CN103311666B - 一种电子设备天线装置及具有该天线装置的电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电子设备天线装置，所述电子设备具有多个内部金属构件，采用所述内部金属构件作为天线本体，且作为天线本体的所述内部金属构件与所述电子设备的金属壳体之间设置有高介电常数材料层。优选地，所述内部金属构件具体为电子设备可折叠结构用的内置转轴和/或转轴底座，所述高介电常数材料层设置在所述转轴和/或转轴底座与所述金属壳体之间。该电子设备的天线装置在满足天线使用功能的基础上，可有效减少天线的高度和外周间距等空间要求，符合电子设备超轻超薄化设计的发展趋势。在此基础上，本发明还提供一种具有该天线装置的电子设备。

Description

一种电子设备天线装置及具有该天线装置的电子设备

技术领域

本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种电子设备天线装置及具有该天线装置的电子设备。

背景技术

伴随着科技的发展及应用需求的逐步提高，小型化、集成化电子设备不断推陈出新，超轻超薄设计逐渐成为发展趋势，由此要求构成零部件体积越小越好。显然，对于收、发信号的天线装置同样需要满足轻薄的设计要求。

众所周知，受自身工作原理的限制，天线的布置需要一定的高度或净空区域，通常情况下无法任意缩小，因此，导致一些超薄或全金属结构机型上的天线设计尤其困难。例如，现有技术所采用的偶极子、单极子或平板天线，都需要一定的高度或清地区域，较难实现轻薄化，同时无法适用于全金属包围的环境。

另一种方案是在敏感区域减少部件和壳体的厚度，以增加天线高度，并移动其它部件远离天线区域，但是，该方案的调整范围有限且影响部件和壳体的强度，天线的安装高度及与其它部件的距离均直接影响整机布置，例如，整机厚度或者堆叠方案等。显然，现有技术无法有效兼顾天线使用性能与其外形尺寸。

有鉴于此，亟待另辟蹊径针对现有电子设备的天线装置进行优化设计，在满足天线使用性能的基础上，为整机超轻超薄设计提供可靠保障。

发明内容

针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种电子设备的天线装置，在满足天线使用功能的基础上，可有效减少天线的高度和外周间距等空间要求，符合电子设备超轻超薄化设计的发展趋势。在此基础上，本发明还提供一种具有该天线装置的电子设备。

本发明提供的一种电子设备天线装置，所述电子设备具有多个内部金属构件，采用所述内部金属构件作为天线本体，且作为天线本体的所述内部金属构件与所述电子设备的金属壳体之间设置有高介电常数材料层。

优选地，所述内部金属构件具体为电子设备可折叠结构用的内置转轴和/或转轴底座，所述高介电常数材料层设置在所述转轴和/或转轴底座与所述金属壳体之间。

优选地，所述高介电常数材料层的两侧表面形状均与相配合的所述内部金属构件和金属壳体的结构形状相适配。

优选地，所述高介电常数材料层采用注塑工艺成形。

优选地，所述天线装置的馈入点与所述转轴底座连接，所述天线装置的接地形成于所述转轴底座和所述金属壳体之间。

优选地，采用具有电抗元件的印刷电路板调整所述天线装置的阻抗。

优选地，所述印刷电路板缠绕在所述转轴的外周表面，且与所述转轴实现电路连接。

优选地，所述印刷电路板采用高介电常数材料制成。

本发明提供的一种电子设备，具有收、发信号的天线装置，所述天线装置采用所述内部金属构件作为天线本体，且作为天线本体的所述内部金属构件与所述电子设备的金属壳体之间设置有高介电常数材料层。

优选地，所述电子设备为金属外壳笔记本电脑，所述笔记本电脑的基座与显示器之间采用内置的金属转轴实现铰接，所述转轴分别通过转轴底座与所述金属外壳连接；所述转轴和/或转轴底座作为天线本体，且所述高介电常数材料层设置在所述转轴和/或转轴底座与所述金属壳体之间。

优选地，采用具有电抗元件的印刷电路板调整所述天线装置的阻抗；且，所述印刷电路板缠绕在所述转轴的外周表面，并与所述转轴实现电路连接。

优选地，所述印刷电路板采用高介电常数材料制成。

本发明有效利用电子设备内部的金属元件作为天线本体，通过其它功能件来实现天线功能，使该内部金属原件兼具原有功能和天线功能；同时，在作为天体本体的内部金属构件与电子设备金属壳体之间设置有高介电常数材料层，以实现其有效绝缘，增加天线和其它部件之间的电距离。由此，在达到良好辐射效果的同时，可减少天线的高度和外周距离等空间要求，实现了隐藏式轻薄型天线，进而为电子设备的超轻超薄化提供了可靠保障。另外，基于高介电常数材料层的设置，可以根据需要选择不同的介电常数的选择，不改变壳体或天线本体结构即可实现不同电距离，从而辅助调试天线谐振频率。

此外，与设置专用天线本体的现有技术相比，本方案整机高度尺寸链中无需预留天线装配空间及其必要的净空区域，并且不需要减少专用天线本体敏感区域的相邻部件及壳体的厚度，完全规避了对部件和壳体强度的影响；甚至免除了移动其它部件远离天线区域的总体设计难度。

在本发明优选方案中，采用电子设备可折叠结构用的内置转轴和/或转轴底座作为兼具天线功能的内部金属构件。本方案将转轴和转轴底座作为天线本体，相比于音频模组、光驱等其他金属构件来说，一方面天线功能对共用内部金属元件的功能影响最小，另外更加易于设置高介电常数材料层。

在本发明的另一优选方案中，采用具有电抗元件的印刷电路板调整天线装置的阻抗，以进一步辅助调试天线谐振频率。此外，印刷电路板缠绕在转轴的外周表面，且与转轴实现电路连接，具有结构紧凑的特点。

本发明又一优选方案采用高介电常数较高的材料作为电路板基材，这样，缠绕于转轴上的印刷电路板除匹配调整天线阻抗外，还可以进一步减小转轴与金属壳体之间的电距离。

本发明所述天线装置可用于任何利用天线辐射和接收电磁波的电子设备，特别适用于笔记本电脑、平板电脑等。

附图说明

图1为具体实施方式所述笔记本电脑的打开状态示意图；

图2为图1的A部放大图。

图中：

基座10、金属壳体11、显示器20、转轴31、上部转轴底座32、下部转轴底座33、高介电常数材料层40、印刷电路板50。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种用于电子设备的天线装置，在满足天线使用功能的基础上，可有效减少天线的高度和外周间距等空间要求，符合电子设备超轻超薄化设计的发展趋势。下面结合说明书附图具体说明本实施方式。

不失一般性，本实施方式以笔记本电脑作为主体进行说明。

请参见图1，该为本实施方式所述笔记本电脑的打开状态示意图。该笔记本电脑的下部基座10和上部显示器20之间铰接，其金属壳体内设置有主板、内存、天线装置及音频模组等功能元件。为清楚示出本申请有关天线装置的具体结构，图1所示笔记本电脑示意图去除基座10C壳及显示器20B壳后形成，并且该图中未示出与天线装置之间无直接关联均功能元件。应当理解，上述未示出的功能元件均可以采用现有技术实现，故本文不予赘述。

为了满足笔记本电脑超薄超轻的设计要求，本方案针对天线装置进行了优化改进。与现有技术相同，该天线装置用于辐射和接收电磁波实现无线通信，工作过程中，通过较高增益的天线装置执行射频电能与电磁波能的转换，以进行信号辐射或者接收。然而，对于天线本体而言，基于天线电性能的指标要求，其工作原理决定了其需要一定的高度或净空区域，因此，本方案另辟蹊径选择其内部金属构件作为天线本体，且作为天线本体的内部金属构件与金属壳体之间设置有高介电常数材料层，以实现其有效绝缘，增加天线和其它部件之间的电距离。

内部金属构件的确定需要兼顾其原有功能及天线本体的使用要求，理论上来说，音频模组、光驱以及用于实现显示器与基座之间铰接折叠的内置转轴和转轴底座均可以作为天线本体使用。需要说明的是，将转轴和转轴底座作为天线本体，不会影响其连接显示器与基座实现两者铰接折叠的原有功能，同时由于转轴和转轴底座位于基体的外沿处，无需对其自身结构及相邻构件作大的调整，即可实现高介电常数材料层的设置。具体请一并参见图1和图2，其中，图2为图1的A部放大图。

沿转轴31的转动轴心线，连接显示器20与基座10的两个转轴31左、右对称设置。如图2所示，转轴31由枢接的两个枢接体组成，且两个枢接体分别通过上部转轴底座32和下部转轴底座33与显示器20和基座10连接固定，以实现笔记本电脑的折叠、打开操作。本方案中，基座10采用的是金属壳体11，故用于获得较高增益的高介电常数材料层40形成于金属壳体11与转轴31、下部转轴底座33之间；应当理解，若显示器20的壳体采用金属材质，则上部转轴底座32与显示器20壳体之间同样应当设置高介电常数材料层(图中未示出)。

进一步地，高介电常数材料层40的两侧表面形状均与相配合的转轴31、下部转轴底座33和金属壳体11的结构形状相适配，从而可最大限度减少天线装置的布置空间；该高介电常数材料层40优选采用模具注塑工艺成形，易于装配固定。此外，注塑填充的高介电常数材料层可配合各种结构实现任意的形状，同时对天线本体结构件的固定还起到辅助作用。经生产试制结果表明，以现有转轴至金属壳体距离为7mm为例，采用上述技术可以使得转轴31至金属壳体11的距离降至4mm。

另外，由于天线本体的高度或尺寸与其谐振频率对应的波长成一定比例，而电磁波在介电常数高的材料中传输时波长会因此缩短，且缩短程度与材料的介电常数相关，介电常数越高的材料对波长缩短程度越大。因此，实际设计中，若选用更高介电常数的材料可进一步减小该尺寸，使得天线装置占用更小的高度尺寸，从而满足整机尺寸需要。

实际上，可以根据天线装置敏感区域的不同选择不同介电常数的材质，可选介电常数区间为6～50；在天线热点区域选用高介电常数材质，从而不需要改变壳体或者天线本体结构即可实现不同的电距离，进而辅助调试天线谐振频率。当然，介电常数为6～50的高介电材料可以有多种选择，例如陶瓷材料等，本领域技术人员可以根据需要进行选择。

与设置专用天线本体的现有技术相比，本方案整机高度尺寸链中无需预留天线装配空间及其必要的净空区域，并且不需要减少专用天线本体敏感区域的相邻部件及壳体的厚度，完全规避了对部件和壳体强度的影响；甚至免除了移动其它部件远离天线区域的总体设计难度。

需要说明的是，根据天线装置实际电性能的要求，可以选择转轴31和/或上部转轴底座32和下部转轴底座33作为辐射和接收的天线本体，只要满足使用需要均在本申请请求保护的范围内。

另外，本方案所述天线装置的馈入点与转轴底座连接，且天线装置的接地形成于转轴底座和金属壳体11之间，即金属壳体11作为接地面优化调整天线阻抗。具有结构简单、可靠的特点。当然，也可以采用具有电抗元件的印刷电路板50调整天线装置的阻抗，由电容电感按需要求组成的电路，进而通过并接或串接一定阻抗的匹配网络达到进一步改善天线阻抗的目的。

优选地，印刷电路板50缠绕在转轴31的外周表面，且与转轴31实现电路连接。由于印刷电路板50可以贴装在转轴的任一面，并通过转轴31实现了电路连接，充分利用转轴31构件，无需增设新的功能元件，从物理空间的角度来看，具有结构紧凑的特点。具体而言，印刷电路板50的基材可以采用传统的玻璃纤维布FR4制成，也可以采用高介电常数较高的材料作为电路板基材，例如，如Rogers的6010和TMM10等。这样，缠绕于转轴31上的印刷电路板50除匹配调整天线阻抗外，还可以进一步减小转轴31与金属壳体之间的电距离。

如前所述，笔记本电脑内置的音频模组和光驱等具备金属结构的构件均可以作为天线本体使用，也就是说，只要能够实现辐射、接收即可满足天线装置的功能需要。特别地，作为最优方案应当兼顾内部金属构件的原有功能，是本申请的核心发明点之一，由于笔记本电脑折叠结构中的转轴和/或转轴底座的功能被干扰的概率较低，且设置高介电常数材料层不会对其主体结构及相邻构件作大的调整。因此，相比于音频模组、光驱等其他金属构件来说，选用笔记本电脑折叠结构中的转轴和/或转轴底座作为天线本体为最优方案。

除本实施方式所述笔记本电脑之外，本方案提供的天线装置还可以应用于任何利用天线辐射和接收电磁波的电子设备，例如，平板电脑等。

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 (6)

1.一种电子设备天线装置，所述电子设备具有多个内部金属构件，其特征在于，采用所述内部金属构件作为天线本体，且作为天线本体的所述内部金属构件与所述电子设备的金属壳体之间设置有高介电常数材料层；所述内部金属构件具体为电子设备可折叠结构用的内置转轴和/或转轴底座，所述高介电常数材料层设置在所述转轴和/或转轴底座与所述金属壳体之间；所述天线装置的馈入点与所述转轴底座连接，所述天线装置的接地形成于所述转轴底座和所述金属壳体之间；采用具有电抗元件的印刷电路板调整所述天线装置的阻抗；所述印刷电路板缠绕在所述转轴的外周表面，且与所述转轴实现电路连接。

2.根据权利要求1所述的电子设备天线装置，其特征在于，所述高介电常数材料层的两侧表面形状均与相配合的所述内部金属构件和金属壳体的结构形状相适配。

3.根据权利要求2所述的电子设备天线装置，其特征在于，所述高介电常数材料层采用注塑工艺成形。

4.根据权利要求1所述的电子设备天线装置，其特征在于，所述印刷电路板采用高介电常数材料制成。

5.一种电子设备，具有收、发信号的天线装置，且所述电子设备具有多个内部金属构件，其特征在于，所述天线装置采用所述内部金属构件作为天线本体，且作为天线本体的所述内部金属构件与所述电子设备的金属壳体之间设置有高介电常数材料层；所述电子设备为金属外壳笔记本电脑，所述笔记本电脑的基座与显示器之间采用内置的金属转轴实现铰接，所述转轴分别通过转轴底座与所述金属外壳连接；所述转轴和/或转轴底座作为天线本体，且所述高介电常数材料层设置在所述转轴和/或转轴底座与所述金属壳体之间；采用具有电抗元件的印刷电路板调整所述天线装置的阻抗；且，所述印刷电路板缠绕在所述转轴的外周表面，并与所述转轴实现电路连接。

6.根据权利要求5所述的电子设备，其特征在于，所述印刷电路板采用高介电常数材料制成。