Dual-band antenna device and mobile user device comprising the same

Abstract

A compact yet efficient dual-band antenna device for mobile user devices (especially tablet computers) is provided. The antenna device is a stack of low-band (LB) and high-band (HB) resonant structures (RSs) on a support layer. Each of the LB and HB RSs has an open cavity and may be fed by using the same or different RF feed lines. The HB RS is at least partly arranged in the open cavity of the first RS such that: (i) the side wall of the second RS extends parallel to the side wall of the first RS under the top wall of the first RS, and the top wall of the second RS extends parallel to the top wall of the first RS within the open cavity of the first RS in a direction away from the side wall of the first RS, or (ii) the side wall of the second RS extends perpendicular to the side wall of the first RS under the top wall of the first RS, and the top wall of the second RS extends parallel to the top wall of the first RS within the open cavity of the first RS.

Description

DUAL-BAND ANTENNA DEVICE AND MOBILE USER DEVICE COMPRISING THE SAMETECHNICAL FIELD

[0001] The present disclosure relates generally to the field of antennas that radiate radio waves. In particular, the present disclosure relates to a dual-band antenna device configured as a stack of low-band (LB) and high-band (HB) resonant structures, as well as to a mobile user device comprising one or more such dual-band antenna devices.BACKGROUND

[0002] Mobile user devices, such as tablet computers, are becoming more common. To provide the possibility of performing wireless communications (e.g., dual-band Wi-Fi) , a mobile user device should have one or more antennas. However, developing antennas for a tablet computer having an all-metal back cover and a large display is challenging. For the tablet computer, the gap between the edge of a display and a solid metal chassis (also referred to as a frame) may be only about 1.5 mm. This small open gap should be used as a radiating aperture for antennas, which should be completely on-ground type and utilise only the volume under the display. Typical antennas, such as monopole or loop antennas, are not suitable in this case. The available total antenna area for the dual-band Wi-Fi system can be, for example, about 50 x 15 x 2.5 mm3 or even less.

[0003] Resonant cavity antennas have been identified as a prospective starting point for this design issue, but they have an inherently quite narrow bandwidth (BW) for their fundamental resonance mode and particularly for their higher-order modes, i.e., harmonic modes. A Wi-Fi 5 GHz band (i.e., the HB of 5170 -5840 MHz) has a 12%relative BW requirement, so at least two resonance modes are foreseen needed in the HB. If an LB (2400 -2483 MHz) resonant antenna located in the volume under the tablet computer display is chosen as a starting point, the higher-order modes will have a typically narrow BW and are not efficient enough, at least if the resonant cavity width is small (more than 20 mm) . Two modes would anyhow be needed at HB frequencies, and it is in this case unfeasible to use conventional parasitic radiators, such as floating metal strips or slots, due  to the narrow radiating aperture (which is less than 1.5 mm) and the continuous all-metal back cover.SUMMARY

[0004] This summary is provided to introduce a selection of concepts in a simplified form that are further described below in the detailed description. This summary is not intended to identify key features of the present disclosure, nor is it intended to be used to limit the scope of the present disclosure.

[0005] It is an objective of the present disclosure to provide a compact yet efficient dual-band antenna design for mobile user device (especially, tablet computers) .

[0006] The objective above is achieved by the features of the independent claims in the appended claims. Further embodiments and examples are apparent from the dependent claims, the detailed description, and the accompanying drawings.

[0007] According to a first aspect, an antenna device is provided, which comprises a support layer, a first resonant structure (RS) , a second RS, and at least one radio frequency (RF) feed line. The first RS is provided on the support layer and configured to excite at least one LB resonance mode. The first RS comprises a side wall and a top wall which are conductive. The side wall and the top wall of the first RS are adjacent to each other such that there is an open cavity under the top wall of the first RS. The second RS is provided on the support layer and configured to excite at least one HB resonance mode. The second RS comprises a side wall and a top wall which are conductive. The side wall and the top wall of the second RS are adjacent to each other such that there is an open cavity under the top wall of the second RS. The at least one RF feed line is also provided on the support layer in such a way as to feed each of the first and second RSs. In the meantime, the second RS is at least partly arranged in the open cavity of the first RS such that: (i) the side wall of the second RS extends parallel to the side wall of the first RS under the top wall of the first RS, and the top wall of the second RS extends parallel to the top wall of the first RS within the open cavity of the first RS in a direction away from the side wall of the first RS, or (ii) the side wall of the second RS extends perpendicular to the side wall of the first RS under the top wall of the first RS, and the top wall of the second RS extends parallel to the top wall of the first RS  within the open cavity of the first RS. By stacking the first (i.e., LB) RS and the second (i.e., HB) RS in this way, the antenna device according to the first aspect may be made compact in size and efficient in terms of multi-mode excitation. The antenna device according to the first aspect may be particularly suitable for a tablet computer, wherein it may be used as (part of) a dual-band Wi-Fi system arranged in the volume below the display of the tablet computer.

[0008] In one exemplary embodiment of the first aspect, the open cavity of at least one of the first RS and the second RS is at least partly filled with a dielectric material. By adding one or more dielectric materials to the open cavity of one or each of the first and second RSs, it is possible to tune the LB and HB resonance modes to be excited by the first and second RSs, respectively. Moreover, if the open cavity of one or each of the first and second RSs is filled (partly or fully) with a dielectric material, the whole antenna device may become more mechanically robust.

[0009] In one exemplary embodiment of the first aspect, the first RS further comprises a bottom wall which is adjacent to the side wall of the first RS under the top wall of the first RS. The bottom wall is conductive and comprises an upwardly curved portion forming each of the side wall and the top wall of the second RS. This embodiment may be beneficial or advantageous when it is required (e.g., in terms of available production equipment) to manufacture the antenna device by means of continuous metallization within a single production cycle.

[0010] In an alternative exemplary embodiment of the first aspect, the first RS further comprises a bottom wall which is adjacent to the side wall of the first RS under the top wall of the first RS, and the second RS further comprises a bottom wall which is adjacent to the side wall of the second RS under the top wall of the second RS. The bottom wall of the first RS and the bottom wall of the second RS are conductive. In this alternative embodiment, the bottom wall of the first RS comprises an upwardly curved portion that forms each of the top wall, the side wall, and the bottom wall of the second RS. Furthermore, the upwardly curved portion is configured such that the bottom wall of the second RS passes over the bottom wall of the first RS. Similarly, this alternative embodiment may be beneficial or advantageous when it is required (e.g., in terms of available production equipment) to  manufacture the antenna device by means of continuous metallization within a single production cycle.

[0011] In one exemplary embodiment of the first aspect, the antenna device further comprises: (i) at least one shielding element arranged on the support layer inside or outside the open cavity of the first RS on each open side of the open cavity of the first RS which is adjacent to the side wall of the first RS, and / or (ii) at least one shielding element arranged on the support layer inside or outside the open cavity of the second RS on each open side of the open cavity of the second RS which is adjacent to the side wall of the second RS. Such shielding element (s) may allow one to properly tune the frequencies of the LB and HB resonance modes to be excited by the first and second RSs, respectively. In addition, the shielding element (s) may help to suppress unwanted modes that may occur in the internal structure and / or environment of the antenna device (e.g., if the antenna device is integrated in a tablet computer, the internal components of the tablet computer that surround the antenna device may generate such modes which may adversely affect the performance of the antenna device) .

[0012] In one other exemplary embodiment of the first aspect, when the upwardly curved portion of the bottom wall of the first RS forms each of the top and side walls of the second RS, at least one shielding element may be arranged on the bottom wall inside the open cavity of the first RS on each open side of the open cavity of the first RS which is adjacent to the side wall of the first RS, and / or at least one shielding element may be arranged on the support layer inside or outside the open cavity of the second RS on each open side of the open cavity of the second RS which is adjacent to the side wall of the second RS. Similarly, the shielding element (s) thus arranged may allow one to properly tune the frequencies of the LB and HB resonance modes to be excited by the first and second RSs, respectively. In addition, the shielding element (s) may help to suppress unwanted modes that may occur in the internal structure and / or environment of the antenna device.

[0013] In one other exemplary embodiment of the first aspect, when the upwardly curved portion of the bottom wall of the first RS forms each of the top, side and bottom walls of the second RS, at least one shielding element may be arranged on the bottom wall inside the open cavity of the first RS on each open side of the open cavity of the first RS which is adjacent to the side wall of the first RS. Similarly, the shielding element (s) thus arranged  may allow one to properly tune the frequencies of the LB and HB resonance modes to be excited by the first and second RSs, respectively. In addition, the shielding element (s) may help to suppress unwanted modes that may occur in the internal structure and / or environment of the antenna device.

[0014] In one exemplary embodiment of the first aspect, the top wall of the first RS and the top wall of the second RS are connected to each other by at least one conductive strip (or pin, or rod, or via) . The conductive strip (s) may be used to avoid or tune a degenerative mode at a HB frequency that would otherwise occur due to the coupling between the first and second RSs.

[0015] In one exemplary embodiment of the first aspect, the at least one RF feed line comprises a first RF feed line for feeding the first RS and a second RF feed line for feeding the second RS. In this embodiment, the first RF feed line extends in or on the support layer and has an end connected by a conductive pin to the top wall of the first RS, and the second RF feed line extends in or on the support layer and has an end connected by a conductive pin to the top wall of the second RS. By using the RF feed lines thus configured, it is possible to properly feed the first and second RSs.

[0016] In one exemplary embodiment of the first aspect, the second RF feed line extends from the support layer to the top wall of the second RS at an offset distance from a center line of the top wall of the second RS. The offset distance is defined based on the at least one HB resonance mode. The off-center second RF feed line may cause the second (i.e., HB) RS to efficiently excite the fundamental TM (0.5, 0～1) -mode (i.e., quarter-wave mode) and the first higher-order TM (0.5, 1～2) -mode (i.e., half-wave mode) to form a double-resonance to cover a Wi-Fi HB.

[0017] In one exemplary embodiment of the first aspect, the top wall of the first RS has a first portion and a second portion adjacent to the first portion. The first portion extends above and parallel to the top wall of the second RS, and the second portion extends further than the top wall of the second RS and being curved down perpendicular to the support layer. With such configuration of the top wall, it is possible to decrease the width of the open cavity of the first (i.e., LB) RS, which may make the antenna device more compact in size.

[0018] In one exemplary embodiment of the first aspect, the top wall of the second RS has a first portion and a second portion adjacent to the first portion. The first portion extends parallel to the top wall of the first RS inside the open cavity of the first RS, and the second portion extending outside the open cavity of the first RS and being curved up perpendicular to the support layer. This curved-up second portion of the top wall of the second RS may be used to tune the LB resonance modes. Additionally, if the conductive strip (s) is (are) used in the antenna device, they may slightly tune the LB resonance mode (s) upwards, which may be compensated by the curved-up second portion of the top wall of the second RS.

[0019] In one exemplary embodiment of the first aspect, at least one of the first portion and the (curved-up) second section of the top wall of the second RS is configured as a multi-finger structure. This multi-finger structure may further reduce the capacitive loading effect of the second (i.e., HB) RS on the first (i.e., LB) RS and / or suppress unwanted modes in the antenna device even more.

[0020] In one exemplary embodiment of the first aspect, the top wall of the second RS is configured as a metal grid. The grid-like structure of the top wall of the second RS may further reduce the capacitive loading effect of the second (i.e., HB) RS on the first (i.e., LB) RS and / or contribute to the suppression of unwanted modes in the antenna device.

[0021] In one exemplary embodiment of the first aspect, the at least one LB resonance mode has a frequency ranging from 2400 MHz to 2484 MHz, and the at least one HB resonance mode has a frequency ranging from 5170 MHz to 5835 MHz. These LB and HB frequencies may allow the antenna device according to the first aspect to be efficiently used as a dual-band Wi-Fi system in mobile user devices, such as tablet computers.

[0022] In one exemplary embodiment of the first aspect, the at least one LB resonance mode comprises a quarter-wave LB mode, and the open cavity of the first RS has a width defined based on the quarter-wave LB mode. In this embodiment, the at least one HB resonance mode comprises a quarter-wave HB mode and a half-wave HB mode, and the open cavity of the second RS has a length defined based on the half-wave HB mode and a width defined based on the quarter-wave HB mode and the half-wave HB mode. Thus, the desired quarter-wave and half-wave LB and HB resonance modes may be obtained by properly choosing the dimensions of the first and second RSs.

[0023] In one exemplary embodiment of the first aspect, each of the at least one RF feed line is configured as a capacitive feed structure. The utilization of the capacitive feed structure (e.g., a microstrip feed line) may help to avoid a grounding contact that would otherwise be required for the RF feed line (s) of the first and second RSs.

[0024] According to a second aspect, a mobile user device is provided, which comprises a display, a metal chassis, and the antenna device according to the first aspect. The metal chassis has a base and side walls adjacent to edges of the base. The metal chassis encircles the display such that there is a gap between the display and the side walls of the metal chassis. The antenna device is arranged between the base of the metal chassis and the display such that the gap serves as a radiating aperture for the at least one LB resonance mode and the at least one HB resonance mode. The mobile user device may efficiently perform wireless communications, such as dual-band Wi-Fi.

[0025] In one exemplary embodiment of the second aspect, the mobile user device further comprises a set of shielding elements arranged between the antenna device and the display along edges of the top wall of the first RS of the antenna device. These shielding elements may allow one to further tune the frequencies of the LB and HB resonance modes of the antenna device. Furthermore, they may further provide the suppression of unwanted (parasitic) modes that may occur in the environment of the antenna device (i.e., the unwanted modes that may be excited in the other part (s) of the mobile user device and adversely affect the performance of the antenna device) .

[0026] Other features and advantages of the present disclosure will be apparent upon reading the following detailed description and reviewing the accompanying drawings.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0027] The present disclosure is explained below with reference to the accompanying drawings in which:

[0028] FIGs. 1A and 1B show different schematic views of a conventional tablet computer, namely:

[0029] FIG. 1A shows a general view of the tablet computer, and FIG. 1B shows a sectional  isometric view of the tablet computer, as taken within the area delimited by rectangular A in FIG. 1A;

[0030] FIG. 2 shows a schematic isometric view of an open-cavity antenna which may be used in the tablet computer in accordance with the prior art;

[0031] FIG. 3 shows a schematic isometric view of a dual-cavity antenna which may be used in the tablet computer in accordance with the prior art;

[0032] FIGs. 4A and 4B show different schematic views of an antenna device in accordance with a first exemplary embodiment, namely: FIG. 4A shows a general isometric view of the antenna device arranged in a tablet computer, and FIG. 4B shows a sectional side view of the antenna device;

[0033] FIG. 5 schematically explains how shielding elements may be used in combination with the antenna device according to the first exemplary embodiment;

[0034] FIG. 6 shows a schematic isometric view of an antenna device in accordance with a second exemplary embodiment, in which an open cavity of at least one of low-band (LB) and high-band (HB) resonant structures (RSs) is filled with a dielectric material;

[0035] FIG. 7 shows a schematic isometric view of an antenna device in accordance with a third exemplary embodiment, in which top walls of LB and HB RSs are interconnected via at least one conductive strip or pin;

[0036] FIG. 8 shows a schematic isometric view of an antenna device in accordance with a fourth exemplary embodiment, in which a HB RS comprises a top wall with a curved-up portion;

[0037] FIG. 9 shows a schematic isometric view of an antenna device in accordance with a fifth exemplary embodiment, in which a LB RS comprises a top wall with a curved-down portion;

[0038] FIG. 10 shows a schematic isometric view of an antenna device in accordance with a sixth exemplary embodiment, in which side and top walls of a HB RS are formed by a bottom wall of a LB RS;

[0039] FIG. 11 shows a schematic isometric view of an antenna device in accordance with a seventh exemplary embodiment, in which side, top and bottom walls of a HB RS are formed by a bottom wall of a LB RS;

[0040] FIGs. 12A-12C show different schematic views of an antenna device with a single RF feed line in accordance with an eighth exemplary embodiment, namely: FIG. 12A shows a general isometric view of the antenna device, FIG. 12B shows a partial isometric view of the antenna device without the top wall of a LB RS, and FIG. 12C shows a sectional isometric view of the antenna device arranged in a tablet computer;

[0041] FIGs. 13A and 13B show different schematic views of an antenna device with another single RF feed line in accordance with a ninth exemplary embodiment, namely: FIG. 13A shows a general isometric view of the antenna device, and FIG. 13B shows a partial isometric view of the antenna device without the top wall of a LB RS;

[0042] FIG. 14 shows impedance matching (S11 parameter) of the antenna device of FIGs. 12A-12C versus a frequency, as simulated in a test platform;

[0043] FIG. 15 shows total and radiation efficiencies of the antenna device of FIGs. 12A-12C versus a frequency, as simulated in the test platform; and

[0044] FIGs. 16A-16C schematically show the direction and amplitude of an electric field in an antenna device in accordance with a tenth exemplary embodiment at one LB resonance mode (FIG. 16A) and two HB resonance modes (FIGs. 16B and 16C) .DETAILED DESCRIPTION

[0045] Various embodiments of the present disclosure are further described in more detail with reference to the accompanying drawings. However, the present disclosure may be embodied in many other forms and should not be construed as limited to any certain structure or function discussed in the following description. In contrast, these embodiments are provided to make the description of the present disclosure detailed and complete.

[0046] According to the detailed description, it will be apparent to the ones skilled in the art that the scope of the present disclosure encompasses any embodiment thereof, which is disclosed herein, irrespective of whether this embodiment is implemented independently or in concert with any other embodiment of the present disclosure. For example, the apparatuses disclosed herein may be implemented in practice by using any numbers of the  embodiments provided herein. Furthermore, it should be understood that any embodiment of the present disclosure may be implemented using one or more of the features presented in the appended claims.

[0047] The word “exemplary” is used herein in the meaning of “used as an illustration” . Unless otherwise stated, any embodiment described herein as “exemplary” should not be construed as preferable or having an advantage over other embodiments.

[0048] Any positioning terminology, such as “left” , “right” , “top” , “bottom” , “above” “below” , “upper” , “lower” , “horizontal” , “vertical” , etc., may be used herein for convenience to describe one element’s or feature's relationship to one or more other elements or features in accordance with the figures. It should be apparent that the positioning terminology is intended to encompass different orientations of the apparatus disclosed herein, in addition to the orientation (s) depicted in the figures. As an example, if one imaginatively rotates the apparatus in the figures 90 degrees clockwise, elements or features described as “left” and “right” relative to other elements or features would then be oriented, respectively, “above” and “below” the other elements or features. Therefore, the positioning terminology used herein should not be construed as any limitation of the present disclosure.

[0049] Furthermore, although the numerative terminology, such as “first” , “second” , etc., may be used herein to describe various embodiments, elements or features, it should be understood that these embodiments, elements or features should not be limited by this numerative terminology. This numerative terminology is used herein only to distinguish one embodiment, element or feature from another embodiment, element or feature. For example, a first resonant structure (RS) discussed below could be called a second RS, and vice versa, without departing from the teachings of the present disclosure.

[0050] As used in the embodiments disclosed herein, an antenna device may refer to a device configured to radiate and receive radio waves. The radio waves may refer to a type of electromagnetic radiation that occurs in different frequency bands of the radio spectrum (e.g., in the so-called centimeter-wave (cm-wave) and millimeter-wave (mm-wave) bands) . The radio waves are used, for example, in wireless communications, such as point-to-point communications, intersatellite links, and point-to-multipoint communications, etc. However, the application of the radio waves is not limited to wireless communications only,  and they may be also used, for example, for (air, ground or marine) vehicle navigation and control, road obstacle detection, etc. For this reason, the antenna device according to the embodiments disclosed herein may be used in the same use scenarios as the radio waves. More specifically, the antenna device may be implemented as part of a (mobile) user device or user equipment (UE) that may refer to a wireless customer premises equipment (CPE) (e.g., a wireless router, switch, etc. ) , a mobile device, a mobile station, a terminal, a subscriber unit, a mobile phone, a cellular phone, a smart phone, a cordless phone, a personal digital assistant (PDA) , a wireless communication device, a laptop computer, a tablet computer, a single-board computer (SBC) (e.g., a Raspberry Pi device) , a gaming device, a netbook, a smartbook, an ultrabook, a medical device or medical equipment, a biometric sensor, a wearable device (e.g., a smart watch, smart glasses, a smart wrist band, etc. ) , an entertainment device (e.g., an audio player, a video player, etc. ) , a vehicular component or sensor (e.g., a driver-assistance system) , a smart meter / sensor, an unmanned vehicle (e.g., an industrial robot, a quadcopter, etc. ) and its component (e.g., a self-driving car computer) , industrial manufacturing equipment, a global positioning system (GPS) device, an Internet-of-Things (IoT) device, an Industrial IoT (IIoT) device, a machine-type communication (MTC) device, a group of Massive IoT (MIoT) or Massive MTC (mMTC) devices / sensors, or any other suitable device that uses the radio waves for operation. In some embodiments, the UE may refer to at least two collocated and inter-connected UEs thus defined.

[0051] FIGs. 1A and 1B show different schematic views of a conventional tablet computer 100. More specifically, FIG. 1A shows a general view of the tablet computer 100, and FIG. 1B shows a sectional isometric view of the tablet computer 100, as taken within the area delimited by rectangular A in FIG. 1A. The tablet computer 100 comprises a metal chassis or frame 102 and a display 104, with the metal chassis 102 encircling the display 104 such that there is a gap (not shown in FIGs. 1A and 1B) between the metal chassis 102 and the display 104. The gap may be covered with a dielectric coating 106, such as glass cover or any oxide layer (s) (e.g. indium tin oxide (ITO) layer (s) ) , as should be known to those skilled in the art. The size of the gap in the shown exemplary case is about 1.5 mm. A volume or cavity 108 under the display 104 may be used for one or more antennas to perform  wireless communications, and the gap may be used as a narrow radiating aperture for the antenna (s) .

[0052] FIG. 2 shows a schematic isometric view of an open-cavity antenna 200 which may be used in the tablet computer 100 in accordance with the prior art. In FIG. 2, the open-cavity antenna 200 is assumed to be arranged on the metal chassis 102 under the display 104. The open-cavity antenna 200 comprises a side wall 202 and a top wall 204 which are adjacent to each other such that there is an open cavity 206 under the top wall 204. The open-cavity antenna 200 is configured to excite one mode in a Wi-Fi LB and multiple modes in a Wi-Fi HB through the gap g between between the metal chassis 102 and the display 104.

[0053] Although the open-cavity antenna 200 has a good matching level in the HB, it also excites multiple undefined HB resonance modes, and the radiation efficiency of the open-cavity antenna 200 in the HB is considerably lower than that in the LB. It should be noted that the HB resonance modes are actually a combination of LB harmonic mode (s) and unintended resonance modes that are excited in the environment of the open-cavity antenna 200 (i.e., by other components of the tablet computer 100) .

[0054] FIG. 3 shows a schematic isometric view of a dual-cavity antenna 300 which may be used in the tablet computer 100 in accordance with the prior art. Again, the dual-cavity antenna 300 is assumed to be arranged on the metal chassis 102 under the display 104 (not shown in FIG. 3) . The dual-cavity antenna 300 comprises two resonant cavities 302 (for the Wi-Fi LB) and 304 (for the Wi-Fi HB) which are arranged next to each other with their own RF feed lines 306 and 308. The drawbacks of the dual-cavity antenna 300 include a quite long total antenna length (about 75 mm) and a limited bandwidth (BW) (each of the resonant cavities 302 and 300 may provide a single resonance) . Furthermore, the dual-cavity antenna 300 is not optimal for single feeding.

[0055] The exemplary embodiments disclosed herein provide a technical solution that allows mitigating or even eliminating the above-sounded drawbacks peculiar to the prior art. More specifically, the technical solution disclosed herein relates to a compact yet efficient dual-band antenna device for mobile user device (especially tablet computers) . The antenna device according to the present disclosure is configured as a stack of a LB resonant  structure (RS) and a HB RS on a support layer. Each of the LB and HB RSs has an open cavity and both may be fed by using the same RF feed line or different RF feed lines. The HB RS is at least partly arranged in the open cavity of the first RS such that: (i) the side wall of the second RS extends parallel to the side wall of the first RS under the top wall of the first RS, and the top wall of the second RS extends parallel to the top wall of the first RS within the open cavity of the first RS in a direction away from the side wall of the first RS, or (ii) the side wall of the second RS extends perpendicular to the side wall of the first RS under the top wall of the first RS, and the top wall of the second RS extends parallel to the top wall of the first RS within the open cavity of the first RS.

[0056] FIGs. 4A and 4B show different schematic views of an antenna device 400 in accordance with a first exemplary embodiment. More specifically, FIG. 4A shows a general isometric view of the antenna device 400 arranged within a metal chassis 402 under a display 404 of a tablet computer (like the tablet computer 100) , and FIG. 4B shows a sectional side view of the antenna device 400. The antenna device 400 comprises a stack of a first (LB) RS and a second (HB) RS on a support layer 406. It should be noted that the support layer 406 may be either a PCB or flexible printed circuit (FPC) mounted in the metal chassis 402 or part of the metal chassis 402 itself.

[0057] The first RS comprises a side wall 408 and a top wall 410 which are both made of a conductive material (e.g., metal) . The side wall 408 and the top wall 410 of the first RS are adjacent to each other such that there is an open cavity 412 (see FIG. 4B) under the top wall 410 of the first RS. The first RS is fed using a RF feed line that may be configured to extend in (as assumed in FIGs. 4A and 4B) or on the support layer 406 and has an end connected by a conductive pin 414 to the top wall 410 of the first RS, e.g., inside the open cavity 412. The open cavity 412 has sizes which allow certain one or more LB resonance modes to be excited when the first RS is fed via its RF feed line. For example, the open cavity 412 may have a length (in direction 2) equal to 50 mm, a width (in direction 1) equal to 15 mm, and a height (in direction 3) equal to 2.7 mm. As for the LB resonance mode, it may correspond to a frequency ranging from 2400 MHz to 2484 MHz.

[0058] The second RS comprises a side wall 416 and a top wall 418 which are both made of a conductive material (e.g., metal) . The conductive material of the side and top walls 416 and 418 may be the same as or differ from the conductive material of the side and top walls  408 and 410. The side wall 416 and the top wall 418 of the second RS are adjacent to each other such that there is an open cavity 420 (see FIG. 4B) under the top wall 418 of the second RS. The second RS is fed using a RF feed line which may be implemented in the same or similar manner as the RF feed line of the first RS, i.e., it may be configured to extend in (as assumed in FIGs. 4A and 4B) or on the support structure 406 and has an end connected by a conductive pin 422 to the top wall 418 of the second RS, e.g., inside the open cavity 420 of the second RS. The open cavity 420 has sizes which allow certain one or more HB resonance modes to be excited when the second RS is fed via its RF feed line. For example, the open cavity 420 may have a length (in direction 2) equal to 50 mm, a width (in direction 1) equal to 8 mm, and a height (in direction 3) equal to 1 mm. As for the HB resonance mode, it may correspond to a frequency ranging from 5170 MHz to 5835 MHz.

[0059] As follows from FIGs. 4A and 4B, the second RS is fully arranged in the open cavity 412 of the first RS. In this case, the side wall 416 of the second RS extends parallel to the side wall 408 of the first RS under the top wall 410 of the first RS, and the top wall 418 of the second RS extends parallel to the top wall 410 of the first RS within the open cavity 412 of the first RS in a direction away from the side wall 408 of the first RS (i.e., the top wall 418 of the second RS extends to the right) . Furthermore, the first and second RSs are arranged within the metal chassis 402 such that the LB and HB resonance modes are excited towards a gap g between the metal chassis 402 and the display 404.

[0060] In one other embodiment, the first RS and the second RS may be arranged in an orthogonal orientation. In other words, the side wall 416 of the second RS may extend perpendicular to the side wall 408 of the first RS under the top wall 410 of the first RS, while the top wall 418 of the second RS may extend parallel to the top wall 410 of the first RS within the open cavity 412 of the first RS. With reference to FIG. 4B, the orthogonal orientation means that the top wall 418 of the second RS may extend perpendicular to the plane of the figure, either towards or away from a viewer.

[0061] One other embodiment is possible, in which the open cavity 420 of the second RS is substantially shorter than the open cavity 412 of the first RS. For example, the open cavity 412 of the first RS may have a length of 45 mm (in direction 2 in FIG. 4A) , while the open cavity 420 of the second RS may have a length of 34 mm (in direction 2 in FIG. 4A) . In this embodiment, either an RF feed line with a grounded end connection (like the ones  discussed above) or a feed line with a capacitive open end may be used, or their combination. In this case, the wide bandwidth for the second RS is achieved as a hybrid resonance mode configuration where the HB fundamental resonance mode of the second RS combines with the harmonic LB resonance mode of the first RS.

[0062] FIG. 5 schematically explains how shielding elements 500 may be used in combination with the antenna device 400. More specifically, one or more shielding elements 500 may be arranged on the support layer 406 inside or outside the open cavity 412 of the first RS (i.e., under the top wall 410 or not) on each open side of the open cavity 412 which is adjacent to the side wall 408 (i.e., on the left and right sides of the open cavity 412) . Additionally or alternatively, one or more (different or similar compared the ones used for the first RS) shielding elements 500 may be arranged on the support layer 406 inside or outside the open cavity 420 of the second RS (i.e., under the top wall 418 or not) on each open side of the open cavity 420 which is adjacent to the side wall 416 (i.e., on the left and right sides of the open cavity 420) . If the shielding elements 500 are arranged outside the open cavities 412 and 420, a distance a at which the shielding elements 500 should be arranged from the first and second RSs may be selected such as to properly tune the frequencies of the LB and HB resonance modes to be excited by the first and second RSs, respectively. For example, the distance a may be about 9 mm, given the above-mentioned exemplary sizes of the open cavities 412 and 420. The shielding elements 500 may be made of a conductive material (e.g., conductive gasket) ; they may be even configured as protrusions of the support layer 406 or the metal chassis 402. Additionally, the shielding elements (or conductive gaskets) 500 may be also connected to the display 404, if required and depending on particular applications of the antenna device 400.

[0063] FIG. 6 shows a schematic isometric view of an antenna device 600 in accordance with a second exemplary embodiment. Again, it is assumed that the antenna device 600 is arranged within a metal chassis 602 under a display 604 of a tablet computer (like the tablet computer 100) . The antenna device 600 comprises a stack of a first (LB) RS and a second (HB) RS on a support layer 606 which may be either a PCB or FPC mounted in the metal chassis 602 or part of the metal chassis 602 itself.

[0064] Like the first RS of the antenna device 400, the first RS of the antenna device 600 comprises a side wall 608 and a top wall 610 which are both made of a conductive material (e.g.,  metal) and are adjacent to each other such that there is an open cavity 612 under the top wall 610. The first RS of the antenna device 600 may be fed using a RF feed line (not shown in FIG. 6) configured as the RF feed line of the first RS in the antenna device 400, for example. The open cavity 612 may have sizes like those of the open cavity 412 and may be configured to excite one or more LB resonance modes like the ones discussed above with reference to the open cavity 412.

[0065] Like the second RS of the antenna device 400, the second RS of the antenna device 600 comprises a side wall 614 and a top wall 616 which are both made of a conductive material (e.g., metal) and are adjacent to each other such that there is an open cavity 618 under the top wall 616. The second RS may be fed using a RF feed line (not shown in FIG. 6) which may be implemented in the same or similar manner as the RF feed line of the second RS in the antenna device 400. The open cavity 618 may have sizes like those of the open cavity 420 and may be configured to excite one or more HB resonance modes like the ones discussed above with reference to the open cavity 420.

[0066] In the second exemplary embodiment, the second RS is again fully arranged in the open cavity 612 of the first RS. More specifically, the side wall 614 of the second RS extends parallel to the side wall 608 of the first RS under the top wall 610 of the first RS, and the top wall 616 of the second RS extends parallel to the top wall 610 of the first RS within the open cavity 612 of the first RS in a direction away from the side wall 608 of the first RS (i.e., the top wall 616 of the second RS extends to the right) . Furthermore, the first and second RSs of the antenna device 600 are arranged within the metal chassis 602 such that the LB and HB resonance modes are excited towards the gap g between the metal chassis 602 and the display 604.

[0067] The antenna device 600 differs from the antenna device 400 in that the open cavity 612 of the first RS is filled with a dielectric material 620. The dielectric material 620 may be selected depending on the LB resonance mode (s) to be excited by the first RS of the antenna device 600. For example, if the open cavities 612 and 618 have the same sizes as in the above-given exemplary numerical examples, the dielectric material 620 may have a permittivity of 3.8. It should be noted that the open cavity 618 may be also filled with the same or different dielectric material, depending on particular applications. Furthermore,  one other embodiment is possible, in which the open cavity 612 is empty, while the open cavity 618 is filled with a certain dielectric material.

[0068] FIG. 7 shows a schematic isometric view of an antenna device 700 in accordance with a third exemplary embodiment. Again, it is assumed that the antenna device 700 is arranged within a metal chassis 702 under a display 704 of a tablet computer (like the tablet computer 100) . The antenna device 700 comprises a stack of a first (LB) RS and a second (HB) RS on a support layer 706 which may be either a PCB or FPC mounted in the metal chassis 702 or part of the metal chassis 702 itself.

[0069] Like the first RS of the antenna devices 400 and 600, the first RS of the antenna device 700 comprises a side wall 708 and a top wall 710 which are both made of a conductive material (e.g., metal) and are adjacent to each other such that there is an open cavity 712 under the top wall 710. The first RS of the antenna device 700 may be fed using a RF feed line (not shown in FIG. 7) configured as the RF feed line of the first RS in the antenna device 400, for example. The open cavity 712 may have sizes like those of the open cavity 412 and may be configured to excite one or more LB resonance modes like the ones discussed above with reference to the open cavity 412.

[0070] Like the second RS of the antenna devices 400 and 600, the second RS of the antenna device 700 comprises a side wall 714 and a top wall 716 which are both made of a conductive material (e.g., metal) and are adjacent to each other such that there is an open cavity 718 under the top wall 716. The second RS may be fed using a RF feed line (not shown in FIG. 7) which may be implemented in the same or similar manner as the RF feed line of the second RS in the antenna device 400, for example. The open cavity 718 may have sizes like those of the open cavity 420 and may be configured to excite one or more HB resonance modes like the ones discussed above with reference to the open cavity 420.

[0071] In the third exemplary embodiment, the second RS is again fully arranged in the open cavity 712 of the first RS. More specifically, the side wall 714 of the second RS extends parallel to the side wall 708 of the first RS under the top wall 710 of the first RS, and the top wall 716 of the second RS extends parallel to the top wall 710 of the first RS within the open cavity 712 of the first RS in a direction away from the side wall 708 of the first RS (i.e., the top wall 716 of the second RS extends to the right) . Furthermore, the first and second  RSs of the antenna device 700 are arranged within the metal chassis 702 such that the LB and HB resonance modes are excited towards the gap g between the metal chassis 702 and the display 704.

[0072] The antenna device 700 differs from the antenna devices 400 and 600 in that the top wall 710 of the first RS and the top wall 716 of the second RS are interconnected via one or more conductive (short-circuited) strips or pins 720. For example, the conductive strip (s) 720 may extend from edges of the upper surface of the top wall 716 of the second RS towards edges of the lower surface of the top wall 710 of the first RS. To properly tune a coupled resonance mode (i.e., 4th LB mode) , the conductive strip (s) 720 may be arranged at E-field maximum spots of the 4th LB mode. The conductive strip (s) 720 may also be made frequency-selective (e.g., by using a simple LC filter that is an open circuit for a 1st LB mode) .

[0073] It should be noted that the third embodiment may be combined with the second embodiment, if required. In other words, one or each of the open cavities 712 and 718 may be filled with a (different or same) dielectric material.

[0074] FIG. 8 shows a schematic isometric view of an antenna device 800 in accordance with a fourth exemplary embodiment. Again, it is assumed that the antenna device 800 is arranged within a metal chassis 802 under a display 804 of a tablet computer (like the tablet computer 100) . The antenna device 800 comprises a stack of a first (LB) RS and a second (HB) RS on a support layer 806 which may be either a PCB or FPC mounted in the metal chassis 802 or part of the metal chassis 802 itself.

[0075] Like the first RS of the antenna devices 400, 600 and 700, the first RS of the antenna device 800 comprises a side wall 808 and a top wall 810 which are both made of a conductive material (e.g., metal) and are adjacent to each other such that there is an open cavity 812 under the top wall 810. The first RS of the antenna device 800 may be fed using a RF feed line (not shown in FIG. 8) configured as the RF feed line of the first RS in the antenna device 400, for example. The open cavity 812 may have sizes like those of the open cavity 412 and may be configured to excite one or more LB resonance modes like the ones discussed above with reference to the open cavity 412.

[0076] Like the second RS of the antenna devices 400, 600 and 700, the second RS of the antenna device 800 comprises a side wall 814 and a top wall 816 which are both made of a conductive material (e.g., metal) and are adjacent to each other such that there is an open cavity 818 under the top wall 816. The second RS may be fed using a RF feed line (not shown in FIG. 8) which may be implemented in the same or similar manner as the RF feed line of the second RS in the antenna device 400, for example. The open cavity 818 may have sizes like those of the open cavity 420 and may be configured to excite one or more HB resonance modes like the ones discussed above with reference to the open cavity 420.

[0077] In the fourth exemplary embodiment, the second RS is again fully arranged in the open cavity 812 of the first RS, and the first and second RSs are interconnected via one or more conductive strips 820 (like the conductive strips 820) . More specifically, the side wall 814 of the second RS extends parallel to the side wall 808 of the first RS under the top wall 810 of the first RS, and the top wall 816 of the second RS extends parallel to the top wall 810 of the first RS within the open cavity 812 of the first RS in a direction away from the side wall 808 of the first RS (i.e., the top wall 816 of the second RS extends to the right) . Furthermore, the first and second RSs of the antenna device 800 are arranged within the metal chassis 802 such that the LB and HB resonance modes are excited towards the gap g between the metal chassis 802 and the display 804.

[0078] The antenna device 800 differs from the antenna devices 400, 600 and 700 in that the top wall 816 of the second RS comprises a curved-up portion 822 outside the open cavity 812 of the first RS. The curved-up portion 822 may be made as a multi-finger structure or any other sliced metal structure, the configuration of which depends on how much the capacitive loading effect of the second RS on the first RS should be reduced. Additionally or alternatively, the other (non-curved) portion of the top wall 816 of the second RS may be as a multi-finger structure or any other sliced metal structure.

[0079] It should be noted that the fourth embodiment may be combined with the second embodiment, if required. In other words, one or each of the open cavities 812 and 818 may be filled with a (different or same) dielectric material. Furthermore, one other embodiment is possible, in which the antenna device 800 does not comprise any conductive strip (s) 820.

[0080] FIG. 9 shows a schematic isometric view of an antenna device 900 in accordance with a fifth exemplary embodiment. Again, it is assumed that the antenna device 900 is arranged within a metal chassis 902 under a display 904 of a tablet computer (like the tablet computer 100) . The antenna device 900 comprises a stack of a first (LB) RS and a second (HB) RS on a support layer 906 which may be either a PCB or FPC mounted in the metal chassis 902 or part of the metal chassis 902 itself.

[0081] Like the first RS of the antenna devices 400, 600-800, the first RS of the antenna device 900 comprises a side wall 908 and a top wall 910 which are both made of a conductive material (e.g., metal) and are adjacent to each other such that there is an open cavity 912 under the top wall 910. The first RS of the antenna device 900 may be fed using a RF feed line (not shown in FIG. 9) configured as the RF feed line of the first RS in the antenna device 400, for example. The open cavity 912 may have sizes like those of the open cavity 412 and may be configured to excite one or more LB resonance modes like the ones discussed above with reference to the open cavity 412.

[0082] Like the second RS of the antenna devices 400, 600-800, the second RS of the antenna device 900 comprises a side wall 914 and a top wall 916 which are both made of a conductive material (e.g., metal) and are adjacent to each other such that there is an open cavity 918 under the top wall 916. The second RS may be fed using a RF feed line (not shown in FIG. 9) which may be implemented in the same or similar manner as the RF feed line of the second RS in the antenna device 400, for example. The open cavity 918 may have sizes like those of the open cavity 420 and may be configured to excite one or more HB resonance modes like the ones discussed above with reference to the open cavity 420.

[0083] In the fifth exemplary embodiment, the second RS is again fully arranged in the open cavity 912 of the first RS, and the first and second RSs are interconnected via one or more conductive strips 920 (like the conductive strips 720) . More specifically, the side wall 914 of the second RS extends parallel to the side wall 908 of the first RS under the top wall 910 of the first RS, and the top wall 916 of the second RS extends parallel to the top wall 910 of the first RS within the open cavity 912 of the first RS in a direction away from the side wall 908 of the first RS (i.e., the top wall 916 of the second RS extends to the right) . Furthermore, the first and second RSs of the antenna device 900 are arranged within the  metal chassis 902 such that the LB and HB resonance modes are excited towards the gap g between the metal chassis 902 and the display 904.

[0084] The antenna device 900 differs from the antenna devices 400, 600-800 in that the top wall 910 of the first RS comprises a curved-down portion 922 extending perpendicular to the support layer 906. The shape and dimensions of the portion 922 may be selected to achieve a desired compactness of the antenna device 900, while still providing multi-mode (LB and HB) excitation.

[0085] It should be noted that the fifth embodiment may be combined, for example, with the second embodiment, if required. In other words, one or each of the open cavities 912 and 918 may be filled with a (different or same) dielectric material. Furthermore, one other embodiment is possible, in which the antenna device 900 does not comprise any conductive strip (s) 920.

[0086] FIG. 10 shows a schematic isometric view of an antenna device 1000 in accordance with a sixth exemplary embodiment. Again, it is assumed that the antenna device 1000 is arranged within a metal chassis 1002 under a display 1004 of a tablet computer (like the tablet computer 100) . The antenna device 1000 comprises a stack of a first (LB) RS and a second (HB) RS on a support layer 1006 which may be either a PCB or FPC mounted in the metal chassis 1002 or part of the metal chassis 1002 itself.

[0087] Like the first RS of the antenna devices 400, 600-900, the first RS of the antenna device 1000 comprises a side wall 1008 and a top wall 1010 which are both made of a conductive material (e.g., metal) and are adjacent to each other such that there is an open cavity 1012 under the top wall 1010. The first RS of the antenna device 1000 may be fed using a RF feed line (not shown in FIG. 10) configured as the RF feed line of the first RS in the antenna device 400, for example. The open cavity 1012 may have sizes like those of the open cavity 412 and may be configured to excite one or more LB resonance modes like the ones discussed above with reference to the open cavity 412.

[0088] Like the second RS of the antenna devices 400, 600-900, the second RS of the antenna device 1000 comprises a side wall 1014 and a top wall 1016 which are both made of a conductive material (e.g., metal) and are adjacent to each other such that there is an open cavity 1018 under the top wall 1016. The second RS may be fed using a RF feed line (not  shown in FIG. 10) which may be implemented in the same or similar manner as the RF feed line of the second RS in the antenna device 400, for example. The open cavity 1018 may have sizes like those of the open cavity 420 and may be configured to excite one or more HB resonance modes like the ones discussed above with reference to the open cavity 420.

[0089] In the sixth exemplary embodiment, the second RS is again fully arranged in the open cavity 1012 of the first RS, and the first and second RSs are interconnected via one or more conductive strips 1020 (like the conductive strips 720) . More specifically, the side wall 1014 of the second RS extends parallel to the side wall 1008 of the first RS under the top wall 1010 of the first RS, and the top wall 1016 of the second RS extends parallel to the top wall 1010 of the first RS within the open cavity 1012 of the first RS in a direction away from the side wall 1008 of the first RS (i.e., the top wall 1016 of the second RS extends to the right) . Furthermore, the first and second RSs of the antenna device 1000 are arranged within the metal chassis 1002 such that the LB and HB resonance modes are excited towards the gap g between the metal chassis 1002 and the display 1004.

[0090] The antenna device 1000 differs from the antenna devices 400, 600-900 in that the first RS further comprises a bottom wall 1022 which is curved such as to form the side and top walls 1014 and 1016 of the second RS. In other words, the first and second RSs of the antenna device 1000 are implemented as a single or monolithic structure. It should be noted that the bottom wall 1022 of the first RS in the antenna device 1000 may be grounded to the metal chassis 1002 of the tablet computer by means of one or more conductive gaskets. Additionally or alternatively, the top wall 1010 of the first RS in the antenna device 1000 may be grounded to the display 1004 by means of one or more conductive gaskets.

[0091] It should be noted that the sixth embodiment may be combined, for example, with the second embodiment, if required. In other words, one or each of the open cavities 1012 and 1018 may be filled with a (different or same) dielectric material. Furthermore, one other embodiment is possible, in which the antenna device 1000 does not comprise any conductive strip (s) 1020.

[0092] FIG. 11 shows a schematic isometric view of an antenna device 1100 in accordance with a seventh exemplary embodiment. Again, it is assumed that the antenna device 1100 is  arranged within a metal chassis 1102 under a display 1104 of a tablet computer (like the tablet computer 100) . The antenna device 1100 comprises a stack of a first (LB) RS and a second (HB) RS on a support layer 1106 which may be either a PCB or FPC mounted in the metal chassis 1102 or part of the metal chassis 1102 itself.

[0093] Like the first RS of the antenna devices 400, 600-1000, the first RS of the antenna device 1100 comprises a side wall 1108 and a top wall 1110 which are both made of a conductive material (e.g., metal) and are adjacent to each other such that there is an open cavity 1112 under the top wall 1110. The first RS of the antenna device 1100 may be fed using a RF feed line (not shown in FIG. 11) configured as the RF feed line of the first RS in the antenna device 400, for example. The open cavity 1112 may have sizes like those of the open cavity 412 and may be configured to excite one or more LB resonance modes like the ones discussed above with reference to the open cavity 412.

[0094] Like the second RS of the antenna devices 400, 600-1000, the second RS of the antenna device 1100 comprises a side wall 1114 and a top wall 1116 which are both made of a conductive material (e.g., metal) and are adjacent to each other such that there is an open cavity 1118 under the top wall 1116. The second RS may be fed using a RF feed line (not shown in FIG. 11) which may be implemented in the same or similar manner as the RF feed line of the second RS in the antenna device 400, for example. The open cavity 1118 may have sizes like those of the open cavity 420 and may be configured to excite one or more HB resonance modes like the ones discussed above with reference to the open cavity 420.

[0095] In the sixth exemplary embodiment, the second RS is again fully arranged in the open cavity 1112 of the first RS. More specifically, the side wall 1114 of the second RS extends parallel to the side wall 1108 of the first RS under the top wall 1110 of the first RS, and the top wall 1116 of the second RS extends parallel to the top wall 1110 of the first RS within the open cavity 1112 of the first RS in a direction away from the side wall 1108 of the first RS (i.e., the top wall 1116 of the second RS extends to the right) . Furthermore, the first and second RSs of the antenna device 1100 are arranged within the metal chassis 1102 such that the LB and HB resonance modes are excited towards the gap g between the metal chassis 1102 and the display 1104.

[0096] The antenna device 1100 differs from the antenna devices 400, 600-1000 in that the first RS further comprises a bottom wall 1120 and the second RS further comprises a bottom wall 1122. In the meantime, the bottom wall 1120 is curved such as to form each of the side, top and bottom walls 1114, 1116 and 1122 of the second RS. In other words, the first and second RSs of the antenna device 1100 are again implemented as a single or monolithic structure. It should be noted that, unlike the second RS of the antenna device 1010, the second RS of the antenna device 1100 “hangs” over the bottom wall 1120 of the first RS. Like in the antenna device 1000, the bottom wall 1120 of the first RS in the antenna device 1100 may be grounded to the metal chassis 1102 of the tablet computer by means of one or more conductive gaskets. Additionally or alternatively, the top wall 1110 of the first RS in the antenna device 1100 may be grounded to the display 1104 by means of one or more conductive gaskets.

[0097] The seventh embodiment may be combined, for example, with the second and / or third embodiment, if required. In other words, one or each of the open cavities 1112 and 1118 may be filled with a (different or same) dielectric material, and / or the antenna device 1100 may further comprise one or more conductive strip (s) (like the conductive strips 720) interconnecting the top walls 1110 and 1116.

[0098] FIGs. 12A-12C show different schematic views of an antenna device 1200 in accordance with an eighth exemplary embodiment. More specifically, FIG. 12A shows a general isometric view of the antenna device 1200, FIG. 12B shows a partial (see explanations below) isometric view of the antenna device 1200, and FIG. 12C shows a sectional isometric view of the antenna device 1200 arranged in a tablet computer.

[0099] Like the first RS of the antenna devices 400, 600-1100, the first RS of the antenna device 1200 comprises a side wall 1202 and a top wall 1204 which are both made of a conductive material (e.g., metal) and are adjacent to each other such that there is an open cavity 1206 under the top wall 1204. The open cavity 1206 may have sizes like those of the open cavity 412 and may be configured to excite one or more LB resonance modes like the ones discussed above with reference to the open cavity 412.

[0100] Like the second RS of the antenna devices 400, 600-1100, the second RS of the antenna device 1200 comprises a side wall 1208 and a top wall 1210 which are both made of a  conductive material (e.g., metal) and are adjacent to each other such that there is an open cavity 1212 under the top wall 1210. The open cavity 1212 may have sizes like those of the open cavity 420 and may be configured to excite one or more HB resonance modes like the ones discussed above with reference to the open cavity 420.

[0101] In the eighth exemplary embodiment, the second RS is again fully arranged in the open cavity 1206 of the first RS. More specifically, the side wall 1208 of the second RS extends parallel to the side wall 1202 of the first RS under the top wall 1204 of the first RS, and the top wall 1210 of the second RS extends parallel to the top wall 1204 of the first RS within the open cavity 1206 of the first RS in a direction away from the side wall 1202 of the first RS (i.e., with reference to FIG. 12C, the top wall 1210 of the second RS extends to the right) .

[0102] Like in the antenna device 1000, the first RS of the antenna device 1200 further comprises a bottom wall 1214 which is curved such as to form the side and top walls 1208 and 1210 of the second RS. In other words, the first and second RSs of the antenna device 1200 are implemented as a single or monolithic structure.

[0103] At the same time, the antenna device 1200 differs from the antenna devices 400, 600-1100 in that each of the first RS and the second RS is fed by means of a single RF feed line. The single RF feed line is fully visible in FIG. 12B (in which the top wall 1204 of the first RS is not shown for convenience) and FIG. 12C. As can be seen, the single RF feed line is a conductive strip 1216 having a first portion passing over the bottom wall 1214 of the first RS and a second portion adjacent to the first portion and extending in the plane of the top wall 1210 of the second RS with a gap therebetween. The single RF feed line has one grounding contact at one of its ends. For example, the grounding contact may be implemented as a conductive pin 1218 connecting the conductive strip 1216 to a metal chassis 1220 of the tablet computer (see FIG. 12C) , in which the antenna may be mounted such that the LB and HB resonance modes are excited towards the gap g between the metal chassis 1220 and a display 1222. The antenna device 1200 may be provided with a support layer 1224 which may be either a PCB or FPC mounted in the metal chassis 1220. The black cone under a conductive pin 1226 (see FIG. 12C) means that there is a feed connection to a RF cable which carries signals out of the antenna device 1200.

[0104] As also follows from FIGs. 12A and 12B, the single feed line (i.e., the conductive strip 1216) may extend, if required, at an offset distance from a center line C of the top wall 1204 of the second RS. The offset distance may be defined based on the HB resonance mode (s) to be excited by the second RS in the antenna device 1200.

[0105] Preferably, the antenna device 1200 further comprises one or more conductive strips 1228 (see FIG. 12A) which interconnects the top walls 1204 and 1210 of the first and second RSs, respectively. The conductive strip (s) 1228 may be implemented in the same or similar manner as the conductive strip (s) 720 discussed earlier.

[0106] It should be again noted that the bottom wall 1214 of the first RS in the antenna device 1200 may be grounded to the metal chassis 1220 of the tablet computer by means of one or more conductive gaskets. Additionally or alternatively, the top wall 1204 of the first RS in the antenna device 1200 may be grounded to the display 1222 by means of one or more conductive gaskets.

[0107] FIGs. 13A and 13B show different schematic views of an antenna device 1300 in accordance with a ninth exemplary embodiment. More specifically, FIG. 13A shows a general isometric view of the antenna device 1300, and FIG. 13B shows a partial (see explanations below) isometric view of the antenna device 1300.

[0108] Like the first RS of the antenna devices 400, 600-1200, the first RS of the antenna device 1300 comprises a side wall 1302 and a top wall 1304 which are both made of a conductive material (e.g., metal) and are adjacent to each other such that there is an open cavity 1306 under the top wall 1304. The open cavity 1306 may have sizes like those of the open cavity 412 and may be configured to excite one or more LB resonance modes like the ones discussed above with reference to the open cavity 412.

[0109] Like the second RS of the antenna devices 400, 600-1200, the second RS of the antenna device 1300 comprises a side wall 1308 and a top wall 1310 which are both made of a conductive material (e.g., metal) and are adjacent to each other such that there is an open cavity 1312 under the top wall 1310. The open cavity 1312 may have sizes like those of the open cavity 420 and may be configured to excite one or more HB resonance modes like the ones discussed above with reference to the open cavity 420. As follows from FIGs. 13A and  13B, the open cavity 1312 of the second RS has a length (in direction 1) smaller than that of the open cavity 1306 of the first RS.

[0110] In the ninth exemplary embodiment, the second RS is partly arranged in the open cavity 1306 of the first RS. More specifically, the side wall 1308 of the second RS extends parallel to the side wall 1302 of the first RS under the top wall 1304 of the first RS, and the top wall 1310 of the second RS extends parallel to the top wall 1304 of the first RS in a direction away from the side wall 1302 of the first RS. Like in the antenna device 800, the top wall 1310 of the second RS in the antenna device 1300 has a curved-up portion 1314 extending outside the open cavity 1306 of the first RS. Additionally, like in the antenna devices 1000 and 1200, the first RS of the antenna device 1300 comprises a bottom wall 1316 which is curved such as to form each of the side and top walls 1308 and 1310 of the second RS.

[0111] Moreover, like the antenna device 1200, the antenna device 1300 comprises a single RF feed line for the first and second RSs, which is however implemented differently compared to the one shown in FIGs. 12A-12C. The single feed line is fully visible in FIG. 13B (in which the top wall 1304 of the first RS is not shown for convenience) . As can be seen, the single feed line is configured as a curved conductive strip 1318 which is shaped or curved in the same manner as the bottom wall 1316 and gapped therefrom on either side. The conductive strip 1318 further comprises an additional curved portion composed of two sub-portions 1320 and 1322. The sub-portion 1320 extends perpendicular to the top wall 1304 of the first RS. The sub-portion 1322 extends in the plane of the top wall 1304 of the first RS and gapped therefrom on either side (see FIG. 13A) . The conductive strip 1318 may be connected to a RF cable via a feed terminal 1324, for example.

[0112] It should be again noted that the bottom wall 1316 of the first RS in the antenna device 1300 may be grounded to the metal chassis (like the ones shown in the previous figures) of a tablet computer by means of one or more conductive gaskets. Additionally or alternatively, the top wall 1304 of the first RS in the antenna device 1300 may be grounded to the display (like the ones shown in the previous figures) of the tablet computer by means of one or more conductive gaskets.

[0113] Those skilled in the art would also recognize that the first and / or second RS (s) in each of the antenna devices 1200 and 1300 may be partly or fully filled with a dielectric material (e.g., like it is shown in FIG. 6) .

[0114] FIG. 14 shows impedance matching (S11 parameter) of the antenna device 1200 versus a frequency, as simulated in a test platform. The test platform represented a simplified tablet device simulation model according to FIGs. 4-8.

[0115] FIG. 15 shows total and radiation efficiencies of the antenna device 1200 versus a frequency, as simulated in the test platform.

[0116] FIGs. 16A-16C schematically show the direction and amplitude of an electric field in an antenna device 1600 in accordance with a tenth exemplary embodiment at one LB resonance mode (FIG. 16A) and two HB resonance modes (FIGs. 16B and 16C) . Different sizes of the arrows shown in FIGs. 16A-16C are assumed to imply different amplitudes of the electric field. The LB resonance mode corresponds to 2.45 GHz, and the HB resonance modes correspond to 5.3 GHz and 5.6 GHz, respectively. Again, it is assumed that the antenna device 1600 is arranged within a metal chassis under a display of a tablet computer (like the tablet computer 100) . The antenna device 1600 comprises a stack of a first (LB) RS and a second (HB) RS on a support layer (not shown in FIGs. 16A-16C) which may be either a PCB or FPC mounted in the metal chassis or part of the metal chassis itself.

[0117] The antenna device 1600 is implemented in a similar manner as the antenna devices 700. More specifically, the first RS of the antenna device 1600 comprises a side wall 1602 and a top wall 1604 which are both made of a conductive material (e.g., metal) and are adjacent to each other such that there is an open cavity 1606 under the top wall 1604. The second RS of the antenna device 1600 comprises a side wall 1608 and a top wall 1610 which are both made of a conductive material (e.g., metal) and are adjacent to each other such that there is an open cavity 1612 under the top wall 1610. The top walls 1604 and 1610 of the first and second RSs are interconnected via a conductive strip or pin 1614 (like the conductive pin 720) . The antenna device 1600 differs from the antenna device 700 in that the first and second RSs are fed using a single RF feed line 1616. The feed line 1616 may be implemented in a similar manner as the feed line shown in FIGs. 12A-12C, i.e., as an off-center feed line.

[0118] From FIGs. 16A-16C, one can clearly see how the off-center feed line 1616 can lead to the simultaneous excitation of two different HB modes by the second RS at higher frequencies.

[0119] In some other embodiments, the top wall of the first RS in any of the antenna devices 400, 600-1300, 1600 may be configured as a metal grid.

[0120] Some other embodiments are possible, in which one or more of the antenna devices 400, 600-1300, 1600 comprise an additional third RS that is configured to excite one or more other (compared to the second RS) HB resonance modes or resonance modes in any higher frequency band and is at least partly arranged in the open cavity of the second RS. For example, with reference to the first exemplary embodiment shown in FIGs. 4A and 4B, such a third RS may be partly or fully arranged in the open cavity 420 of the second RS of the antenna device 400. Furthermore, such a third RS may be shaped or oriented in the same or similar manner as the second RS, or the second RS may be configured as shown in FIGs. 4A and 4B, while the third RS may be arranged in the above-discussed orthogonal orientation.

[0121] Although the exemplary embodiments of the present disclosure are described herein, it should be noted that any various changes and modifications could be made in the embodiments of the present disclosure, without departing from the scope of legal protection which is defined by the appended claims. In the appended claims, the word “comprising” does not exclude other elements or operations, and the indefinite article “a” or “an” does not exclude a plurality. The mere fact that certain measures are recited in mutually different dependent claims does not indicate that a combination of these measures cannot be used to advantage.

Claims

1.An antenna device comprising:a support layer;a first resonant structure (RS) provided on the support layer and configured to excite at least one low-band (LB) resonance mode, the first RS comprising a side wall and a top wall which are conductive, the side wall and the top wall of the first RS being adjacent to each other such that there is an open cavity under the top wall of the first RS;a second RS provided on the support layer and configured to excite at least one high-band (HB) resonance mode, the second RS comprising a side wall and a top wall which are conductive, the side wall and the top wall of the second RS being adjacent to each other such that there is an open cavity under the top wall of the second RS; andat least one radio frequency (RF) feed line for feeding each of the first RS and the second RS, the at least one RF feed line being provided on the support layer;wherein the second RS is at least partly arranged in the open cavity of the first RS such that:the side wall of the second RS extends parallel to the side wall of the first RS under the top wall of the first RS, and the top wall of the second RS extends parallel to the top wall of the first RS within the open cavity of the first RS in a direction away from the side wall of the first RS; orthe side wall of the second RS extends perpendicular to the side wall of the first RS under the top wall of the first RS, and the top wall of the second RS extends parallel to the top wall of the first RS within the open cavity of the first RS.2.The antenna device of claim 1, wherein the open cavity of at least one of the first RS and the second RS is at least partly filled with a dielectric material.3.The antenna apparatus of claim 1 or 2, wherein the first RS further comprises a bottom wall which is adjacent to the side wall of the first RS under the top wall of  the first RS, the bottom wall being conductive and comprising an upwardly curved portion, the upwardly curved portion forming each of the side wall and the top wall of the second RS.4.The antenna apparatus of claim 1 or 2, wherein the first RS further comprises a bottom wall which is adjacent to the side wall of the first RS under the top wall of the first RS, and the second RS further comprises a bottom wall which is adjacent to the side wall of the second RS under the top wall of the second RS, the bottom wall of the first RS and the bottom wall of the second RS being conductive, and wherein the bottom wall of the first RS comprises an upwardly curved portion that forms each of the top wall, the side wall and the bottom wall of the second RS, the upwardly curved portion being configured such that the bottom wall of the second RS passes over the bottom wall of the first RS.5.The antenna device of claim 1 or 2, further comprising:at least one shielding element arranged on the support layer inside or outside the open cavity of the first RS on each open side of the open cavity of the first RS which is adjacent to the side wall of the first RS; and / orat least one shielding element arranged on the support layer inside or outside the open cavity of the second RS on each open side of the open cavity of the second RS which is adjacent to the side wall of the second RS.6.The antenna apparatus of claim 3, further comprising:at least one shielding element arranged on the bottom wall inside the open cavity of the first RS on each open side of the open cavity of the first RS which is adjacent to the side wall of the first RS; and / orat least one shielding element arranged on the support layer inside or outside the open cavity of the second RS on each open side of the open cavity of the second RS which is adjacent to the side wall of the second RS.7.The antenna apparatus of claim 4, further comprising at least one shielding element arranged on the bottom wall inside the open cavity of the first RS on each open side of the open cavity of the first RS which is adjacent to the side wall of the first RS.8.The antenna device of any one of claims 1 to 7, wherein the top wall of the first RS and the top wall of the second RS are connected to each other by at least one conductive strip.9.The antenna device of any one of claims 1 to 8, wherein the at least one RF feed line comprises a first RF feed line for feeding the first RS and a second RF feed line for feeding the second RS, and wherein the first RF feed line extends in or on the support layer and has an end connected by a conductive pin to the top wall of the first RS, and the second RF feed line extends in or on the support layer and has an end connected by a conductive pin to the top wall of the second RS.10.The antenna device of claim 9, wherein the second RF feed line extends from the support layer to the top wall of the second RS at an offset distance from a center line of the top wall of the second RS, the offset distance being defined based on the at least one HB resonance mode.11.The antenna device of any one of claims 1 to 10, wherein the top wall of the first RS has a first portion and a second portion adjacent to the first portion, the first portion extending above and parallel to the top wall of the second RS, and the second portion extending further than the top wall of the second RS and being curved down perpendicular to the support layer.12.The antenna device of any one of claims 1 to 10, wherein the top wall of the second RS has a first portion and a second portion adjacent to the first portion, the first portion extending parallel to the top wall of the first RS inside the open cavity of the first RS, and the second portion extending outside the open cavity of the first RS and being curved up perpendicular to the support layer.13.The antenna device of claim 12, wherein at least one of the first portion and the second section is configured as a multi-finger structure.14.The antenna device of any one of claims 1 to 10, wherein the top wall of the second RS is configured as a metal grid.15.The antenna device of any one of claims 1 to 14, wherein the at least one LB resonance mode has a frequency ranging from 2400 MHz to 2484 MHz, and the at least one HB resonance mode has a frequency ranging from 5170 MHz to 5835 MHz.16.The antenna device of any one of claims 1 to 15, wherein the at least one LB resonance mode comprises a quarter-wave LB mode, and the open cavity of the first RS has a width defined based on the quarter-wave LB mode, and wherein the at least one HB resonance mode comprises a quarter-wave HB mode and a half-wave HB mode, and the open cavity of the second RS has a length defined based on the half-wave HB mode and a width defined based on the quarter-wave HB mode and the half-wave HB mode.17.The antenna device of any one of claims 1 to 16, wherein each of the at least one RF feed line is configured as a capacitive feed structure.18.A mobile user device comprising:a display;a metal chassis having a base and side walls adjacent to edges of the base, the metal chassis encircling the display such that there is a gap between the display and the side walls of the metal chassis; andthe antenna device according to any one of claims 1 to 17, the antenna device being arranged between the base of the metal chassis and the display such that the gap serves as a radiating aperture for the at least one LB resonance mode and the at least one HB resonance mode.19.The user mobile device of claim 18, further comprising a set of shielding elements arranged between the antenna device and the display along edges of the top wall of the first RS of the antenna device.

Images