CN102736686A - 一种移动电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种移动电子设备，包括：外壳，所述外壳至少包括金属材质的第一部分，所述第一部分至少包括相连接的第一金属面和第二金属面；缝隙天线，镂刻在所述第一部分，用于辐射信号，其中，所述缝隙天线包括：第一谐振支，具有一馈点，所述第一谐振支包括主体和末端，所述主体镂刻在所述第一金属面上，所述末端从所述主体延伸至所述第二金属面并且镂空所述第二金属面，所述第一谐振支形成四分之一波长缝隙天线，对应第一谐振点；通信模块，通过同轴电缆与所述缝隙天线在所述馈点处连接，用于提供所述信号。本发明解决了全金属外壳移动设备的天线实现问题，且能够有效减少3G天线的体积。

Description

一种移动电子设备
技术领域
本发明涉及便携电子设备的天线，特别是涉及一种在全金属外壳上设置缝隙天线的移动电子设备。
背景技术
全金属外壳笔记本是很多笔记本厂商一直以来追求的目标。目前的金属外壳笔记本都是采用两件式结构，即天线区域以外的部分采用金属材料，而安装用于无线通信的天线区域则采用塑料材料，这样的方案不仅加工复杂，成本昂贵，而且不易于ID(工业)设计，影响整体美观。
一些技术提出在金属外壳上开槽实现缝隙天线，并给出满足WLAN(Wireless LocalAreaNetwork，无线局域网)通信的天线结构。但对于3G(第三代通信技术)天线，由于其工作频率低，尺寸大，并且工作带宽要求宽，目前还没有在全金属外壳笔记本上实现3G天线的文献。
现有3G天线的解决方案1：微带馈电WWAN(无线广域网)缝隙天线
该方案的缺点是：(1)需要介质基板，增加成本，增加工艺复杂度；(2)定位精度要求高，工业量产良率低；(3)金属板为曲面时装配误差大；(4)体积大，不能应用于笔记本电脑。
现有3G天线的解决方案2：采用微带馈电方式的WWAN缝隙天线外置于塑料外壳笔记本之上；
该方案的缺点是：该方案是将一小块金属平板外置于塑料外壳之上，除具有微带馈电结构的缺点外，还不适用于全金属外壳笔记本。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种移动电子设备，解决全金属外壳移动设备的天线实现问题，且能够有效减少3G天线的体积。
为了实现上述目的，提供了一种移动电子设备，包括：
外壳，所述外壳至少包括金属材质的第一部分，所述第一部分至少包括相连接的第一金属面和第二金属面；
缝隙天线，镂刻在所述第一部分，用于辐射信号，其中，所述缝隙天线包括：
第一谐振支，具有一馈点，所述第一谐振支包括主体和末端，所述主体镂刻在所述第一金属面上，所述末端从所述主体延伸至所述第二金属面并且镂空所述第二金属面，所述第一谐振支形成四分之一波长缝隙天线，对应第一谐振点；
通信模块，通过同轴电缆与所述缝隙天线在所述馈点处连接，用于提供所述信号。
优选地，上述的移动电子设备中，所述缝隙天线还包括：
第二谐振支，镂刻在所述第一金属面上，所述第二谐振支的一部分与所述第一谐振支的所述主体的一部分共用，所述第二谐振支形成二分之一波长缝隙天线，对应第二谐振点；
第三谐振支，镂刻在所述第一金属面上，所述第三谐振支的一部分与所述第一谐振支的所述主体的一部分共用，所述第三谐振支形成另一个二分之一波长缝隙天线，对应第三谐振点，所述第二谐振点和所述第三谐振点共同用于展宽天线高频段带宽。
优选地，上述的移动电子设备中，所述第一谐振点为0.824～0.96GHz频段内的谐振点，所述第一谐振支的长度为所述第一谐振点所对应波长长度的四分之一，且在预定的范围内偏移。
优选地，上述的移动电子设备中，所述第二谐振点和所述第三谐振点为1.71～2.17GHz频段内的谐振点，所述第二谐振支和所述第三谐振支的长度为所述第二谐振点和所述第三谐振点所对应波长长度的二分之一，且在预定的范围内偏移。
优选地，上述的移动电子设备中，所述缝隙天线的缝隙中填充有非导电物质，所述非导电物质的介电常数大于1。
优选地，上述的移动电子设备中，
所述第一谐振支包括：顺序连接的第一部分、第二部分和第三部分；
其中，所述第一部分从左向右延伸，所述第二部分在所述第一部分的末端开始向右延伸，所述第三部分在所述第二部分的末端开始向上延伸，所述第三部分的末端形成所述第一谐振支末端，所述馈点位于所述第一部分。
优选地，上述的移动电子设备中，
所述第二谐振支包括：顺序连接的所述第一部分、第四部分和第五部分；其中，所述第四部分在所述第一部分的末端开始向上延伸，所述第五部分在所述第四部分的末端开始向左延伸；
所述第三谐振支包括：顺序连接的所述第一部分、所述第二部分、第六部分、第七部分和第八部分；其中，所述第六部分在所述第二部分的末端开始向右延伸，所述第七部分在所述第六部分的末端开始向上延伸，所述第八部分在所述第七部分的末端开始向左延伸。
优选地，上述的移动电子设备中，所述通信模块通过同轴馈线在所述馈点处与所述缝隙天线相连接，所述同轴馈线的内导体和外导体分别焊接在所述缝隙天线的缝隙的两侧。
优选地，上述的移动电子设备中，所述移动电子设备为笔记本电脑，所述缝隙天线通过冲压、激光切割或铣削的方式镂刻在所述第一部分上，所述第一金属面垂直所述第二金属面或成一预定角度。
本发明实施例至少存在以下技术效果：
1)本发明实施例通过在外壳侧边开口的方式，镂空所述第二金属面，形成了四分之一波长缝隙天线，从而大大减少了3G天线面积。该3G天线可以是wwan缝隙天线，采用同轴电缆跨接馈电。
2)本发明实施例通过第二谐振支、第三谐振支的双分支设计，在高频实现双谐振点，从而展宽带宽。
3)本发明实施例中，缝隙天线直接镂刻在金属外壳上，为了确保天线辐射性能，缝隙天线全部或部分设计在显示屏与外壳之间的无遮挡区域。同轴电缆从金属外壳内侧跨接在缝隙结构两端。
4)本发明实施例中，缝隙结构中填充非导电物质，增加外壳强度，美化外观。
5)本发明实施例能够直接应用于全金属外壳笔记本产品，从而全金属外壳笔记本产品具有了以下好处：使全金属外壳笔记本具备3G通信功能；减小天线体积，实现多天线共存；节省天线采购成本；简化天线安装流程，降低工艺复杂度，避免由安装导致的误差；具有创新性的ID设计；简化了笔记本内部的机构设计。
附图说明
图1为本发明实施例提供的缝隙天线的原理结构图；
图2为本发明实施例提供的笔记本无遮挡区域示意图；
图3为本发明实施例提供的移动电子设备的结构图；
图4为本发明实施例提供的缝隙填充件在金属外壳内侧的结构图；
图5为本发明实施例提供的缝隙填充件反面的结构图；
图6为本发明实施例提供的3G天线的回波损耗图；
图7为本发明实施例提供的双天线结构图；
图8为本发明实施例提供的双天线隔离度曲线图；
图9为本发明实施例提供的另一3G缝隙天线结构图。
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。
缝隙天线是由金属面上的缝隙构成的天线。开在理想导电平板上的窄缝是偶极天线的对偶形式，所以缝隙天线的长度与偶极子相同，为λ/2。缝隙天线可用同轴线不对称馈电，同轴线的外导体接在金属板上，内导体跨接在缝的另一边，如图1所示。开在有限大导电面上的缝隙，必须考虑边缘绕射的影响，因此，在笔记本外壳上设计缝隙天线必须结合实际的应用环境联合仿真。
本发明实施例提出一种具有3G缝隙天线的移动电子设备(以笔记本电脑为例)，其具有全金属外壳，该3G缝隙天线设计在全金属笔记本外壳上方的无遮挡区域，或部分设计在无遮挡区域，笔记本无遮挡区域示意图如图2所示。通常笔记本揭掉显示屏的贴膜或去掉显示屏周围的边框，可以看到显示屏与笔记本A壳的相对位置。显示屏小于外壳尺寸，没有被显示屏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，后方为笔记本外壳材料。目前笔记本上的天线即安装在上述没有被显示屏遮挡区域。
图3为本发明实施例提供的移动电子设备的结构图，如图3所示，移动电子设备包括：
外壳，所述外壳至少包括金属材质的第一部分，所述第一部分至少包括相连接的第一金属面100(图3中为显示屏正面的边框)和第二金属面200(图3中为显示屏的顶面细边)；
缝隙天线，镂刻在所述第一部分，用于辐射信号，其中，所述缝隙天线包括：
第一谐振支，具有一馈点110，所述第一谐振支包括主体(图3中L1+L2)和末端(图3中L3)，所述主体镂刻在所述第一金属面100上，所述末端从所述主体延伸至所述第二金属面200并且镂空所述第二金属面，所述第一谐振支形成四分之一波长缝隙天线，对应第一谐振点；
通信模块，通过同轴电缆与所述缝隙天线在所述馈点处连接，用于提供所述信号。
可见，本发明实施例通过镂空所述第二金属面，形成了四分之一波长缝隙天线，从而大大减少了3G天线面积。
本发明另一实施例中，所述缝隙天线还包括：
第二谐振支(图3中L1+L4+L5)，镂刻在所述第一金属面上，所述第二谐振支的一部分(图3中L1)与所述第一谐振支的所述主体(图3中L1+L2)的一部分(图3中L1)共用，所述第二谐振支形成二分之一波长缝隙天线，对应第二谐振点；
第三谐振支(图3中L1+L2+L6+L7+L8)，镂刻在所述第一金属面上，所述第三谐振支的一部分(图3中L1+L2)与所述第一谐振支的所述主体(图3中L1+L2)共用，所述第三谐振支形成另一个二分之一波长缝隙天线，对应第三谐振点，所述第二谐振点和所述第三谐振点共同用于展宽天线高频段带宽。
所述第一谐振点为0.824～0.96GHz频段内的谐振点，所述第一谐振支的长度为所述第一谐振点所对应波长长度的四分之一，且在预定的范围内偏移。所述第二谐振点和所述第三谐振点为1.71～2.17GHz频段内的谐振点，所述第二谐振支和所述第三谐振支的长度为所述第二谐振点和所述第三谐振点所对应波长长度的二分之一，且在预定的范围内偏移。
所述缝隙天线的缝隙中填充有非导电物质，所述非导电物质的介电常数大于1。
所述第一谐振支包括：顺序连接的第一部分(图3中L1)、第二部分(图3中L2)和第三部分(图3中L3)；
其中，所述第一部分从左向右延伸，所述第二部分在所述第一部分的末端开始向右延伸，所述第三部分在所述第二部分的末端开始向上延伸，所述第三部分的末端形成所述第一谐振支末端，所述馈点位于所述第一部分。
所述第二谐振支包括：顺序连接的所述第一部分(图3中L1)、第四部分(图3中L4)和第五部分(图3中L5)；其中，所述第四部分在所述第一部分的末端开始向上延伸，所述第五部分在所述第四部分的末端开始向左延伸；
所述第三谐振支包括：顺序连接的所述第一部分(图3中L1)、所述第二部分(图3中L2)、第六部分(图3中L6)、第七部分(图3中L7)和第八部分(图3中L8)；其中，所述第六部分在所述第二部分的末端开始向右延伸，所述第七部分在所述第六部分的末端开始向上延伸，所述第八部分在所述第七部分的末端开始向左延伸。
所述通信模块通过同轴馈线在所述馈点处与所述缝隙天线相连接，所述同轴馈线的内导体和外导体分别焊接在所述缝隙天线的缝隙的两侧。所述缝隙天线通过冲压、激光切割或铣削的方式镂刻在所述第一部分上，所述第一金属面垂直所述第二金属面或成一预定角度。
本发明实施例的移动电子设备，可以为笔记本电脑、手机、PDF等等。图3中，为全金属外壳的笔记本电脑，其中，将缝隙天线的末端从笔记本外壳上边沿打通，形成与单极天线对应的λ/4缝隙谐振支，从而使缝隙天线的长度从λ/2减小了一半，大大缩短了天线尺寸。
图3中L1加L2加L3对应的缝隙支构成了3G天线低频段0.824～0.96GHz的谐振支，其总长度约为λ0.9G/4。上边沿开槽的方式不但有效的减小了天线的尺寸，同时还有利于增加天线的带宽，本发明实施例给出的3G天线完全能够满足回波损耗小于-7dB以下0.824～0.96GHz的带宽要求，有效的改善了λ/2缝隙天线所对应的窄带特性。
本发明实施例在实现λ/4谐振同时，引入了两个λ/2缝隙，用以实现3G天线高频段1.71～2.17GHz谐振，一支为L1+L4+L5对应的缝隙，另一支为L1+L2+L6+L7+L8对应的缝隙，两个缝隙的长度分别为1.71～2.17GHz频带内的两个谐振点对应波长的二分之一，通过调整两个缝隙的长度，使两个谐振点所产生的频带在回波损耗小于-7dB以下相交，由于工业上对于3G天线的频带宽度要求通常为回波损耗小于-7dB对应的带宽，因此上述双点谐振的方法有效的展宽了3G天线高频的带宽，满足3G通信的要求。因此，本发明实施例提出的3G天线设计，包含WWAN天线所涵盖五个工作频段(CDMA/GSM/DCS/PCS/UMTS)，且具有体积小、易加工等特点，能够应用于全金属外壳笔记本，实现3G通信。
本发明实施例中的λ/4缝隙和两个λ/2缝隙具有同一个馈电点110，馈电位置为图3中三角标示处。同轴馈线直接跨接在缝隙两端，即同轴馈线内导体与外导体分别焊接在缝隙两侧。
为了增加金属外壳的强度，本发明实施例采用非导电物质填充镂空的缝隙。由于非导电物质具有大于1的介电常数，因此减小了天线的有效波长，一定程度上减小了天线的尺寸。
本发明实施例给出的3G缝隙天线是在笔记本真实环境中设计，考虑了结构件和显示屏的影响，并根据量产加工要求进行了结构优化，能够直接应用于金属外壳笔记本产品中。图4为缝隙填充件在金属外壳内侧的结构，包含了拐角的boss(枢转凸圆)柱和上边沿的机构卡口。图5为缝隙填充件反面的结构，突出的结构用于填充缝隙，突出结构所在的曲面与金属外壳内侧紧密贴合，用于固定填充件。上述填充件均为非导电材料。可以通过NMT(金属与塑胶纳米化结合技术)方式实现与金属外壳贴合，或采用其他方式。
图6为该3G天线的回波损耗。该天线也可以应用于多天线系统，图7、图8分别为双天线结构图和双天线隔离度曲线。
该3G缝隙天线结构可以进行一定的变形，可部分位于无遮挡区域，缝隙的结构和位置也可以发生变化。图9为另一3G缝隙天线结构，该天线把部分缝隙(图9中L9)弯折至金属外壳侧边，从而减小天线在上边沿占用的空间。该结构也经过实际测试，能够满足3G通信要求。
由上可知，本发明实施例具有以下优势：
1)本发明实施例通过在外壳侧边开口的方式，镂空所述第二金属面，形成了四分之一波长缝隙天线，从而大大减少了3G天线面积。该3G天线可以是wwan缝隙天线，采用同轴电缆跨接馈电。
2)本发明实施例通过第二谐振支、第三谐振支的双分支设计，在高频实现双谐振点，从而展宽带宽。
3)本发明实施例中，缝隙天线直接镂刻在金属外壳上，为了确保天线辐射性能，缝隙天线全部或部分设计在显示屏与外壳之间的无遮挡区域。同轴电缆从金属外壳内侧跨接在缝隙结构两端。
4)本发明实施例中，缝隙结构中填充非导电物质，增加外壳强度，美化外观。
5)本发明实施例能够直接应用于全金属外壳笔记本产品，从而全金属外壳笔记本产品具有了以下好处：使全金属外壳笔记本具备3G通信功能；减小天线体积，实现多天线共存；节省天线采购成本；简化天线安装流程，降低工艺复杂度，避免由安装导致的误差；具有创新性的ID设计；简化了笔记本内部的机构设计。
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 (9)

1.一种移动电子设备，其特征在于，包括：
外壳，所述外壳至少包括金属材质的第一部分，所述第一部分至少包括相连接的第一金属面和第二金属面；
缝隙天线，镂刻在所述第一部分，用于辐射信号，其中，所述缝隙天线包括：
第一谐振支，具有一馈点，所述第一谐振支包括主体和末端，所述主体镂刻在所述第一金属面上，所述末端从所述主体延伸至所述第二金属面并且镂空所述第二金属面，所述第一谐振支形成四分之一波长缝隙天线，对应第一谐振点；
通信模块，通过同轴电缆与所述缝隙天线在所述馈点处连接，用于提供所述信号。
2.根据权利要求1所述的移动电子设备，其特征在于，所述缝隙天线还包括：
第二谐振支，镂刻在所述第一金属面上，所述第二谐振支的一部分与所述第一谐振支的所述主体的一部分共用，所述第二谐振支形成二分之一波长缝隙天线，对应第二谐振点；
第三谐振支，镂刻在所述第一金属面上，所述第三谐振支的一部分与所述第一谐振支的所述主体的一部分共用，所述第三谐振支形成另一个二分之一波长缝隙天线，对应第三谐振点，所述第二谐振点和所述第三谐振点共同用于展宽天线高频段带宽。
3.根据权利要求1所述的移动电子设备，其特征在于，所述第一谐振点为0.824～0.96GHz频段内的谐振点，所述第一谐振支的长度为所述第一谐振点所对应波长长度的四分之一，且在预定的范围内偏移。
4.根据权利要求2所述的移动电子设备，其特征在于，所述第二谐振点和所述第三谐振点为1.71～2.17GHz频段内的谐振点，所述第二谐振支和所述第三谐振支的长度为所述第二谐振点和所述第三谐振点所对应波长长度的二分之一，且在预定的范围内偏移。
5.根据权利要求2、3或4所述的移动电子设备，其特征在于，所述缝隙天线的缝隙中填充有非导电物质，所述非导电物质的介电常数大于1。
6.根据权利要求5所述的移动电子设备，其特征在于，
所述第一谐振支包括：顺序连接的第一部分、第二部分和第三部分；
其中，所述第一部分从左向右延伸，所述第二部分在所述第一部分的末端开始向右延伸，所述第三部分在所述第二部分的末端开始向上延伸，所述第三部分的末端形成所述第一谐振支末端，所述馈点位于所述第一部分。
7.根据权利要求6所述的移动电子设备，其特征在于，
所述第二谐振支包括：顺序连接的所述第一部分、第四部分和第五部分；其中，所述第四部分在所述第一部分的末端开始向上延伸，所述第五部分在所述第四部分的末端开始向左延伸；
所述第三谐振支包括：顺序连接的所述第一部分、所述第二部分、第六部分、第七部分和第八部分；其中，所述第六部分在所述第二部分的末端开始向右延伸，所述第七部分在所述第六部分的末端开始向上延伸，所述第八部分在所述第七部分的末端开始向左延伸。
8.根据权利要求5所述的移动电子设备，其特征在于，
所述通信模块通过同轴馈线在所述馈点处与所述缝隙天线相连接，所述同轴馈线的内导体和外导体分别焊接在所述缝隙天线的缝隙的两侧。
9.根据权利要求5所述的移动电子设备，其特征在于，所述移动电子设备为笔记本电脑，所述缝隙天线通过冲压、激光切割或铣削的方式镂刻在所述第一部分上，所述第一金属面垂直所述第二金属面或成一预定角度。
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