Системы настраиваемых антенн

Системы настраиваемых антенн

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Это изобретение относится, в основном, к схемным средствам беспроводной связи, а более конкретно, к электронным устройствам, которые имеют системы настраиваемых антенн.

Электронные устройства, такие как компьютеры и ручные электронные устройства, часто оснащены возможностями беспроводной связи. Например, электронные устройства могут использовать схемные средства беспроводной связи дальнего действия, такие как средства сотовых телефонов, для передачи сообщений с использованием диапазонов частот сотовой телефонии. Электронные устройства могут использовать каналы беспроводной связи ближнего действия для возможности передачи данных на рядом расположенные устройства. Например, электронные устройства могут передавать сообщения с использованием стандарта WiFi^® (IEEE 802.11) в диапазонах частот 2.4 ГГц и 5 ГГц и в стандарте Bluetooth^® в диапазоне частот 2.4 ГГц.

Для удовлетворения требования потребителей к беспроводным устройствам с малым форм-фактором, производители непрерывно прилагают усилия по реализации средств беспроводной связи, таких как антенные компоненты, использующие компактные структуры. Однако могут возникнуть затруднения при установке конструкций традиционных антенн в небольшие устройства. Например, антенны, которые ограничены небольшими объемами, часто имеют более узкие диапазоны рабочих частот, чем антенны, которые реализованы в больших объемах. Если диапазон полосы пропускания антенны становится слишком малым, то такая антенна не будет в состоянии покрыть все интересующие диапазоны связи.

Исходя из этих соображений, было бы желательно предоставить улучшенное беспроводное схемотехническое решение электронных устройств.

Краткое изложение сущности изобретения

Электронное устройство может быть оснащено схемными средствами беспроводной связи, содержащими систему настраиваемой антенны, подсоединенную к приемопередатчику радиочастоты. Такая система настраиваемой антенны может содержать один или более настраиваемых электрических компонентов, которые управляются схемой хранения и обработки данных в этом электронном устройстве. Настройкой этих настраиваемых электрических компонентов схема хранения и обработки данных может подстраивать систему настраиваемой антенны, с тем чтобы такая система настраиваемой антенны удовлетворительно покрывала используемые диапазоны частоты радиосвязи.

Настраиваемые электрические компоненты могут содержать переключатели, которые могут находиться в разомкнутом или замкнутом положении. Настраиваемые электрические компоненты могут содержать также компоненты, которые могут быть непрерывно или полунепрерывно настроены для получения различных значений сопротивления, емкости и индуктивности. Настройки антенной системы могут проводиться со структурами линии передачи, согласующими сетями, резонирующими элементами антенны, экранами заземления антенны, и антенными фидерами.

Антенна может иметь части, которые образованы из проводящего корпуса электронного устройства. Электронное устройство может иметь прямоугольный периметр. Периметр этого корпуса может окружать проводящий периферийный элемент, такой как обрамление дисплея или элемент боковой стенки корпуса. В проводящем периферийном элементе могут иметься один или несколько диэлектрических промежутков. Настраиваемые электрические компоненты могут использоваться для образования перемычек этих промежутков. На настраиваемые электрические компоненты могут подаваться управляющие сигналы для регулировки размера промежутка и других параметров антенной системы и тем самым настраивать антенную систему.

Другие особенности этого изобретения, его сущность и разнообразные преимущества будут более очевидны из прилагаемых фигур чертежей и последующего детального описания предпочтительных примеров его осуществления.

Краткое описание фигур чертежей

Фиг.1 - перспективное изображение иллюстративного электронного устройства со схемой беспроводной связи, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 - схематичное представление иллюстративного электронного устройства со схемой беспроводной связи, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.

Фиг.3 - принципиальная схема иллюстративной схемы беспроводной связи, имеющей структуры фиксированной и настраиваемой антенны, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.

Фиг.4 - график, который показывает, как антенные структуры могут быть настроены во время работы для покрытия интересующих диапазонов частот радиосвязи, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.

Фиг.5 - график, который показывает, как антенные структуры могут быть настроены во время работы для точной настройки рабочей характеристики антенны, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.

Фиг.6 - изображение схемы беспроводной связи в электронном устройстве, которое показывает, как схема приемопередатчика может запитывать антенну, используя линию передачи и согласующую схему, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.

Фиг.7 - изображение иллюстративной антенны, которая может использоваться в схеме беспроводной связи в электронном устройстве, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.

Фиг.8 - изображение, показывающее, как компоненты беспроводной схемы, такие как структуры антенной системы, могут быть соединены с использованием настраиваемого электрического компонента, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.

Фиг.9 - изображение, показывающее, как компоненты беспроводной схемы, такие как структуры антенной системы, могут быть соединены с использованием такого настраиваемого электрического компонента, как переключатель, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.

Фиг.10 - изображение, показывающее, как компоненты беспроводной схемы, такие как структуры антенной системы, могут быть соединены с использованием такого настраиваемого электрического компонента, как схемный элемент с непрерывно или полунепрерывно настраиваемыми электрическими свойствами, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.

Фиг.11 - изображение, показывающее как компоненты беспроводной схемы, такие как структуры антенной системы, могут быть соединены с использованием такого настраиваемого электрического компонента, как настраиваемый конденсатор с непрерывно или полунепрерывно перестраиваемой емкостью, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.

Фиг.12 - изображение, показывающее, как компоненты беспроводной схемы, такие как структуры антенной системы, могут быть соединены с использованием такого настраиваемого электрического компонента, как полунепрерывно перестраиваемая электрическая схема с переключателями, которая образует схему со многими избирательными значениями импеданса, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.

Фиг.13 - принципиальная схема системы настраиваемой антенны в электронном устройстве, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.

Фиг.14 - изображение системы настраиваемой антенны в электронном устройстве, показывающее, как антенная система может быть настроена настройкой нагрузки линии передачи, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.

Фиг.15 - перспективное изображение внутренней части иллюстративного электронного устройства, имеющего периферийный проводящий элемент и внутренний планарный проводящий элемент, которое показывает, как настраиваемый электрический компонент может перемыкать промежутки в периферийном проводящем элементе, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.

Фиг.16 - перспективное изображение внутренней части периферийного элемента проводящего корпуса электронного устройства, которое показывает, как настраиваемые электрические компоненты могут перемыкать промежутки в периферийном проводящем элементе, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.

Фиг.17 - вид сверху электронного устройства, показывающий, как настраиваемый электрический компонент может быть использован для соединения различных частей внутреннего планарного проводящего элемента, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.

Фиг.18 - изображение иллюстративной антенны, в которой используется настраиваемый электрический компонент для соединения различных частей элемента заземляющей плоскости антенны, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.

Фиг.19 - изображение иллюстративного электронного устройства, имеющего проводящий периферийный элемент корпуса и внутреннюю планарную структуру с многими областями, которые соединены с использованием настраиваемого электрического компонента, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.

Фиг.20 - перспективное изображение иллюстративной схемы приемопередатчика радиочастоты, смонтированный на жесткой печатной плате и подсоединенный к гибкой схемной подложке, на которой проводящие антенные структуры подсоединены к проводящим гибким трассам и дополнительному гибко смонтированному компоненту посредством настраиваемого электрического компонента, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.

Фиг.21 - изображение системы настраиваемой антенны, в которой компонент с проводящими структурами, такими как гибкая схемная подложка, на которой смонтирована камера или другое устройство, может быть подсоединен к частям антенны с использованием настраиваемых электрических компонентов, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.

Фиг.22 - покомпонентное перспективное изображение иллюстративного электронного устройства, имеющего такие компоненты, как схема приемопередатчика радиочастоты, которое использует настраиваемую антенную систему, содержащую проводящие элементы каркаса и настраиваемый электрический компонент, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.

Фиг.23 - вид сверху иллюстративного электронного устройства, показывающий, как система настраиваемой антенны может быть образована с использованием настраиваемого электрического компонента, который подсоединяет проводящий периферийный элемент корпуса к проводящему планарному внутреннему элементу корпуса, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.

Фиг.24 - блок-схема иллюстративных этапов, содержащихся в работе электронного устройства с системой настраиваемой антенны, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание

Электронные устройства, такие как устройство 10 на Фиг.1, могут быть оснащены схемой беспроводной связи. Такая схема беспроводной связи может быть использована для поддержки такой беспроводной связи, как беспроводная связь дальнего действия (например, связь в диапазоне частот сотового телефона) и связь ближнего действия (например, каналы локальной сети, такие как каналы WiFi^®, каналы Bluetooth^® и др.). Схема беспроводной связи может содержать одну или более антенн. Эти антенны и связанные с ними в электронных устройствах схемы беспроводной связи могут быть настраиваемыми. Системы настраиваемых антенн могут перестраиваться для настройки частотной характеристики антенны внутри некоторого диапазона частот (т.е. антенные системы могут быть точно настроены). Точная настройка может использоваться для гарантии того, что сигналы в необходимом диапазоне частот связи будут правильно приняты. Системы настраиваемых антенн могут также перестраиваться так, что кривая частотной характеристики антенны, которая в другом бы случае покрывала только один частотный диапазон или группу частотных диапазонов, может быть использована для покрытия дополнительных интересующих частот (например, антенные системы могли бы грубо перестраиваться для покрытия другого диапазона частот или группы диапазонов частот). Грубая настройка может позволить относительно узкополосным антеннам настраиваться на покрытие частотных диапазонов связи в относительно широком диапазоне частот.

Любое надлежащее электронное устройство (например, устройство 10 на Фиг.1) может быть оснащено системами настраиваемых антенн, которые имеют такие типы возможностей тонкой и грубой перестройки. Например, системы настраиваемых антенн могут использоваться в таких электронных устройствах, как настольные компьютеры, игровые консоли, маршрутизаторы, портативные компьютеры, компьютеры, которые встроены в компьютерный монитор или телевизор, компьютеры, которые являются частью телевизионных абонентских приставок или другого потребительского электронного оборудования, в относительно компактных электронных устройствах, такие как портативные электронные устройства и т.д. Здесь в качестве примера иногда описывается использование портативных электронных устройств. Однако это является просто иллюстрацией. Системы настраиваемых антенн могут использоваться в любом электронном устройстве.

Электронными устройствами, таким как иллюстративное электронное устройство 10 на Фиг.1, могут быть переносные компьютеры, планшетные компьютеры, сотовые телефоны, медиаплееры, другие ручные и портативные электронные устройства, устройства меньших размеров, такие как наручные устройства, подвесные устройства, наушники и слуховые аппараты, другие носимые и миниатюрные устройства или другое электронное оборудование.

Как показано на Фиг.1, устройство 10 содержит корпус 12. Корпус 12, который иногда называется как кожух, может быть выполнен из такого материала, как пластмасса, стекло, керамика, углеволоконные композиты и другие композиты, металл, другие материалы или комбинация этих материалов. Устройство 10 может быть образовано с использованием безрамной конструкции, в которой большая часть или весь корпус 12 выполнен из единственного конструкционного элемента (например, из куска обработанного на станке металла или куска формованного пластика) или может быть выполнен из многих компонентов корпуса (например, внешних компонентов корпуса, которые смонтированы на внутренних элементах рамы или других внутренних компонентах корпуса).

Устройство 10, при желании, может иметь дисплей, такой как дисплей 14. Дисплей 14 может, например, быть сенсорным экраном, который содержит емкостные сенсорные электроды. Дисплей 14 может содержать пиксели изображения, образованные светодиодами (СД), органическими СД (ОСД), плазменными ячейками, элементами электронных чернил, компонентами жидкокристаллического дисплея (ЖКД) или другими подходящими структурами пикселей изображений. Поверхность дисплея 14 может покрывать стеклянная крышка. Через отверстия в этой стеклянной крышке могут проходить кнопки, такие как кнопка 16. В стеклянной крышке дисплея 14 могут быть также образованы отверстия для порта громкоговорителя, такого как порт громкоговорителя 18. Отверстия в корпусе 12 могут использоваться для образования портов ввода - вывода, портов микрофонов, портов громкоговорителей, отверстий кнопок и прочее.

Схемы беспроводной связи в устройстве 10 могут использоваться для образования удаленных или локальных беспроводных каналов. Во время беспроводной связи могут использоваться одна или более антенн. Могут использоваться однополосные или многополосные антенны. Например, антенна с одним диапазоном частот может использоваться (в качестве примера) для управления технологией связи Bluetooth^® на частоте 2.4 ГГц. В другом примере многополосная антенна может использоваться для управления системой связи сотовых телефонов во многих диапазонах частот сотовой связи. С использованием однополосных и многополосных антенн могут поддерживаться и другие типы каналов передачи данных.

При желании, устройство 10 может использовать несколько антенн. Например, несколько антенн могут использоваться для реализации схемы разнесения антенн. При схеме с разнесением антенн управляющая схема в устройстве 10 может проводить мониторинг качества сигнала или сенсорных данных для определения того, какая из антенн или нескольких антенн дают наилучшие характеристики или которые из них желательно использовать в других случаях (например, для достижения пределов регулирования). Базируясь на этих соображениях, схема управления может затем выбирать для использования только некоторую подгруппу антенн или же, в другом случае, может настраивать работу антенны. Если, например, сенсор или данные измерения качества сигнала определяют, что одна из двух антенн в конфигурации разнесенных антенн блокируется внешним объектом, таким как часть тела человека, то управляющая схема может временно инактивировать эту антенну.

Устройство 10 может также использовать несколько антенн для реализации протокола связи со многими входами и многими выходами (MIMO). В схеме MIMO каждая из антенн в системе может манипулировать независимым потоком данных, что позволяет повысить полную пропускную способность передачи данных. Управляющая схема в устройстве 10 может использовать данные близости или другие данные для управления работой многих антенн в структуре MIMO. Например, управляющая схема может временно переключать с режима работы со структурой MIMO на протокол, который использует только одну антенну, или может переключать структуру MIMO из четырех антенн на структуру MIMO с двумя антеннами и т.д.

Антенны могут быть расположены в любых удобных местах устройства 10. Например, одна антенна может быть расположена в верхней области, такой как область 22, а другая антенна может быть расположена в нижней области, такой как область 20. В устройстве большего размера антенны могут быть расположены вдоль краев устройства, в центре задней части плоского корпуса, по углам устройства и т.д.

Антенны в устройстве 10 могут быть использованы для поддержки любого интересующего диапазона частот передачи данных. Например, устройство 10 может содержать антенные структуры для поддержки передачи данных по локальным сетям (например, протокол передачи данных IEEE 802.11 на частоте 2.4 ГГц и 5 ГГц для беспроводных локальных сетей), сигналы на частоте 2.4 ГГц, такие как сигналы технологии связи Bluetooth^®, передачу голоса и данных по сотовому телефону (например, сотовые сигналы в таких диапазонах частот, как 850 МГц, 900 МГц, 1800 МГц, 1900 МГц, 2100 МГц и прочее), передачу данных глобальной системы позиционирования (GPS) на частоте 1575 МГц, сигналы на частоте 60 ГГц (например, для короткодействующих каналов)и прочее.

Различные антенны могут работать на различных диапазонах частот или с использованием разделенной антенны могут быть задействованы один диапазон передачи данных или группа диапазонов частот. Одна антенна в устройстве 10 может, например, быть использована в управлении передачей голоса и данных в одном или более диапазонах частот сотовой телефонии, в то время как другая антенна в устройстве 10 может обеспечивать покрытие в первом частотном диапазоне для управления сигналами глобальной системы позиционирования (GPS) на частоте 1575 МГц, а второй частотный диапазон - для управления сигналами Bluetooth^® и IEEE 802.11 (беспроводная локальная сеть) на частоте 2.4 ГГц (в качестве примера). Для реализации схем разнесения антенн могут быть предоставлены дополнительные антенны, фазированные антенные решетки (например, на частоте 60 ГГц), дополнительные диапазоны частот и прочее.

На Фиг.2 показано схематичное представление иллюстративных компонентов, которые могут быть использованы в устройстве 10 из Фиг.1.. Как показано на Фиг.2, устройство 10 может содержать схему хранения и обработки данных 28. Схема хранения и обработки данных 28 может содержать запоминающее устройство, такое как дисковод жесткого диска, энергонезависимую память (например, флэш-память или другое электрически программируемое постоянное запоминающее устройство, сконфигурированное для формирования на твердотельных элементах), энергозависимое запоминающее устройство (например, статическое или динамическое запоминающее устройство с произвольной выборкой) и прочее. Схема обработки в схеме хранения и обработки данных 28 может быть использована для управления работой устройства 10. Эта схема обработки может базироваться на одном или нескольких микропроцессорах, микроконтроллерах, цифровых процессорах сигналов, проблемно-ориентированных интегральных микросхемах и прочее.

Схема хранения и обработки данных 28 может быть использована для исполнения на устройстве 10 таких программ, как прикладные программы браузинга Интернета, прикладные программы телефонных вызовов с передачей голоса по IP-протоколу (VOIP), прикладные программы электронной почты, прикладные программы воспроизведения медиа, функции операционной системы и прочее. Для поддержки взаимодействий с внешним оборудованием схема хранения и обработки данных 28 может быть использована в реализации протоколов передачи данных. Протоколы передачи данных, которые могут быть реализованы с использованием схемы хранения и обработки данных 28, содержат протоколы Интернета, протоколы беспроводных локальных сетей (например, протоколы IEEE 802.11 - иногда именуемые как WiFi^®), протоколы других короткодействующих каналов передачи данных, такие как протокол Bluetooth^®, протоколы сотовой телефонии, протоколы MIMO, протоколы разнесения антенн и другие. Операции по перенастройке антенной системы, могут управляться с использованием программ, хранящихся и исполняемых на устройстве 10 (то есть, хранящихся и исполняемых на схеме хранения и обработки данных 28 и/или на схеме ввода-вывода 30).

Схема ввода-вывода 30 может содержать устройства ввода-вывода 32. Устройства ввода-вывода 32 могут использоваться для предоставления данных на устройство 10 и предоставления данных от устройства 10 на внешние устройства. Устройства ввода - в вывода 32 могут содержать интерфейсные устройства пользователя, устройства портов данных и другие компоненты ввода-вывода. Например, устройства ввода - вывода могут содержать сенсорные экраны, дисплеи без возможностей сенсорного экрана, кнопки, джойстики, колеса кликов, колеса прокрутки, сенсорные кнопки на пульте, клавиши панели, клавиатуры, микрофоны, камеры, кнопки, громкоговорители, индикаторы состояния, источники света, гнезда для подключения наушников и другие компоненты порта аудио, устройства порта цифровых данных, датчики света, датчики движения (акселерометры), емкостные датчики, датчики близости и другие.

Схема ввода-вывода 30 может содержать схему беспроводной связи 34 для беспроводного обмена данными с внешним оборудованием. Схема беспроводной связи 34 может содержать схему приемопередатчика радиочастоты (РЧ), образованного одной или несколькими интегральными схемами, схему усилителя мощности, малошумящие входные усилители, пассивные РЧ компоненты, одну или более антенн, линии передачи и другие схемы для управления беспроводными сигналами РЧ. Беспроводные сигналы могут также быть посланы с использованием света (например, используя инфракрасную передачу данных).

Схема беспроводной связи 34 может содержать схему приемопередатчика радиочастоты 90 для управления различными диапазонами передачи данных на радиочастоте. Например, схема 34 может содержать схему приемопередатчика 36, 38 и 42. Схема приемопередатчика 36 может работать в диапазонах частот 2.4 ГГц и 5 ГГц с передачей данных в стандарте WiFi^® (IEEE 802.11) и может работать в стандарте Bluetooth^® в диапазоне частот 2.4 ГГц. Схема 34 может использовать схему приемопередатчика сотового телефона 38 для управления беспроводной передачей данных в диапазонах сотовой телефонии на частоте 850 МГц, 900 МГц, 1800 МГц, 1900 МГц и 2100 МГц. Схема 38 может манипулировать голосовыми данными и неголосовыми данными. Схема беспроводной связи 34 может, при желании, содержать схемы других беспроводных каналов короткого или дальнего действия. Например, схема беспроводной связи 34 может содержать схему приемопередатчика на 60 ГГц, схему для приема телевизионных и радиосигналов, приемопередатчиков пейджинговых систем и прочее.

Схема беспроводной связи 34 может содержать оборудование приемника глобальной системы позиционирования (GPS), такое как схема приемника GPS 42 для приема сигналов GPS на частоте 1575 МГц, или для обработки других данных спутникового позиционирования. В каналах WiFi^® и Bluetooth^® и других короткодействующих беспроводных каналах беспроводные сигналы обычно используются для передачи данных на десятки или сотни футов. В каналах сотовой телефонии и других каналах дальнодействующей связи сигналы обычно используются для передачи данных на тысячи футов или миль.

Схема беспроводной связи 34 может содержать антенны 40. Антенны 40 могут быть образованы с использованием любых надлежащих типов антенн. Например, антенны 40 могут содержать антенны с резонирующими элементами, которые образованы из структуры антенного контура, полосковых структур антенны, F-инвертированных антенных структур, структур щелевой антенны, структур планарной F-инвертированной антенны, структур спиральной антенны, гибридов этих вариантов и прочее. Для различных диапазонов частот и комбинаций диапазонов частот могут быть использованы различные типы антенн. Например, один тип антенн может быть использован в формировании антенны беспроводного локального канала, а другой тип антенны может быть использован в формировании антенны беспроводного удаленного канала.

При надлежащем конфигурировании устройство 10 может иметь антенны в таких областях устройства 10, как верхняя область 22 и нижняя область 20. В области 22 могут быть сформированы одна или более верхних антенн для устройства 10. В области 20 могут быть сформированы одна или более нижних антенн для устройства 10. В устройствах с другим форм-фактором, в таких как переносной и планшетный компьютеры, носимые устройства, компьютерные мониторы с интегрированными в них компьютерами и прочее, антенны могут быть расположены в других надлежащих областях, (например, по четырем углам прямоугольного устройства, на передней и задней поверхностях, вдоль краевых областей устройства, в одном или более рядах и прочее).

Как показано на Фиг.3, схема приемопередатчика 90 может быть подсоединена к антеннам 40 с использованием линий передачи 140. Устройство 10 может иметь антенны 40, которые содержат как фиксированные антенные структуры (например, фиксированные антенные структуры 40А), так и настраиваемые антенные структуры (например, настраиваемые антенные структуры 40 В). Конфигурация, которая содержит как фиксированные, так и настраиваемые антенны, может быть использована, например, когда существует достаточное пространство только для единственной широкополосной антенны. В этом типе конфигурации фиксированные антенные структуры 40А могут быть использованы в широкополосном варианте, при котором покрывается несколько частотных диапазонов передачи данных, в то время как настраиваемые структуры 40 В могут быть использованы в узкополосном варианте, который обеспечивает многополосное покрытие использованием грубой настройки антенной системы. Могут быть использованы также и другие конфигурации. Например, устройство 10 может быть оснащено исключительно настраиваемыми антенными структурами. В общем случае, в устройстве 10 может иметься любое надлежащее число настраиваемых антенн (например, одна настраиваемая антенна, две настраиваемых антенны, три настраиваемых антенны, четыре или более настраиваемых антенн и т.д.).

Когда устройство 10 содержит систему настраиваемой антенны (т.е. когда антенны 40 и связанная с ними беспроводная схема 34 в устройстве 10 являются настраиваемыми), характеристики антенны могут быть изменены в реальном времени. Например, резонансная кривая антенной системы может быть слегка изменена для компенсации таких факторов окружающей среды, как изменения температуры. Относительно небольшие настройки частотной характеристики антенной системы именуются иногда как регулировка точной подстройки, или точная подстройка. При желании, частотная характеристика антенной системы может настраиваться в большем диапазоне. Например, частотная характеристика антенны может быть изменена в достаточной степени, чтобы эта антенна покрывала различные диапазоны частот передачи данных.

На Фиг.4 показана кривая зависимости коэффициента стоячей волны (SWR) от частоты для иллюстративной антенной системы в устройстве 10. В примере на Фиг.10 антенная система работает в двух режимах. В первом режиме работы антенная система характеризуется частотной характеристикой, тип которой показан сплошной линией 142. Как видно из Фиг.4, эта частотная характеристика позволяет антенной системе покрывать два частотных диапазона связи (то есть, первый частотный диапазон связи с центром на частоте f_a, и второй частотный диапазон связи с центром на частоте f_b). Во втором режиме работы антенная система характеризуется частотной характеристикой, тип которой показан пунктирной линией 144. При работе во втором режиме антенная система может покрывать один частотный диапазон радиосвязи на частоте f_c и второй частотный диапазон радиосвязи на частоте f_d. Частотные диапазоны f_a и f_b могут быть, например, частотными диапазонами 850 МГц и 900 МГц, в то время как частотные диапазоны f_c и f_d могут быть, например, частотными диапазонами 1900 МГц и 2100 МГц (в качестве примеров). Во время работы устройства 10 это устройство 10 может определять, какой из частотных диапазонов радиосвязи должен использоваться, и может соответственно настраивать систему настраиваемой антенны (то есть, покрывать диапазон частот, соответствующий кривой 142 или покрывать диапазон частот, соответствующий кривой 144).

При желании, устройство 10 может содержать фиксированную антенну, такую как фиксированная антенна на Фиг.3, которая покрывает как диапазоны низких частот (f_a и f_b), так и диапазоны высоких частот (f_c и f_d). Как было описано во взаимосвязи с Фиг.4, устройство 10 может также иметь систему настраиваемой антенны, которая настраивается между первым и вторым режимами для селективного покрытия тех же самых частотных диапазонов, что покрываются и фиксированной антенной.

На фиг.5 показана иллюстративная работа точной настройки с использованием системы настраиваемой антенны в устройстве 10. Как показано на Фиг.5, система настраиваемой антенны может первоначально иметь частотную характеристику того типа, который показан сплошной линией 146. Из-за изменений рабочей температуры или из-за других эффектов, может потребоваться настройка частотной характеристики этой антенны для обеспечения того, что сигналы будут правильно переданы и приняты. Это может быть выполнено настройкой системы настраиваемой антенны в устройстве 10 так, что частотная характеристика антенны слегка сдвинется к частотной характеристике, которая показана пунктирной линией 148 (то есть, сдвиг по частоте на Δf). Для обеспечения того, что устройство 10 работает должным образом при различном беспроводном графике и в различных сценариях окружающей среды, могут быть выполнены в реальном времени такие настройки, как регулировка точной настройки, как на Фиг.5, и регулировка грубой настройки, как на Фиг.4.

На Фиг.6 показаны иллюстративные компоненты, которые могут быть включены в систему настраиваемой антенны в электронном устройстве 10. Как показано на Фиг.6, сигналы радиочастоты могут быть сгенерированы и могут быть приняты схемой приемопередатчика радиочастоты 90. Схема 90 может содержать передатчики радиочастоты для передачи радиочастотных сигналов и приемники радиочастоты для приема радиочастотных сигналов. В блок-схему приемопередатчика 90 могут быть включены схема усилителя радиочастоты и другие компоненты (например, переключатели).

Система настраиваемой антенны 150 может содержать антенну 40, согласующую схему 152 и линию передачи 140.

Антенна 40 может содержать структуры заземленного экрана антенны и структуры резонансного элемента антенны, такие как структуры рамочной антенны, структуры F-инвертированной антенны, структуры щелевой антенны, структуры планарной F-инвертированной антенны, структуры спиральной антенны, гибриды этих вариантов и прочее.

Линия передачи 140 может быть подсоединена к схеме приемопередатчика 90. Линия передачи 140 может базироваться на структуре микрополосковой линии передачи, структуре полосковой линии передачи, структуре микрополосковой линии со связью по узким сторонам, структуре полосковой линии передачи со связью по узким сторонам, структурам линии передачи, образованным на гибких печатных схемах ("гибкие схемы"), структурам, образованным на жестких печатных платах, коаксиальном кабеле, других подходящих структурах линии передачи или комбинациях этих структур.

Согласующая схема 152 может использоваться для улучшения согласования импеданса линии передачи 140 с импедансом антенны 40. Согласующая схема 152 может содержать такие электрические компоненты, как резисторы, катушки индуктивности и конденсаторы, проводящие трассы, фрагменты металла и другие структуры, которые имеют соответствующие сопротивления, индуктивности и емкости. Хотя на примере, показанном на Фиг.6, согласующая схема расположена между линией передачи 140 антенной 40, компоненты согласующей схемы могут быть, при желании, расположены внутри линии передачи 90 и/или внутри антенны 40. Конфигурация на Фиг.6 является только иллюстративной.

Антенна 40 может быть запитана с использованием антенного фидера, такого как антенный фидер, образованный из положительного вывода антенного фидера 156 и заземленного вывода антенного фидера 158.

Для возможности настройки антенной системы 150 антенная система 150 может быть снабжена одним или более настраиваемыми электрическими компонентами. Эти компоненты могут быть введены в антенну 40 (включая антенный фидер), согласующую схему 152 и линию передачи 140.

На Фиг.7 показано схематичное представление иллюстративной антенны. В примере на Фиг.7 антенна 40 имеет F-инвертированную конфигурацию, однако это только для иллюстрации. Антенна 40 может быть образована с использованием любой подходящей антенной конфигурации.

Как показано на Фиг.7, антенна 40 может содержать заземляющий экран антенны (например, элемент заземляющего экрана антенны 160) и резонансный элемент антенны (резонансный элемент антенны 162).

Заземляющий экран 160 антенны и резонансный элемент 162 антенны могут быть выполнены из проводящих структур, таких как полосы металла, металлические трассы на печатных платах, части корпуса электронного устройства, проводящие компоненты и другие проводящие элементы в устройстве 10. Заземляющий экран 160 антенны может быть образован из одной проводящей структуры или нескольких проводящих структур. Резонансный элемент 162 антенны может иметь основную ветвь резонансного элемента, такую как ветвь 164, и дополнительные ветви. Сегмент 166 резонансного элемента 162 может иметь короткое плечо 164 к заземляющему экрану 160.

Приемопередатчик 90 может быть подсоединен к клеммам 156 и 158 антенного фидера. На Фиг.7 не показаны компоненты согласующей схемы и структуры линии передачи, чтобы излишне не загромождать рисунок.

Антенна 40 и другие структуры антенной системы 150 могут быть оснащены настраиваемыми электрическими компонентами, такими как переключатели, и непрерывно и полунепрерывно перестраиваемыми электрическими компонентами. Например, настраиваемый электрический компонент может быть подсоединен между частями плеча 164 резонансного элемента антенны или между частями заземляющего экрана 160 в антенне того типа, который показан на Фиг.4. Настраиваемые электрические компоненты могут также быть введены в согласующую схему 152 или в линию передачи 140 на Фиг.6. Антенный фидер антенны 40 может быть настроен с использованием настраиваемых электрических компонентов (например, электрических компонентов, подсоединенных к клеммам фидера).

На Фиг.8 иллюстрируется применение настраиваемого электричес