该天线馈电部被配置为向环形天线谐振元件、倒f形天线谐振元件和l形天线谐振元件馈电。
87.根据另一个实施方案，l形天线谐振元件从环形天线谐振元件的一部分延伸。
88.根据另一个实施方案，l形天线谐振元件从天线接地部延伸。
89.根据另一个实施方案，l形天线谐振元件由倒f形天线谐振元件经由近场电磁耦合间接馈电。
90.根据另一个实施方案，第一频带包括5ghz，所述第二频带包括2.4ghz，并且第三频带包括介于5ghz和9ghz之间的频率。
91.根据一个实施方案，提供了一种天线，该天线包括：天线接地部；第一谐振元件臂，该第一谐振元件臂具有第一区段、相对于第一区段以非平行角度从第一区段延伸的第二区段、和从第二区段延伸到天线接地部的第三区段；第二谐振元件臂，该第二谐振元件臂具有从第一区段和第二区段延伸的第四区段并且具有相对于第四区段以非平行角度从第四区段延伸的第五区段，第四区段平行于第二区段延伸；间隙，该间隙介于第二区段和第四区段之间，该间隙形成分布式电容，该分布式电容被配置为调谐第一谐振元件臂的频率响应；第
三谐振元件臂，该第三谐振元件臂具有耦接到天线接地部的第六区段并且具有相对于第六区段以非平行角度从第六区段延伸的第七区段；和天线馈电部，该天线馈电部耦接在第一区段和天线接地部之间，该天线馈电部被配置为向第一谐振元件臂、第二谐振元件臂和第三谐振元件臂馈电。
92.根据另一个实施方案，第三区段耦接到位于天线接地部上的第一接地位置，第六区段耦接到位于天线接地部上的第二接地位置，天线馈电部包括耦接到第一区段的正天线馈电端子和耦接到天线接地部的接地天线馈电端子，并且接地天线馈电端子插置在位于第一接地位置和第二接地位置之间的天线接地部上。
93.根据另一个实施方案，第一谐振元件臂被配置为在第一频带中辐射，第二谐振元件臂被配置为在低于第一频带的第二频带中辐射，并且第三谐振元件臂被配置为在第三频带中辐射，该第三频带包括高于第一频带的频率。
94.根据另一个实施方案，第七区段平行于第二区段和第四区段延伸，并且第一区段平行于第三区段和第五区段延伸。
95.前述内容仅为示例性的并且可对所述实施方案作出各种修改。前述实施方案可独立实施或可以任意组合实施。