CN101836326A

CN101836326A - 利用电子装置外壳的天线系统及包括该天线系统的电子装置

Info

Publication number: CN101836326A
Application number: CN200880112379A
Authority: CN
Inventors: 柳秉勳; 成元模; 梁墓根
Original assignee: EMW Co Ltd
Current assignee: Kespion Co Ltd
Priority date: 2007-10-23
Filing date: 2008-07-17
Publication date: 2010-09-15
Also published as: WO2009054600A1; EP2212968A1; US20100207826A1; KR20090040939A; JP2011501498A; KR100937746B1

Abstract

本发明提供利用电子装置外壳的天线系统及包括上述天线系统的电子装置。天线系统，包括：电子装置的第一外壳，其由导电性材料制作而成并连接于接地面；第二外壳，为与上述第一外壳相隔预定距离而设并由导电性材料制作而成的电子装置的第二外壳，而其一端与第一供电元件连接。第一外壳和上述第二外壳，通过从第二外壳的一端相隔预定间距而设的第一连接元件相互连接。天线系统可通过确保较宽的放射体提高天线效率，而且无需其他的元件而将电子装置的外壳作为天线使用，达到装置小型化的目的。

Description

利用电子装置外壳的天线系统及包括该天线系统的电子装置

技术领域

本发明涉及利用电子装置外壳的天线系统及包括该天线系统的电子装置，尤其是将由金属材料制作而成的外壳用作天线发射体的天线系统及包括该天线系统的电子装置。

背景技术

笔记本电脑、便携式电话、PDA等各种形式的电子装置，包括用于保护内部电路并形其外观的外壳。外壳的形状及结构根据终端的形式有所不同，但最近广为使用的电子装置具有包括通过合页相连的上下部两个外壳的折叠结构。

下面，结合图1对具有折叠结构的电子装置的实例进行说明。图1的(a)为笔记本电脑示意图，而图1的(b)为便携式电话示意图。一般的笔记本电脑包括上部主体120和下部主体，而这些通过合页150可折叠地结合在一起。在上部主体120上设置LCD等显示装置140，以向用户提供画面，而在上部主体120内部，可内置驱动显示装置140所需电路。在通过合页150与上部主体120连接的下部主体110上，设置按键130、触摸板170等输入装置，以接收用户的输入，而在其内部内置包括CPU等的主电路板。与此相似，图1(b)所示的便携式电话，也包括设置显示装置140的上部主体120和设置按键130的下部主体110，而这些通过合页150可折叠地结合在一起。除此之外，在下部主体110上，还可包括用于接收用户的声音的麦克风160。

上部主体120和下部主体110，包括用于维持各自的外形并保护内部元件的外壳。一般而言，外壳使用合成树脂材料，但最近金属材料的使用变得越来越多。

在上述电子装置中，为使用移动通信服务或无线网络，必需包括用于收发无线信号的天线。在现有技术中，是通过单独形成天线之后，内置于电子装置内部，或通过电子装置外部的连接器连接天线的方式，将天线设置于电子装置。

但随着装置的多功能化趋势，需包含于装置内部的部件数量增加，但装置却变得越来越小，因此，装置的内部空间变得越来越窄。因此，在装置内部设置天线，降低装置内部空间的利用率，阻止装置的小型化发展。而且，若外壳的材质为金属，则天线性能因受金属的影响而大大降低。

若使用外置天线，因天线突出而影响装置的美观，即使以可拆卸的方式构成天线，因需另外携带天线而给用户带来不便，而且，在结合天线时，仍然具有外置天线中所存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，而提供一种在既不占用电阻装置内部空间，又妨碍装置的外观的同时，可收发无线信号的天线结构及利用上述天线的电子装置。

为达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种天线系统，包括：电子装置的第一外壳，其由导电性材料制作而成并连接于接地面；第二外壳，为与上述第一外壳相隔预定距离而设并由导电性材料制作而成的电子装置的第二外壳，而其一端与第一供电元件连接；第一连接元件，其从上述第二外壳的上述一端相隔预定间距而设并用于连接上述第一外壳和上述第二外壳。

上述第二外壳具有矩形形状，而上述矩形的长边长度，可为上述天线系统的共振波长的1/4以上。

较佳地，上述第二外壳的上述一端和上述第一连接元件之间的间距，设置成使上述天线系统在目标频带产生共振。另外，较佳地，上述第一外壳和上述第二外壳之间的间距，设置成使上述天线系统具有目标带宽。上述第一连接元件，可包括感应器。

上述第二外壳的另一端连接于第二供电元件，而上述天线系统，还可包括第二连接元件，其从上述第二外壳的上述另一端相隔预定间距而设并用于连接上述第一外壳和上述第二外壳。较佳地，在上述第一连接元件和上述第二连接元件之间，设置连接于上述接地面的信号线。

上述第一外壳和上述第二外壳可通过合页可折叠地结合在一起。

根据本发明的另一方面，提供一种具有无线通信功能的电子装置，其包括天线系统，包括：电子装置的第一外壳，其由导电性材料制作而成并连接于接地面；第二外壳，为与上述第一外壳相隔预定距离而设并由导电性材料制作而成的电子装置的第二外壳，而其一端与第一供电元件连接；第一连接元件，其从上述第二外壳的上述一端相隔预定间距而设并用于连接上述第一外壳和上述第二外壳。

上述第二外壳的另一端连接于第二供电元件，而上述天线系统，还可包括第二连接元件，其从上述第二外壳的上述另一端相隔预定间距而设并用于连接上述第一外壳和上述第二外壳。电子装置还可包括信号线，其设置于上述第一连接元件和上述第二连接元件之间并连接于上述接地面。

本发明可提供既不占用电阻装置内部空间，又妨碍装置的外观的天线及包括上述天线的电子装置。另外，本发明可无需其他天线元件，即可简便实现分集天线或多频天线系统。而且，因无需天线所占用的空间，可实现电子装置的小型化及设计的多样化目的。

附图说明

图1为现有电子装置示意图；

图2为本发明一实施例天线系统示意图；

图3为本发明一实施例天线系统的驻波比示意图；

图4为本发明另一实施例天线系统示意图；

图5为本发明另一实施例天线系统的S参数示意图；

图6为本发明又一实施例天线系统示意图；

图7为本发明一实施例电子装置结构块图。

具体实施方式

下面，结合附图对本发明具体实施例进行说明，但这仅为示例而非限制本发明。在本说明书中，电子装置是指便携式电话、PDA(Personal Data Assitant)、笔记本电脑及台式电脑等具有无线通信功能并包括外壳的所有装置。

图2为本发明一实施例天线系统示意图。本实施例天线系统，包括第一外壳210，及从第一外壳210相隔预定间距而设的第二外壳220。这些外壳210、220可由导电性材料，例如铝制作而成。

上述第一外壳210为包含于电子装置上部主体的外壳，在其内部可内置CUP(Central Processing Unit)、通信模块及扬声器等各种元件。第一外壳210连接于接地面，从而与电子装置的内部电路具有相同的电位。

第二外壳220从第一外壳210相隔预定间距而设，在一端，例如边缘222连接于供电元件230。因供电元件230还连接于第一外壳210，从而实际上连接于接地和第二外壳220之间。因此，根据基本的连接结构，第一外壳210和第二外壳220，具有与偶极天线类似的结构。

但是，因第一外壳210和第二外壳220的大小由电子装置的大小而定，因此，一般不具有可作为偶极天线工作的电长度。考虑到用于无线通信的频率范围在数百MHz至GHz之间，在外壳210、220为矩形的笔记本电脑的情况下，各长边的长度为作为一般偶极天线的一个放射体电长度的λ/4以上。

为解决这些问题，在从与第二外壳220的供电元件连接的一端222相隔预定间距的位置，设置用于连接第一外壳210和第二外壳220的连接元件240。因此，从连接供电元件230的一端222到连接元件240连接位置为止，因电流的流动产生相位变化，但连接元件240连接位置之后，因与接地面连接，从而形成同相位电路。因此，第一外壳210和第二外壳220将以类似于缝隙天线的方式工作，在实际上起到缝隙作用的从供电元件230连接位置222到连接元件240连接位置为止的外壳210、220上，主要产生电磁波放射。

在这些结构中，从一端222到连接元件240连接位置的间距D，对决定天线共振频率起到最重要的作用。通过使此间距D接近对目标共振频率的波长的1/4，以使天线在目标共振频率工作。另外，因第一外壳210和第二外壳220之间的间距W对天线的阻抗产生影响，因此，可通过调整间距W调整天线的带宽。但是，间距D和间距W各只对共振频率和带宽产生影响，而非单独决定天线特性，因此，为取得准确的天线特性，需对两者都进行微调，而这对于本领域技术人员而言是非常容易理解的。

另外，一般的电子装置，包括用于向设置于第二外壳220的显示装置传递信号的信号线250。信号线250也为信号的顺利传送而具备接地面。因此，为不妨碍上述缝隙天线的工作，信号线设置于连接元件240设置位置外侧。

本实施例天线系统，因将外壳210、220用作放射体，因此，较之现有天线，可确保很大的放射区域。因此，天线的增益好，实现宽频带特性。因放射区域的扩大，还具有减少SAR(Specific Absorption Ratio)及外部环境影响的效果。

另外，因无需设置其他天线元件，可提高点知装置内部空间的利用率，提高电子装置设计的自由性并实现小型化目的。而且，可消除金属材质的外壳对天线性能的影响。

虚拟实现上述本实施例天线并进行了模拟，而其结果如图3所示。模拟工具为CST公司的Microwave

，外壳大小为300×430mm²，到连接元件的间距D为50mm，而外壳之间的间距W为5mm。

天线系统的电路分布，实际电流在两个外壳210、220之间的缝隙部分最强，从而可知缝隙位置处的放射最大。另外，还可确认在外壳的左侧边缘部分也产生放射。

图3表示天线系统的电压驻波比(VSWR)。将目标频带设置为用于蓝牙TM或WiFiTM的2.4GHz，而且如图所示，可获得以VSWR＝2为标准的约700MHz的宽带宽。

图4为本发明另一实施例天线系统示意图。本发明天线系统，也包括连接于接地面的第一外壳510，及从第一外壳510相隔预定间距而设的第二外壳520。

第二外壳520的一端522连接于第一供电元件530，而在从一端522相隔预定间距的位置，设置第一连接元件540，以连接第一外壳510和第二外壳520。与之前的实施例相同，第一供电元件530设置于第一外壳51和第二外壳520之间。

另外，在第二外壳520的另一端524连接第二供电元件560，而在从另一端524相隔预定间距的位置，通过第二连接元件570连接第一外壳510和第二外壳520。同样，第二供电元件560也连接于第一外壳510。

如上所述，两个供电元件530、560各连接于第二外壳520的两端522、524，而两个连接元件540、570与上述供电元件相隔而连接于第一外壳510和第二外壳520，因此，本实施例天线系统包括两个天线。具体而言，从第一供电元件530连接位置到第一连接元件540为止的区域为第一天线缝隙，而从第二供电远近560连接位置到第二连接元件570为止的区域为第二天线缝隙。因此，本实施例天线系统，可作为分集(diversity)天线工作。与此不同，可通过以不同长度设置两个天线缝隙，具备各自不同的共振频率，而此时，可作为多频带天线系统工作。

使两个天线同时工作时，有必要确保两个天线之间的隔离(isolation)。为此，本实施例利用信号线550。因信号线550为传送信号而连接于接地面，因此，可利用信号线隔离两个天线。因此，通过将信号线550设置于第一连接元件540和第二连接元件570之间，较佳为电子装置的中央部，从而可在不妨碍天线工作的同时，隔离两个天线。

实际以如图3所示的条件实现天线并进行了模拟，而其结果如图5所示。如图所示，在根据S22参数所定的频带内，测得较低的S12参数值，从而表明确保了良好的隔离度。

另外，在确保目标共振频率上天线的工作时，有时存在外壳大小偏小的情况。例如，在便携式电话的情况下，外壳的长度可能不到λ/4。此时，可也应用本发明天线系统，而下面，结合图6说明与此相关的实施例。

图6所示的实施例，也包括连接于接地面的第一外壳710，及从第一外壳相隔而设的第二外壳720。第一外壳720的一端722连接于供电元件730，而供电元件730连接于第一外壳710之后接地。另外，第一外壳710和第二外壳720通过连接元件740，连接于从供电元件730的连接点相隔D间距的位置。

如上所述，本实施例天线的共振频率主要取决于间距D。但是，若外壳710、720的大小，尤其是连接元件740所连接的边的长度不够时，可能到不到目标共振频率。

为解决上述问题，本实施例将感应器作为连接元件740使用。若将感应器作为连接元件740，可通过感应器的相位迟延效果，延长实际电长度。因此，即使外壳710、720的大小有限，也可通过调整感应器的感抗，获得实际上延长间距D的效果，从而达到目标共振频率。可将感应器本身用作连接元件740，也可在连接元件740内包括感应器并还包括其他的元件。

根据本发明一实施例，提供应用上述实施例的天线系统的电子装置，而在下面，结合图7对其进行说明。

图7为本发明一实施例电子装置结构块图。电子装置大致包括上部主体820和下部主体810，并通过具备天线830具备无线通信功能。具体而言，电子装置可具备蓝牙TM、WiFiTM等近距离无线通信功能，也可使用GSM、PCS、HSDPA等移动通信服务。另外，天线也可接收DMB、MediaFLO、DVB-H等移动广播服务。

上部主体820上可设置LCD、PDP等显示装置822和用于驱动显示装置822的驱动电路824。这些显示装置822和驱动电路824通过金属材料的外壳被保护。

下部主体810上设置有控制包括CPU(Central Processing Unit)在内的全部系统的控制部814。控制部814通过运行操作系统(Operating System)、应用程序(ApplicationProgram)等各种程序，执行电子装置的各种功能。另外，控制部814与键盘、按键、鼠标、触摸板等输入装置812，驱动及控制输入装置812。来自输入装置812的输入信号，通过输入至控制部814提供控制部814运行程序所需信息，或调整控制部814的工作。

另外，控制部814与信号处理部816连接并进行通信。信号处理部816为编译/译解及适当变换信号，以使控制部814通过无线方式与外部的仪器及/或网络进行通信的装置，其通过天线830完成无线通信。具体而言，信号处理部816编译及调制来自控制部814的信号并通过天线830传送，而通过解调及译解通过天线830接收的信号控制控制部814。

包含于下部主体810的控制部814、输入装置812及信号处理部816，也通过金属材料的外壳被保护。

在上述装置中，天线830通过上部主体820和下部主体810的金属外壳来实现。即，利用相隔预定间距而设的两个金属外壳实现天线放射体，被那个通过上述外壳的连接调整天线的共振频率，从而实现可在所需频带共振的天线。天线830的结构实际上与上述实施例中所说明的天线相同，因此，在此不再赘述。

这样，通过利用电子装置的外壳实现天线830，扩大天线放射体面积，提高天线效率。而且，因无需其他天线元件，提高电子装置的内部空间利用率，达到电子装置的小型化目的。另外，可通过外壳的两端实现两个天线，从而可简便实现分集天线或多频带天线系统。

上述较佳实施例仅用以说明本发明，而非以上述说明和图示限制本发明之范围。本领域技术人员可在不脱离本发明的精神和范围内，对所述实施例进行修改或变形。尤其是，在上述实施例中，可替换第一外壳和第二外壳的功能，而这对于本领域技术人员而言是非常容易理解的。在本说明书中所说明的各功能块，可以电子电路、集成电路、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等已公开的各种元件实现，而且可各单独实现或整合一个以上的模块实现。在本说明书及权利要求书中，单独说明的结构等要素，只是功能上的区分，但在物理上可实现为一个部件，而说明为单一结构的部件等要素，也可通过多个要素的结合来实现。而且，本说明书中所说明的各种实施例，可独立实施，或适当地结合实施。因此，本发明的范围不限于所说明的实施例，而要通过所附权利要求书及等同物来决定。

Claims

1.一种天线系统，包括：

电子装置的第一外壳，其由导电性材料制作而成并连接于接地面；

第二外壳，为与上述第一外壳相隔预定距离而设并由导电性材料制作而成的电子装置的第二外壳，而其一端与第一供电元件连接；

第一连接元件，其与上述第二外壳的上述一端相隔预定间距而设并用于连接上述第一外壳和上述第二外壳。

2.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于：上述第二外壳具有矩形形状，而上述矩形的长边长度，为上述天线系统的共振波长的1/4以上。

3.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于：上述第二外壳的上述一端和上述第一连接元件之间的间距，被设置成使得上述天线系统在目标频带产生共振。

4.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于：上述第一外壳和上述第二外壳之间的间距，被设置成使得上述天线系统具有目标带宽。

5.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于：上述第一连接元件，包括感应器。

6.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于：上述第二外壳的另一端连接于第二供电元件，而上述天线系统，还包括第二连接元件，其与上述第二外壳的上述另一端相隔预定间距而设并用于连接上述第一外壳和上述第二外壳。

7.根据权利要求6所述的天线系统，其特征在于：在上述第一连接元件和上述第二连接元件之间，设置连接于上述接地面的信号线。

8.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于：上述第一外壳和上述第二外壳通过合页可折叠地结合在一起。

9.一种具有无线通信功能的电子装置，其包括天线系统，包括：

10.根据权利要求9所述的电子装置，其特征在于：上述第二外壳具有矩形形状，而上述矩形的长边长度，为上述天线系统的共振波长的1/4以上。

11.根据权利要求9所述的电子装置，其特征在于：上述第二外壳的上述一端和上述第一连接元件之间的间距，被设置成使得上述天线系统在目标频带产生共振。

12.根据权利要求9所述的电子装置，其特征在于：上述第一外壳和上述第二外壳之间的间距，被设置成使得上述天线系统具有目标带宽。

13.根据权利要求9所述的电子装置，其特征在于：上述第一连接元件，包括感应器。

14.根据权利要求9所述的电子装置，其特征在于：上述第二外壳的另一端连接于第二供电元件，而上述天线系统，还可包括第二连接元件，其与上述第二外壳的上述另一端相隔预定间距而设并用于连接上述第一外壳和上述第二外壳。

15.根据权利要求14所述的电子装置，其特征在于：电子装置还可包括信号线，其设置于上述第一连接元件和上述第二连接元件之间并连接于上述接地面。

16.根据权利要求9所述的电子装置，其特征在于：上述第一外壳和上述第二外壳通过合页可折叠地结合在一起。