CN101938032A

CN101938032A - 一种笔记本电脑的小型化天线及移动电子设备

Info

Publication number: CN101938032A
Application number: CN2009100880710A
Authority: CN
Inventors: 崔斌; 莫达飞
Original assignee: Lenovo Beijing Ltd
Current assignee: Lenovo Beijing Ltd
Priority date: 2009-07-01
Filing date: 2009-07-01
Publication date: 2011-01-05

Abstract

本发明实施例提供一种笔记本电脑的小型化天线及移动电子设备，其中，小型化天线包括：第一天线，提供第一模式的天线服务；第二天线，提供第二模式的天线服务，其中所述第一模式和所述第二模式不同；所述第一天线的接地支与所述第二天线的一辐射支相耦合。本发明实施例能提高复杂环境下天线的性能，并能在小型笔记本实现多天线系统的共存。

Description

一种笔记本电脑的小型化天线及移动电子设备

技术领域

本发明涉及笔记本电脑的天线，特别是涉及一种笔记本电脑的小型化天线及移动电子设备。

背景技术

目前，笔记本电脑的发展趋势是小型化、轻薄化和低成本，在小型化过程中无线通信方式的配备成了笔记本厂商头疼的问题，这是由于：随着天线数量的增多，各种天线在小型笔记本中的集成变得越来越困难，强行安装各种模式的天线会导致天线之间的互耦影响，严重降低天线的性能。

在实现本发明技术方案的过程中，发现现有技术至少存在以下缺陷，

现有的解决方案1：WWAN(wireless WAN，无线广域网)+WLAN(wirelessLAN，无线局域网)天线。目前的笔记本通常配备WLAN天线，一些新的机型增加了WWAN天线，但是由于笔记本小型化要求，可以放置天线的空间有限，并且由于目前的天线多为PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)天线，体积较大，所以不能在小空间内集成WWAN+WLAN+Wimax(WorldwideInteroperability for Microwave Access，微波存取全球互通)的MIMO(Multiple-Input Multiple-Out-put，多入多出)天线。

因此该方案的缺点是：不能使小机型的笔记本支持目前需要的所有天线模式。

现有的解决方案2：MID(moulded interconnect device模塑互连器件)工艺天线。采用三维模塑互连器件MID工艺加工手机天线已经比较成熟，它采用可被激光活化的特殊材料制作天线衬底，然后在衬底上用激光、电镀处理，加工出与衬底共形的三维天线。

该方案的缺点是：必须更换原材料，如果想直接把天线集成在笔记本外壳上，就必须采用特殊材料重新制作外壳，然后再在上面加工天线。增加成本和工艺复杂度。

因此，在小型笔记本中，如何使天线互不干扰，解决不同天线的集成问题，实现多天线系统的通用化，是有待解决的问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种笔记本电脑的小型化天线及移动电子设备，能提高复杂环境下天线的性能，并能在小型笔记本实现多天线系统的共存。

为了实现上述目的，一方面，提供了一种笔记本电脑的小型化天线，包括：

第一天线，提供第一模式的天线服务；

第二天线，提供第二模式的天线服务，其中所述第一模式和所述第二模式不同；

所述第一天线的接地支与所述第二天线的一辐射支相耦合。

优选地，上述的小型化天线中，所述第二天线的所述辐射支为低频辐射支，所述第一天线的接地支是与所述低频辐射支相耦合。

优选地，上述的小型化天线中，还包括：

第三天线，提供第三模式的天线服务，所述第三天线的接地支与所述第二天线的高频辐射支相耦合。

优选地，上述的小型化天线中，还包括：

第四天线，提供第四模式的天线服务；

第五天线，提供第五模式的天线服务；

所述第四天线的接地支与所述第五天线的低频辐射支相耦合。

优选地，上述的小型化天线中，所述第一天线、第二天线、第三天线、第四天线和第五天线按照从左到右的顺序排列；或者按照所述第一天线、第二天线、第四天线、第五天线和第三天线的顺序从左到右排列。

优选地，上述的小型化天线中，

所述第一天线为Wimax和WLAN的共用天线；

所述第二天线为WWAN天线；

所述第三天线为WLAN天线；

所述第四天线为Wimax和WLAN的共用天线；

所述第五天线为WWAN天线。

优选地，上述的小型化天线中，

所述第一天线的接地支延伸至所述第二天线的低频辐射支的下方；

所述第三天线的接地支延伸至所述第二天线的高频辐射支的下方；

所述第四天线的接地支延伸至所述第五天线的低频辐射支的下方。

另一方面，提供一种移动电子设备，包括：

外壳；

第一无线通信模块；

第二无线通信模块，所述第二无线通信模块与所述第一无线通信模块不同；

第一天线，与所述第一无线通信模块连接，至少包括接地支；

第二天线，与所述第二无线通信模块连接，至少包括一辐射支；

其中，所述第一天线的所述接地支与所述第二天线的所述辐射支相耦合，所述第一天线和所述第二天线设置在所述外壳上。

优选地，上述的移动电子设备中，所述第二天线的所述辐射支为低频辐射支，所述第一天线的接地支是与所述低频辐射支相耦合。

优选地，上述的移动电子设备中，所述外壳为非金属外壳；所述第一天线和所述第二天线为通过电镀或溅镀方式设置在所述非金属外壳上的金属镀层结构。

优选地，上述的移动电子设备中，所述金属镀层结构包括具有预定形状的第一金属层；所述第一金属层为通过镭雕工艺和退镀工艺在具有第一形状的第二金属层上形成的金属层；所述第二金属层通过电镀或溅镀工艺形成；所述第一形状与所述预定形状不同。

本发明实施例至少存在以下技术效果：

1)通过在小型笔记本电磁环境中联合设计，利用不同模式天线之间的互耦影响，提高复杂环境下天线的性能，同时增加相同模式天线间的隔离度，从而实现多天线系统共存于小型笔记本，解决了不同机型的天线不能共用的问题。

2)采用了三维天线结构设计，改善天线性能的同时，有效的减小了天线的体积，有助于多天线系统的小型化。可以在小型笔记本实现WWAN+WLAN+Wimax的MIMO通信；

3)耦合支的设计提高了天线性能；

4)具有多种天线，使笔记本天线系统的通用性更强，省去不同天线的采购、集成、认证等工作，简化设计流程；

5)天线采用贴铜皮、镭雕、电镀等方式直接加工在笔记本外壳上，实现了天线与笔记本外壳一体化，简化组装流程。

6)有利于工业设计，减少固定柱、定位标记等。

附图说明

图1为本发明实施例提供的小型化天线的结构图；

图2为图1的局部视图；

图3为第一天线(Wimax天线)在没有第二天线(WWAN天线)存在时的回波损耗曲线图；

图4为第一天线(Wimax天线)在有第二天线(WWAN天线)存在时的回波损耗曲线图；

图5为第二天线(WWAN天线)在没有第一天线(Wimax天线)存在时的回波损耗曲线图；

图6为第二天线(WWAN天线)在有第一天线(Wimax天线)存在时的回波损耗曲线图；

图7为第三天线(WLAN天线)在没有第二天线(WWAN天线)存在时的回波损耗曲线图；

图8为第三天线(WLAN天线)在有第二天线(WWAN天线)存在时的回波损耗曲线图；

图9为第二天线(WWAN天线)在没有第三天线(WLAN天线)存在时的回波损耗曲线图；

图10为第二天线(WWAN天线)在有第三天线(WLAN天线)存在时的回波损耗曲线图；

图11为双Wimax天线(第一天线和第四天线)在没有WWAN天线(第二天线)和WLAN天线(第三天线)存在时的回波损耗曲线图；

图12为双Wimax天线(第一天线和第四天线)在有WWAN天线(第二天线)和WLAN天线(第三天线)存在时的回波损耗曲线图；

图13为通常的笔记本外壳结构图；

图14为本发明只具有两个天线的实施例的结构图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对具体实施例进行详细描述。

图1为本发明实施例提供的小型化天线的结构图，如图所示，本发明实施例提供的笔记本电脑的小型化天线，包括：

第一天线110，提供第一模式的天线服务；

第二天线120，提供第二模式的天线服务；

所述第一天线110的接地支111与所述第二天线120的低频辐射支121相耦合。

本申请的方案，接地支和高频辐射支耦合可以；和低频辐射支耦合也可以。本申请以低频辐射支举例。

本发明实施例的小型化天线，还可以包括：

第三天线130，提供第三模式的天线服务，所述第三天线130的接地支131与所述第二天线120的高频辐射支122相耦合。

本发明实施例的小型化天线，还可以包括：第四天线140，提供第四模式的天线服务；第五天线150，提供第五模式的天线服务；所述第四天线140的接地支141与所述第五天线150的低频辐射支151相耦合。

由图1可以看出，所述第一天线110、第二天线120、第三天线130、第四天线140和第五天线150按照从左到右的顺序排列。该顺序并非必须的，也可以按照所述第一天线、第二天线、第四天线、第五天线和第三天线的顺序从左到右排列；或者将第二天线镜像放置，这样从左到右的顺序可以变成第三天线、第二天线、第一天线，第四天线、第五天线；当然第四天线和第五天线的顺序也可以镜像放置而改变顺序。

其中，所述第一天线110的接地支111延伸至所述第二天线120的低频辐射支121的下方；所述第三天线130的接地支131延伸至所述第二天线120的高频辐射支122的下方；所述第四天线140的接地支141延伸至所述第五天线150的低频辐射支151的下方。

其中，所述第一天线110为Wimax和WLAN的共用天线；

所述第二天线120为WWAN天线；

所述第三天线130为WLAN天线；

所述第四天线140为Wimax和WLAN的共用天线；

所述第五天线150为WWAN天线。

各天线馈电点位置分别如图1中的黑色圆点标示。为了有效利用空间，天线的部分辐射枝设计在笔记本上盖壳体内侧(液晶屏的上边框210)的边沿弯折面上211，与壳体平面垂直或者呈预定角度。

本发明实施例的小型化、高性能天线主要通过以下方法实现的。

1)利用不同制式天线之间的互耦来提高天线性能。

笔记本中不同天线通常分开设计，为了避免相互影响，天线之间要间隔一定距离，因此笔记本需要的天线越多，它为天线预留的空间就要越大，这也是小尺寸笔记本不能同时配备多种通信方式的原因。为了实现在小机型中配备多制式多天线系统，本发明实施例提出利用不同制式天线之间的互耦来提高天线性能的方案，该方案可以大大缩小天线需占用的空间，从而使小尺寸笔记本可以同时具备多种无线通信能力。

图2为图1的局部视图，如图所示，图中虚线为天线沿外壳内侧边沿弯折处。左侧第一天线110(Wimax天线)的接地支111延伸至第二天线120(WWAN天线)低频辐射支121的下方，耦合了WWAN天线的部分能量，同时改变了两根天线的电流分布。耦合支的存在可以引入新的谐振点，通过适当的调节延伸段的长度，能够实现带宽展宽的目的。

图3为第一天线(Wimax天线)在没有第二天线(WWAN天线)存在时的回波损耗曲线图；图4为第一天线(Wimax天线)在有第二天线(WWAN天线)存在时的回波损耗曲线图；从图中可以看出，图4的曲线明显在2.3GHz～2.7GHz，3.3GHz～3.8GHz，5.15GHz～5.85GHz三个频段引入了新的谐振点，从而使天线的带宽明显增宽。因此，耦合之后增加了第一天线的带宽。

对于第二天线(WWAN天线)，Wimax天线的接地支111与WWAN的低频段辐射121支耦合，对WWAN天线的带宽影响不大，对高频段的阻抗匹配有一定调节作用。图5为第二天线(WWAN天线)在不存在Wimax天线耦合时的回波损耗曲线图；图6为第二天线(WWAN天线)在存在Wimax天线耦合时的回波损耗曲线图；可见，耦合可以调节第二天线的高频段的阻抗。

对于第三天线(WLAN天线)，由于其接地支131位于第二天线(WWAN天线)高频辐射支122下面，耦合了辐射支122的部分能量，引入了新的谐振点，实现带宽的展宽。

第三天线在不存在和存在第二天线(WWAN天线)耦合情况的回波损耗曲线分别如图7、图8所示。图8中，在2.4-2.5GHz和5.15-5.85GHz频段附近出现了新的谐振点。可见，耦合之后增加了第三天线的带宽。

而对于第二天线(WWAN天线)而言，第三天线(WLAN天线)的耦合对第二天线的带宽影响并不大，图9、图10为第二天线(WWAN天线)不存在和存在第三天线(WLAN天线)耦合情况的回波损耗曲线。

对于小型化天线右侧的第四天线140和第五天线150，其布局与左侧类似，

第四天线140(Wimax天线)的接地支141耦合了第五天线(WWAN天线)辐射支151部分能量，在第四天线140的三个频段均引入新的谐振点，实现带宽展宽。而第五天线的回波损耗受第四天线的影响不大。

2)通过在相同制式的天线之间设置其它天线，增加相同制式天线之间的隔离度。

由于在两个Wimax天线(第一天线110和第四天线140)之间存在一个WWAN天线(第二天线120)和一个WLAN天线(第三天线130)，而WWAN(第二天线120)天线又位于Wimax天线(第一天线110)和WLAN天线(第三天线130)之间，Wimax天线和WLAN天线从WWAN天线耦合能量，在一定程度上增加了Wimax双天线之间的隔离度和三个WLAN天线之间的隔离度。Wimax天线和WLAN天线对WWAN天线的影响较小，WWAN双天线的隔离度变化不大。图11、图12为双Wimax天线(第一天线110和第四天线140)之间的隔离度在不存在和存在WWAN天线(第二天线120)和WLAN天线(第三天线130)情况的曲线。存在WWAN天线和WLAN天线时，Wimax双天线的隔离度在2.45GHz和5.5GHz分别增加了11dB和6dB。

在天线方向图方面，由于不同频率的天线相互穿插，相互之间存在反向和引向的作用，适当的调节天线之间的位置，可以改变不同模式天线的方向图指向，从而达到方向图优化的目的。

本发明实施例的整套天线通过铜皮加工、镭雕、电镀等工艺直接制作在笔记本上盖板内侧的表面上，两根Wimax天线、三根WLAN MIMO天线(两根与Wimax天线共用)、两根WWAN天线的联合设计再加上整个天线系统的三维立体结构，大大减小了天线占用的空间，实现了天线的小型化，同时提高了天线性能，增加了天线隔离度。

本发明实施例的小型化天线可以加工在笔记本的上盖板内侧，使小尺寸笔记本能够同时配备MIMO WLAN天线、双WWAN天线和双Wimax天线，增加无线通信功能，同时提高无线通信质量。

本发明实施例的小型化天线由于采用贴铜皮、镭雕、电镀等方式直接加工在笔记本外壳上，实现了笔记本外壳与天线的一体化，节省了天线的成本，免除了原来为天线安装而设计在外壳上的固定柱和标示，简化了ID(工业)设计。

可见，本发明实施例为了实现笔记本天线系统的一体化设计，使具备WWAN+WLAN+Wimax的紧凑型MIMO天线系统能够应用于各种机型，提出了一种具有各种天线的全天线系统的小型化天线，该小型化天线通过对多模多频天线的联合设计，结合笔记本实际电磁环境，实现两根WWAN天线、两根Wimax天线、三根WLAN天线(其中两根与Wimax天线共用)共存于小型笔记本中，且互不干扰，从而解决了不同天线的集成问题，实现多天线系统的通用化。另外，该小型化天线直接设计在塑料笔记本外壳上，利用了外壳平面及边沿实现三维立体设计，改善天线性能的同时，减小了天线体积，有利于笔记本小型化、轻薄化。

图14为本发明只具有两个天线的实施例的结构图。如图，笔记本电脑的小型化天线，包括：第一天线410，提供第一模式的天线服务；第二天线420，提供第二模式的天线服务，其中所述第一模式和所述第二模式不同；所述第一天线410的接地支411与所述第二天线420的低频辐射支421相耦合。

在图14的只具有两个天线的实施例的基础上，还可以增加：第三天线、第四天线和第五天线；所述第三天线的接地支与所述第二天线的高频辐射支相耦合，所述第四天线的接地支与所述第五天线的低频辐射支相耦合；所述第一通信模块为WLAN模块，还连接所述第三天线和第四天线；所述第二通信模块为WWAN模块，还连接所述第五天线。

在图14的只具有两个天线的实施例的基础上，还可以增加：第三天线、第四天线和第五天线；所述第三天线的接地支与所述第二天线的高频辐射支相耦合，所述第四天线的接地支与所述第五天线的低频辐射支相耦合；所述第一通信模块为Wimax模块，还连接所述第四天线；所述第二通信模块为WWAN模块，还连接所述第五天线；所述第三天线为不使用的天线。

另外，对于各天线的形成方式，可以通过电镀或溅镀的工艺形成在非金属的外壳上。例如，使用电镀或溅镀的工艺，在塑料外壳的一面或两面(如有需要)做出金属天线形状。如有必要，可采用镭雕等工艺进行细节调整。再通过RF电缆或RF接头把天线与无线模块连接起来即可。

天线的构成工艺，有两种方式：

1)通过电镀工艺直接镀成天线的形状；举例来讲，按照预定形状在非金属外壳上电镀一层金属，从而形成了具有该预定形状的第一金属层。所述第一金属层构成了金属天线。

2)a、先镀上一层金属；b通过镭雕工艺雕出天线的形状；c、通过退镀工艺将多余的部分去除！举例来讲，按照第一形状(例如，方形、圆形等)在非金属外壳上电镀一层金属，从而形成了具有第一形状的第二金属层。然后，在所述第二金属层上镭雕出所述预定形状，再将所述第二金属层上的除所述预定形状以外的金属退掉，从而形成具有该预定形状的第一金属层。所述第一金属层构成了金属天线。金属天线的形状并不严格限定，只要其是电镀在非金属外壳上，并能实现天线功能即可。所以，所述预定形状可以为多种，具体的可以为包括三个或多个平行并且连通的条形，或者包括一根回形条、或者为不规则形状的条形等等。

金属镀层还可以设置在非金属外壳的两面，例如，金属镀层包括：设置在所述非金属外壳一侧的非金属表面上的第一镀层；设置在所述非金属外壳另一侧的非金属表面上的第二镀层；所述第一镀层通过贯穿所述非金属外壳的通孔电连接所述第二镀层。

本发明并不局限于笔记本电脑，可以是移动电子设备，例如平板电脑、PDA(Personal Digital Assistant，个人数字助理)或者其他需要设置天线的无线通讯设备。

所述移动电子设备为笔记本电脑时，所述金属天线位于所述笔记本电脑的液晶显示器的背面，或者，所述金属天线位于所述的笔记本电脑的液晶显示器的正面，并且位于液晶屏幕的两侧或上边。

在本发明提供移动电子设备(便携设备)中形成金属天线的金属镀层可以镀在金属外壳的两个侧面上，从而形成了设置在所述非金属外壳一侧的非金属表面上(即第一侧面)的第一金属镀层；设置在所述非金属外壳另一侧的非金属表面上(即第二侧面)的第二金属镀层。举例来说，该便携设备包括：非金属外壳、第一金属天线、与该第一金属天线连接的第一无线通信模块、其中，该非金属外壳具有一容置空间和设置在该非金属外壳上的一通孔；第一金属天线具有一特定形状，该具有特定形状的第一金属天线包括辐射体、接地支以及馈点，所述具有特定形状的第一金属天线的第一部分由设置在所述非金属外壳的第一侧面的第一金属镀层构成，所述具有特定形状的第一金属天线的第二部分由设置在所述非金属外壳的第二侧面的第二金属镀层构成；所述馈点可以设置在所述通孔内，所述第一金属镀层通过所述通孔与所述第二金属镀层连接。所述第一无线通信模块通过电缆连接到所述馈点出

另一种实施方式，该便携设备包括：非金属外壳、第一金属天线、与该第一金属天线连接的第一无线通信模块，第四金属天线、与该第四金属天线连接的第四无线通信模块。其中，该非金属外壳具有一容置空间和设置在该非金属外壳上的一通孔；所述第一金属天线由设置在所述非金属外壳的第一侧面的第一金属镀层构成；所述第一无线通信模块设置在所述容置空间内与所述第一金属天线连接；所述第四金属天线由设置在所述非金属壳体的第二侧面的第二金属镀层构成；所述第四无线通信模块设置在所述容置空间内；所述第四无线通信模块通过所述通孔与所述第四金属天线连接。所述第一无线通信模块与所所述第四无线通信模块可以相同也可以不相同，当所述第一无线通信模块与所述第四无线通信模块相同时可以只用一个无线通信模块。以上的两种实施方式，在非金属外壳(塑料外壳)的两面都进行电镀形成了金属天线，从而扩展天线的频宽，并减小第一侧面对天线空间要求的压力。

由上可知，本发明实施例具有如下优势：

3)耦合支的设计提高了天线性能；

6)有利于工业设计，减少固定柱、定位标记等。

此外，本发明笔记本中的多制式天线通过电镀、镭雕、贴铜皮等工艺与笔记本外壳集成一体，在笔记本外壳内侧、无金属部件(如屏幕)遮挡区域集成小型化多天线系统。通常笔记本外壳结构如图13所示，揭掉屏幕的贴膜或去掉屏幕周围的边框，可以看到屏幕小于外壳尺寸，没有被屏幕覆盖的外壳区域一般是宽度为8～10mm的长条，这个区域的前方通常为塑料边框或塑料贴膜，后方为笔记本外壳。笔记本上的天线即安装在上述没有被屏幕遮挡区域。本发明采用电镀、镭雕、贴铜皮等工艺将多天线制作在笔记本外壳的无遮挡区域，实现天线零厚度和一次性加工，节省成本，简化安装流程。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种笔记本电脑的小型化天线，其特征在于，包括：

第一天线，提供第一模式的天线服务；

所述第一天线的接地支与所述第二天线的一辐射支相耦合。

2.根据权利要求1所述的小型化天线，其特征在于，所述第二天线的所述辐射支为低频辐射支，所述第一天线的接地支是与所述低频辐射支相耦合。

3.根据权利要求2所述的小型化天线，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求3所述的小型化天线，其特征在于，还包括：

第四天线，提供第四模式的天线服务；

第五天线，提供第五模式的天线服务；

5.根据权利要求4所述的小型化天线，其特征在于，

所述第一天线、第二天线、第三天线、第四天线和第五天线按照从左到右的顺序排列；或者按照所述第一天线、第二天线、第四天线、第五天线和第三天线的顺序从左到右排列。

6.根据权利要求5所述的小型化天线，其特征在于，

所述第一天线为Wimax和WLAN的共用天线；

所述第二天线为WWAN天线；

所述第三天线为WLAN天线；

所述第四天线为Wimax和WLAN的共用天线；

所述第五天线为WWAN天线。

7.根据权利要求4所述的小型化天线，其特征在于，

8.一种移动电子设备，其特征在于，包括：

外壳；

第一无线通信模块；

9.根据权利要求8所述的移动电子设备，其特征在于，所述第二天线的所述辐射支为低频辐射支，所述第一天线的接地支是与所述低频辐射支相耦合。

10.根据权利要求9所述的移动电子设备，其特征在于，

所述外壳为非金属外壳；

所述第一天线和所述第二天线为通过电镀或溅镀方式设置在所述非金属外壳上的金属镀层结构。

11.根据权利要求10所述的移动电子设备，其特征在于，

所述金属镀层结构包括具有预定形状的第一金属层；

所述第一金属层为通过镭雕工艺和退镀工艺在具有第一形状的第二金属层上形成的金属层；所述第二金属层通过电镀或溅镀工艺形成；所述第一形状与所述预定形状不同。