CN101496221A

CN101496221A - 具有改进的低带性能的滑盖型电子设备

Info

Publication number: CN101496221A
Application number: CNA2007800281520A
Authority: CN
Inventors: 希兰·钱德尔·瓦尼雅尼; 梅特·厄兹卡尔
Original assignee: Sony Ericsson Mobile Communications AB
Current assignee: Sony Mobile Communications AB
Priority date: 2006-07-28
Filing date: 2007-01-29
Publication date: 2009-07-29
Also published as: DE602007004496D1; EP2047560A1; ATE456166T1; WO2008013572A1; US20080024893A1; EP2047560B1

Abstract

本发明提供了一种电子设备，该电子设备包括具有上滑动部分和下滑动部分的外壳。上滑动部分和下滑动部分以可滑动的方式接合，以允许它们之间沿滑动轴的相对滑动。该电子设备还包括容纳在上滑动部分内的上印制电路板和上接地面，上印制电路板上装配有电路。此外，该电子设备包括容纳在下滑动部分内的下印制电路板和下接地面，下印制电路板上装配有另外的电路。此外，该电子设备包括外壳内用于经由该电子设备来发射/接收通信信号的无线电发射机或接收机中的至少一个，并且容纳在下滑动部分内的天线一般与下接地面的第一边缘横向相邻。用于将无线电发射机或接收机中的至少一个耦接到天线的天线馈电点一般位于下接地面的第一边缘的中央，并且接地连接部将下接地面的与第一边缘相邻的第二边缘电连接到上接地面的边缘。

Description

具有改进的低带性能的滑盖型电子设备

技术领域

本发明总体上涉及诸如移动电话的便携式电子设备，更具体地涉及具有用于执行移动通信的天线的便携式电子设备。

背景技术

诸如移动电话的便携式电子设备已经普及了数年，并且普及程度还是持续增大。通常，移动电话都是严格地被用于常规的语音通信。然而，随着技术的发展，移动电话现在不仅能够进行常规的语音通信，而且还能够进行数据通信、视频传输、媒体再现、商业无线电接收等等。携带单个电子设备的用户逐渐能够执行多种不同的功能。

随着移动电话和其他电子设备领域中技术的演进，对于宽带数据发送和接收的需求持续增长。结果，对电子设备的无线电部分的要求也提高了。然而，同时还存在对电子设备小型化的一贯诉求，以满足消费者的便利性和期望。对于更宽的带宽连同减小的尺寸的需求目前在电子设备中提供可令人满意地工作的天线时带来了问题。一般来讲，天线的尺寸越小，天线在较低频带(例如850MHz和900MHz)下的性能就越低。

鉴于上述与常规电子设备相关联的缺陷，该领域迫切需要一种具有既提供小尺寸又提供良好的低带性能的天线配置的电子设备。

发明内容

本发明一个特定方面提供了一种电子设备，该电子设备包括具有上滑动部分和下滑动部分的外壳。上滑动部分和下滑动部分以可滑动的方式接合，以允许它们之间沿滑动轴的相对滑动。该电子设备还包括容纳在上滑动部分内的上印制电路板和上接地面，上印制电路板上装配有电路。此外，该电子设备包括容纳在下滑动部分内的下印制电路板和下接地面，下印制电路板上装配有另外的电路。此外，该电子设备包括外壳内用于经由该电子设备来发射/接收通信信号的无线电发射机或接收机中的至少一个，并且容纳在下滑动部分内的天线一般与下接地面的第一边缘横向相邻。用于将无线电发射机或接收机中的至少一个耦接到天线的天线馈电点(feed point)一般位于下接地面的第一边缘的中央，并且接地连接部将下接地面的与第一边缘相邻的第二边缘电连接到上接地面的边缘。

根据本发明的另一方面，所述下接地面包括插设在所述下印制电路板与所述上印制电路板之间的导电片。

根据本发明的再一方面，所述导电片包括与所述上印制电路板的相对边缘相接合以提供可滑动接合的一对导槽。

对于本发明的又一方面，所述一对导槽中的一个充当接地连接部。

根据本发明的再一方面，所述上接地面包括所述上印制电路板的金属层。

根据本发明的另一方面，所述接地连接部包括滑动按钮触点，该滑动按钮触点从所述下滑动部分延伸，并与所述上滑动部分中的上接地面相接合。

在本发明的又一方面中，所述下印制电路板占据了所述下滑动部分沿所述滑动轴的长度的一少半，并且该电子设备还包括插设在所述下印制电路板和所述上印制电路板之间的导电片，所述导电片占据了所述下滑动部分沿所述滑动轴的长度的一多半。

根据本发明的另一方面，所述天线占据了所述下滑动部分沿所述滑动轴的未被所述导电片占据的剩余长度的大部分。

根据本发明的又一方面，所述下印制电路板占据了所述下滑动部分沿所述滑动轴的长度的至少一半，并且所述下接地面包括所述下印制电路板的金属层。

根据本发明的再一方面，所述天线占据了所述下滑动部分沿所述滑动轴的未被所述下印制电路板占据的剩余长度的大部分。

根据本发明的又一方面，所述天线包括弯曲的单极天线。

根据本发明的再一方面，所述天线在约850MHz下提供了大于50％的效率。

根据本发明的另一方面，所述天线在850、900、1800、1900和2100MHz频带下提供了大于50％的辐射效率。

根据本发明的再一方面，所述无线电发射机或接收机中的所述至少一个包括移动电话收发机，并且所述电子设备用作移动电话。

根据本发明的另一方面，在所述上滑动部分内容纳有液晶显示器并且该液晶显示器被设置在所述上印制电路板上。

根据本发明的再一方面，所述下滑动部分内容纳有电池。

为了实现前面和相关的目标，本发明包括后面完整描述并在权利要求书中具体指出的特征。后面的描述和附图详细阐述了本发明的某些例示的实施方式。然而，这些实施方式仅仅代表了可以采用本发明的原理的多种方式中的几种。结合附图进行考虑时，将通过后面对本发明的详细描述而明了本发明的其他目标、优点以及新颖特征。

应该强调的是，本说明中使用的措辞“包括”是为了指定存在所述特征、整数、步骤或组件，但是并不排除存在或增加一个或更多个其他特征、整数、步骤、组件或它们的组合。

附图说明

图1图示了根据本发明示范实施方式的滑盖型电子设备的闭合状态；

图2图示了根据本发明示范实施方式的滑盖电子设备的打开状态；

图3是根据本发明第一具体实施方式的电子设备在闭合状态下的示意性侧视图；

图4是根据本发明第一具体实施方式的电子设备在打开状态下的示意性侧视图；

图5是根据本发明第一具体实施方式的电子设备的下滑动部分的示意性俯视图；

图6是根据本发明第一具体实施方式的电子设备沿图5的线VI-IV截取的相关部分的示意性横截面；

图7是根据本发明第一具体实施方式的电子设备中的天线的测得VSWR标绘图；

图8是根据本发明第一具体实施方式的电子设备中的天线的测得史密斯圆图；

图9是根据本发明第二具体实施方式的电子设备在闭合状态下的示意性侧视图；

图10是根据本发明第二具体实施方式的电子设备在打开状态下的示意性侧视图；

图11是根据本发明第二具体实施方式的电子设备的下滑动部分的示意性仰视图；

图12是示出根据本发明第二具体实施方式的电子设备中的天线的回波损耗的仿真标绘图；

图13是示出根据本发明第二具体实施方式的电子设备中的天线的天线效率和辐射效率的仿真标绘图；

图14是根据本发明第二具体实施方式的电子设备中的天线的测得VSWR标绘图；而

图15是根据本发明第二具体实施方式的电子设备中的天线的测得史密斯圆图。

具体实施方式

现在将参照附图来描述本发明，其中贯穿所有附图用相同的标号来指代相同的元件。

首先参照图1和2，它们示出了根据本发明示范实施方式的电子设备20。在此示范实施方式中，电子设备20是用于进行包括语音通信等的移动通信的移动电话。然而，应该意识到，电子设备20可以是具有用于进行无线电通信的天线的任何类型的便携式设备。广义来说，电子设备的具体类型和本发明没有密切关系。

如图1和2中所示，电子设备20为滑盖型。具体来讲，该电子设备包括外壳22，外壳22包括上滑动部分22a和下滑动部分22b。上部22a以可滑动的方式与下部22b接合，以允许上部22a沿滑动轴A(图2)相对于下部22b进行滑动。图1图示了处于“闭合”状态的电子设备20，而图2图示了处于“打开”状态的电子设备20。

滑盖之所以流行是因为在处于图1中示出的闭合状态时，电子设备20保持了相对较小的外形(profile)。另一方面，当处于图2的打开状态时，电子设备20提供了额外的曝露表面区域来提供额外的功能键等。

在此示范实施方式中，移动电话20包括充当图形用户界面(GUI)的液晶显示器24。显示器24容纳在上外壳部分22a中，并且按常规那样提供各种信息的显示。例如，显示器24可以显示电话20的工作状态、联系人信息、菜单信息、文本、图形、视频等。此外，在显示器24是触敏显示器的情况下，显示器24可以充当输入装置，以允许用户输入数据、菜单选择等。

移动电话20还包括麦克风26和扬声器28，以允许用户通过将外壳22放在耳边来进行常规语音通信。此外，移动电话20还包括位于上滑动部分22a中的带有多个键的键区30a。键区30a便于用户如常规那样进行输入和操作移动电话20。例如，键区30a可以包括用来导航显示在显示器24上的菜单、选择预定功能、发起或终止呼叫等的键。

如图2中所示，移动电话20还包括位于下滑动部分22b中的键区30b。键区30b可以包括另外多个键，这些键便于用户进行输入和操作移动电话20。然而，值得注意的是，键区30b被设置在下滑动部分22b的仅当移动电话20处于图2中表示的“打开”状态时才露出的表面上。因此，想要访问键区30b的用户必须如图2中表示的那样，沿轴A相对于下滑动部分22b向上滑动上滑动部分22a。键区30b通常包括那些相对于键区30a中包括的键而言功能被较少利用的键。例如，键区30b可以包括表示在手动拨打电话号码时所用的各个号码键的键。

图3和4分别表示了根据本发明第一具体实施方式的移动电话20处于打开和闭合状态的示意性侧视图。上滑动部分22a容纳有印制电路板(PCB)32，PCB 32包括装配在其上的显示器24和键区30a。在本实施例中，如图3和4中所示，PCB 32是电路安装在上侧的单侧PCB。已知的是，PCB 32的后侧表面或下侧表面被铜或其他导电材料的接地面层所覆盖。在多层PCB 32的情况下，可以理解的是，接地面层可以是PCB 32的内部层。接地面层充当PCB 32的上侧或前侧上的电路的公共地(common ground)。如图3和4中所看到的，PCB 32占据了上滑动部分22a的长度的大部分。

下滑动部分22b容纳有它自己的PCB 34以及在下滑动部分22b的长度方向上(即沿滑动轴A)彼此相邻的电池38和天线40。优选的是，电池38如常规一样是可充电的，并且为移动电话20提供工作电力。本实施方式中的PCB 34是在PCB两侧都装配了电路42的双侧PCB。电路42包括无线电接收机或无线电发射机中的至少一个，并且在电子设备20是移动电话的情况下包括无线电收发机。无线电收发机通过位于中央的天线馈电端口44连接到天线40，下面将参照图5更详细地讨论天线馈电端口44。在本示范实施方式中，天线40是弯曲的单极天线，但是应该意识到，天线40可以采用另外的形式，而不会在广义上偏离本发明的范围。

图3和4的实施方式展示了超薄滑盖型电子设备20。通过使用双侧PCB 34，能够在PCB 34上提供任何电路42，所述PCB 34占据了下滑动部分22b沿滑动轴A的长度的一少半。这使得能够将适当尺寸和充电能力的电池38放置在与PCB 34相邻的下滑动部分22b内，而不是PCB 34的顶部上(和下面结合图9-11讨论的实施方式中的情况一样)。天线40占据了下滑动部分22b的剩余长度的大部分。因此，电子设备的厚度减小了，这是消费者所期望看到的。

在具有全尺寸单侧PCB 34的常规滑盖型移动电话20中，通过设置在PCB 34的后侧表面或下侧表面上的铜或其他导电金属层来提供接地面(下面结合图9-11的实施方式进行讨论)。下滑动部分22b中的这种接地面是优选的，因为这种接地面增强了天线40的低带(例如，850MHz和900MHz频带中的)性能。

在PCB 34上没有提供这种接地面的情况下，如图3和4中所示，本发明替代地利用下滑动部分中所包括的导电薄金属片46。金属片46充当插在下滑动部分22b的电池38和PCB 34与上滑动部分22a的PCB 32之间的接地面。如图5中所示，接地面46基本上覆盖了PCB 34和电池38。优选的是，在金手指(tab)处用螺钉50将接地面46安装在PCB 34上。金手指48和螺钉50之一或二者用来将接地面46电连接到PCB 34的电接地。例如，接地面46的相对端通过金手指48和螺钉50连接到下滑动部分22b。

返回参照图3和4，接地面46包括两个耳部件(ear)54。每个耳部件54都分别从接地面46一侧向上延伸并进入上滑动部分22a中。如图6中最佳示出的，每个耳部件54中都形成有槽56。设计槽56是为了可滑动地将PCB 32的各边接合到上滑动部分22a中。换言之，槽56通过使PCB 32能够在其中滑动而允许上滑动部分22a相对于下滑动部分22b沿滑动轴A移动。

根据本发明的一个具体方面，设置在PCB 32与其中一个槽56(例如，图6中左侧的槽56或右侧的槽56)之间的滑动接触在接地面46与上滑动部分的接地面之间提供了电连接，上滑动部分的所述接地面是由PCB 32的下表面上的导电层形成的。在本发明的优选实施方式中，接地面46与上滑动部分的接地面之间的电连接仅在形成于接地面46的边缘上的一个槽56处发生。原因是发明人发现相对于在两个槽56处都在接地面46与上滑动部分的接地面之间提供电连接而言，这样的天线40的低带性能更好。如图6中所示，通过允许PCB 32上的导电层始终存在于PCB 32的最左或最右侧边缘处，最容易提供一个槽56与PCB 32的表面之间的电连接。仅通过移除PCB 32的最左侧边缘或最右侧边缘中的另一个边缘处的PCB 32的导电层或者不形成该导电层，就可以最容易地在另一槽56处不提供电连接。

另选的是，在本发明的另一实施方式中，不需要通过提供可滑动接合的槽机构而在接地面46与上滑动部分的接地面之间提供电连接。而是例如可以由具有可滑动按钮触点的导电柱在接地面46与上滑动部分的接地面之间沿着与槽56相同的边缘延伸。

返回参照图5，注意，容纳在下滑动部分22b中的天线40一般被定位成与接地面46的边缘60横向相邻。用于将电路42中包括的无线电收发机耦接到天线40的天线馈电点44一般位于下接地面46的边缘60的中央处(例如，在包括各个槽56的边缘之间近似等距处)。同时，将接地面46电连接到上滑动部分的接地面的接地连接部被形成在接地面46的与边缘60相邻的其中一个边缘(即，包括槽56或用于连接的另选装置的其中一个边缘)处。

借助一般位于下接地面的边缘的中央处(即更接近中央而不是边缘)的天线馈电点44，结合形成在其中一个边缘处的接地连接部，发明人已经发现，即使在超薄型中，这种天线也可提供出色的宽带性能。低带谐振受这里描述的构造的影响最大，因为其很大程度上依赖于接地面的长度和电流在结构中流动的方式。因此，通过在上和下接地面与从中央馈电的天线40之间仅一侧接地，电流流过上和下滑动部分的接地面，从而产生了最优的低带谐振(由此产生了良好的天线效率和较低的失配)。

例如，图7和8是图示了针对图3-6的实施方式中天线的低和高带谐振的VSWR标绘图和史密斯圆图。注意，在低带(例如在824MHz和960MHz)和高带(例如在1710MHz、1990MHz以及2688MHz)处都提供了适当的性能。因此，根据本发明的天线40适合于平均五频(evenpenta-band)性能。

现在转到图9-11，根据本发明的移动电话的另一实施方式被标记为20’。因为移动电话20’中包括的大部分组件与上面结合图2-6的实施方式所描述过的组件相同，所以为了简化，这里将仅讨论明显的差异。

首先参照图9和10，移动电话20’和移动电话20之间的主要不同在于移动电话20’包括全尺寸、单侧PCB 34。全尺寸是指PCB 34占据了下滑动部分22b沿滑动轴A的方向的长度的一多半。因此，电池38位于PCB 34的顶部，并且天线40占据了下滑动部分的剩余长度的大部分。电路42仅被装配在PCB 34的一侧上，因此PCB 34的下表面和后表面可以包括铜或其他导电层，以形成下滑动部分22b的接地面。在多层PCB 34的情况下，应该意识到，接地面可以是PCB 34的内部层。因此，本实施方式中省略了接地面46。

此外，移动电话20’和之前实施方式的不同之处在于：利用了与槽56不同的装置来提供上滑动部分22a与下滑动部分22b之间的可滑动接合。尽管在图9-11中未示出，但是用于提供可滑动接合的这种装置可以是滑盖中常规使用的任何类型的装置。例如，可以利用诸如美国专利No.7,012,571中描述的滑轨接合。另选的是，可以使用任何其他已知装置。

因为本实施方式中省略了接地面46，所以提供了用于提供下滑动部分22b的接地面与上滑动部分22a的接地面之间的接地连接部的另一装置。例如，导电柱64被定位在由PCB 34形成的接地面的其中一个边缘处。柱64连接到PCB 34的接地面，并朝向上滑动部分延伸。柱64的顶端包括通过PCB 32的下表面或后表面上的接地面而与上滑动部分接合的滑动按钮触点。随着上滑动部分和下滑动部分彼此相对滑动，滑动按钮可以弹性受载，以在各个接地面之间提供安全的电连接。

参照图11，再次注意，容纳在下滑动部分22b中的天线40一般被定位成与接地面的边缘60横向相邻，在此情况下接地面形成在PCB 34的下表面上。同样，将电路42中包括的无线电收发机耦接到天线40的天线馈电点44一般位于下接地面的边缘60的中央(例如，与边缘60相邻的边缘之间近似等距处)。同时，将下滑动部分接地面电气连接到上滑动部分的接地面的接地连接部64再次被形成在接地面的与边缘60相邻的其中一个边缘处。

因此，同样借助于位于下接地面的边缘的中央(即更接近中央而不是边缘)的天线馈电点44，结合形成在其中一个边缘处的接地连接部，发明人已经发现，即使在超薄型中，这种天线也可提供出色的宽带性能。低带谐振受这里描述的构造的影响最大，因为其很大程度上依赖于接地面的长度和电流在结构中流动的方式。因此，通过在上和下接地面与从中央馈电的天线40之间仅一侧接地，电流流过上和下滑动部分的接地面，从而产生了最优的低带谐振(由此产生了良好的天线效率和较低的失配)。

例如，图12-15图示了针对根据图9-11的实施方式的天线40的回波损耗(图12)、天线和辐射效率(图13)、VSWR标绘图(图14)以及史密斯圆图(图15)。如所示出的，天线40在约850MHz处能够有超过50％的效率。此外，天线40在850、900、1800、1900以及2100MHz频带下提供了超过50％的辐射效率。于是，本发明的天线构造又提供了出色的宽带响应，并在移动电话使用的至少五个不同频带中提供了良好的性能。

鉴于以上说明，可以意识到本发明提供了这样一种电子设备，该电子设备包括具有全尺寸和良好低带性能的天线构造。

这里涉及的术语“电子设备”包括便携式无线通信装备。这里也称为“移动无线终端”的术语“便携式无线通信装备”包括诸如移动电话、寻呼机、通信器的所有装备，例如电子记事本、个人数字助理(PDA)、智能电话等。

尽管已经针对特定优选实施方式示出并描述了本发明，但是很明显，阅读并理解本说明之后，本领域技术人员将会想到其等同物和修改。例如，上面的示范实施方式将上接地面描述为上PCB 32的一部分。然而，应该意识到，本发明的另选实施方式可以包括与上PCB 32物理分离的上接地面，并且例如由与图3-6的实施方式中的接地面46类似的薄金属片来形成。这里利用的对“上印制电路板和上接地面”的引用既指代作为上印制电路板的其中一层的上接地面，又指代与上印制电路板分开的上接地面。

本发明包括所有这些等同物和修改，并且仅由所附权利要求书的范围来限定。

Claims

1、一种电子设备，该电子设备包括：

包括上滑动部分和下滑动部分的外壳，该上滑动部分和该下滑动部分以可滑动方式接合，以允许它们之间沿滑动轴相对滑动；

容纳在该上滑动部分内的上印制电路板和上接地面，该上印制电路板上装配有电路；

容纳在该下滑动部分内的下印制电路板和下接地面，该下印制电路板上装配有另外的电路；

该外壳内用于经由该电子设备来发射/接收通信信号的无线电发射机或接收机中的至少一个；

容纳在该下滑动部分内的天线，该天线一般与该下接地面的第一边缘横向相邻；

天线馈电点，用于将该无线电发射机或接收机中的所述至少一个耦接到该天线，该天线馈电点一般位于该下接地面的第一边缘的中央；以及

接地连接部，用于将该下接地面的与第一边缘相邻的第二边缘电连接到该上接地面的边缘。

2、根据权利要求1所述的电子设备，其中所述下接地面包括插设在所述下印制电路板与所述上印制电路板之间的导电片。

3、根据权利要求2所述的电子设备，其中所述导电片包括与所述上印制电路板的相对边缘相接合以提供可滑动接合的一对导槽。

4、根据权利要求3所述的电子设备，其中所述一对导槽中的一个充当所述接地连接部。

5、根据权利要求4所述的电子设备，其中所述上接地面包括所述上印制电路板的金属层。

6、根据权利要求3所述的电子设备，其中所述接地连接部包括滑动按钮触点，该滑动按钮触点从所述下滑动部分延伸，并与所述上滑动部分中的所述上接地面相接合。

7、根据权利要求1所述的电子设备，其中所述下印制电路板占据了所述下滑动部分沿所述滑动轴的长度的一少半，并且该电子设备还包括插设在所述下印制电路板与所述上印制电路板之间的导电片，所述导电片占据了所述下滑动部分沿所述滑动轴的长度的一多半。

8、根据权利要求7所述的电子设备，其中所述天线占据了所述下滑动部分沿所述滑动轴的未被所述导电片占据的剩余长度的大部分。

9、根据权利要求1所述的电子设备，其中所述上接地面包括所述上印制电路板的金属层。

10、根据权利要求1所述的电子设备，其中所述下印制电路板占据了所述下滑动部分沿所述滑动轴的长度的至少一半，并且所述下接地面包括所述下印制电路板的金属层。

11、根据权利要求10所述的电子设备，其中所述上接地面包括所述上印制电路板的金属层。

12、根据权利要求11所述的电子设备，其中所述接地连接部包括滑动按钮触点，该滑动按钮触点从所述下滑动部分延伸，并与所述上滑动部分中的所述上接地面相接合。

13、根据权利要求10所述的电子设备，其中所述天线占据了所述下滑动部分沿所述滑动轴的未被所述下印制电路板占据的剩余长度的大部分。

14、根据权利要求1所述的电子设备，其中所述天线包括弯曲的单极天线。

15、根据权利要求1所述的电子设备，其中所述天线在约850MHz下提供了大于50％的效率。

16、根据权利要求1所述的电子设备，其中所述天线在850、900、1800、1900和2100MHz频带下提供了大于50％的辐射效率。

17、根据权利要求1所述的电子设备，其中所述无线电发射机或接收机中的所述至少一个包括移动电话收发机，并且所述电子设备用作移动电话。

18、根据权利要求17所述的电子设备，该电子设备还包括容纳在所述上滑动部分内并设置在所述上印制电路板上的液晶显示器。

19、根据权利要求18所述的电子设备，该电子设备还包括容纳在所述下滑动部分内的电池。