CN103367914B

CN103367914B - 移动终端的天线装置

Info

Publication number: CN103367914B
Application number: CN201310094755.8A
Authority: CN
Inventors: 严相珍; 金宰熙; 金锡虎; 金海渊; 方镇奎; 边俊豪; 薛炅文
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2013-03-22
Publication date: 2017-12-22
Anticipated expiration: 2033-03-22
Also published as: EP2645472B1; CN103367914A; KR20130110323A; US20130257662A1; EP2645472A1; US9882284B2; KR101928933B1

Abstract

提供了移动终端的天线装置，在具有金属材料壳体的移动终端中确保天线性能。移动终端的天线装置包括：天线模块，用于辐射电波；以及壳体，用于形成移动终端的外形，由金属材料制成，在金属材料的一部分中具有狭缝，电连接至天线模块和移动终端的接地中的每一个，并通过狭缝作为辐射器操作。

Description

移动终端的天线装置

技术领域

本发明涉及移动终端的天线装置。更具体地，本发明涉及移动终端的天线装置，用于确保具有使用金属材料构造的壳体的移动终端的天线性能。

背景技术

无线通信技术允许轻松地传送和共享多种数据，例如语音数据、图像数据和图片数据。随着这种无线通信技术快速发展，通信信息的种类越来越多样，并且以更高速度执行通信。

移动终端的趋势是具有轻薄形状和改进外观。此外，根据数字融合的趋势，移动终端已发展成为用于提供多种功能的复合型终端。例如，移动终端提供使用通信功能的服务如数字广播接收、全球定位系统(GPS)、蓝牙、射频识别(RFID)和移动商务。为了提供这些服务，移动终端包括至少一个天线。天线是用于向自由空间有效辐射电波或者从自由空间有效接收电波以执行无线通信的装置。

移动终端应该具有针对多种服务的多个天线，多种服务例如有位置检测、无线互联网以及在外国使用的漫游服务。天线性能一般与天线尺寸成比例。由于根据近来的趋势移动终端当前具有轻薄形状，所以存在如下问题：移动终端壳体的强度减弱。

为了提供金属材料的华丽精致感，同时解决壳体的强度问题，移动终端越来越多地由金属材料制成。然而，使用金属材料构造移动终端的壳体，这成为天线性能，特别是天线的辐射性能，劣化的主要因素，天线的辐射性能是无线通信的要素。

此外，对于具有轻薄形状的移动终端，当移动终端的壳体使用金属材料构造时，天线的安装空间可能不足，从而天线的辐射性能可能劣化。

因此，需要一种针对移动终端的天线装置的技术，在具有金属壳体的移动终端中确保辐射性能。

以上信息作为背景信息提供，仅用来帮助理解本公开。对于上述任何内容是否可作为关于本发明的现有技术没有任何判定也没有任何断言。

发明内容

本发明的方案在于解决至少上述问题和/或缺点并提供至少下述优点。因此，本发明一方面是提供移动终端的天线装置，在具有金属壳体的移动终端中确保辐射性能。

本发明的另一方面还提供使用金属壳体的天线装置，例如使用背面金属壳体作为辐射器。这里，当形成为屏幕的表面被称为正面时，背面金属壳体表示在与正面相对的背面中形成的壳体。

根据本发明的一方面，提供了一种移动终端的天线装置。天线装置包括：天线模块，用于辐射电波；以及壳体，用于形成移动终端的外形，所述壳体由金属材料制成，在金属材料的一部分中具有狭缝，电连接至天线模块和移动终端的接地中的每一个，并通过狭缝作为辐射器操作。

根据以下结合附图公开了本发明示例实施例的详细描述，本领域技术人员将更清楚本发明的其他方面、优点和突出特征。

附图说明

结合附图，根据以下详细描述，本发明的具体示例实施例的上述和其他方面、特征以及优点将更清楚，附图中：

图1是示出了根据本发明示例实施例的移动终端的分解透视图；

图2是示出了根据本发明示例实施例的移动终端的透视图，其中移除了正面壳体并分离了触摸屏面板(TSP)；

图3是示出了根据本发明示例实施例的移动终端的正视图，其中移除了正面壳体和TSP；

图4是示出了根据本发明示例实施例的图1移动终端中的背面金属壳体的透视图；

图5是示出了根据本发明示例实施例的图1移动终端的截面图；

图6是示出了根据本发明示例实施例的移动终端的分解透视图；

图7是示出了根据本发明示例实施例的图6移动终端的截面图；

图8是示出了根据本发明另一示例实施例的移动终端的分解透视图；

图9是示出了根据本发明示例实施例的图8移动终端的截面图；

图10到12是另外示出了根据本发明示例实施例的背面壳体的多种示例的移动终端截面图；以及

图13和14是示出了根据本发明示例实施例的移动终端的辐射性能的曲线。

在附图中，应该注意类似附图标记用于指示相同或类似的元件、特征和结构。

具体实施方式

以下参考附图的进行描述用于帮助全面理解由权利要求及其等价物限定的本发明的示例实施例。这种描述包括各种具体细节以帮助理解，但是这些细节应被认为仅仅是示例性的。因此，本领域普通技术人员应了解，在不脱离本发明的范围和精神的前提下，可以对本文描述的实施例做出各种变型和修改。此外，为了清楚和简要，省略了对公知功能和结构的描述。

以下描述和权利要求中使用的术语和词语不限于其书面含义，而是仅仅由发明人用来使得能够清楚而一致地理解本发明。因此，本领域技术人员应该清楚，以下对于本发明示例性实施例的描述仅用于说明的目的，而不用于限制由所附权利要求及其等价物限定的发明。

应理解，除非上下文明确指出，否则单数形式的“一”、“一种”和“该”包括复数对象。因此，例如对“组件表面”的引述包括对一个或多个这种表面的引述。

在以下描述中，辐射性能是指天线装置的发送和接收能力。即，辐射性能指示天线装置有效接收其他终端发送的信号的能力以及天线装置向自由空间有效发送信号的能力。

图1是示出了根据本发明示例实施例的移动终端的分解透视图。图2是示出了根据本发明示例实施例的移动终端的透视图，其中移除了正面壳体并分离了触摸屏面板(TSP)。图3是示出了根据本发明示例实施例的移动终端的正视图，其中移除了正面壳体和TSP。图4是示出了根据本发明示例实施例的图1移动终端中的背面金属壳体的透视图。图5是示出了根据本发明示例实施例的图1移动终端的截面图。

参照图1到5，根据本发明示例实施例的移动终端100包括正面壳体110、触摸屏面板120、显示器面板130、电路板140、电池150、天线模块160和背面壳体170。

背面壳体170与触摸屏面板120和正面壳体110一起形成移动终端100的外形。背面壳体170保护内部构件不受外部撞击。背面壳体170可以全部由金属材料(例如，铝，不锈钢(SUS)等)制成。

用于构造背面壳体170的金属材料不限于特定金属，而可以是能够执行辐射功能的任意金属。然而，不一定整个背面壳体170都是使用金属材料构造的。例如，背面壳体170可以包括金属材料和非金属材料(例如，塑料)。此外，如图1和2所示，背面壳体170可以包括移动终端100的侧面。备选地，正面壳体110可以包括侧面。此外，侧面壳体可以分离地存在。

背面壳体170可以包括从外部看到的外部壳体180、以及移除了外部壳体180而看到的内部壳体190。参照图4，外部壳体180具有用于容纳内部壳体190的容纳空间185。

为了更换电池150，可以将外部壳体180从移动终端100分离以及可以将其重新耦接至移动终端100。例如，外部壳体180用作电池盖，以更换电池。这种分离和重新耦接结构可以是能够实现分离和重新耦接的多种结构中任一种。由于分离和重新耦接结构采用公知技术，在此不再赘述。在具有内置电池的移动终端中，外部壳体180具有不易被用户从移动终端100分离的结构。例如，可以通过螺钉、固定片和胶合剂中的至少一种将外部壳体180耦接至移动终端100。

外部壳体180可以全部由金属材料制成，并电连接(或耦合)至天线模块160，并且为了用作天线模块160的辐射器，外部壳体180具有狭缝181。根据本发明示例实施例的天线模块160沿前向A辐射电波。此外，天线模块160电连接(或耦合)至外部壳体180以通过狭缝181沿后向B辐射电波。即，天线模块160使用其中狭缝180形成作为一个辐射器的外部壳体180来辐射电波。这里，如图1和2所示，前向A指示与正面壳体110对应的一侧，后向B指示与背面壳体170对应的一侧。

考虑到天线模块160的设计和安装位置，将狭缝181形成在外部壳体180的边沿处，如图1所示。狭缝181不限于图1所示位置，并可以形成在任意位置。例如，在图1中，狭缝181安装在背面壳体170的下端部分中，但是可以形成在背面壳体170的上端部分中、以及外部壳体180的中央、右侧面或左侧面。

狭缝181可以具有如图1所示的直线形，但是狭缝181的形式不限于此。当可以确保辐射性能时，狭缝181可以具有任意形式，例如十字形。此外，狭缝181的形式可以是表示产品标识的图像、符号或字符形式。在图1中，示出了一个狭缝181，但是可以形成多个狭缝。

为了防止异物通过狭缝181注入到移动终端100中，可以在狭缝181中填充非金属材料。即，外部壳体180包括其中形成有狭缝181的金属部分182、以及狭缝181中安装的非金属部分183。

非金属部分183可以通过与狭缝181的形状相对应注模(例如塑料)来形成。按照这种方式注模的非金属部分183安装在狭缝181中，与金属部分182一起形成外部壳体180。

非金属部分183的材料不限于特定非金属，可以是电波可以通过的任意材料。此外，制造非金属部分183的方法不限于注模。此外，为了统一颜色，非金属部分183的颜色可以与金属部分182的颜色相同。例如，当非金属部分183的颜色与产品标识颜色相同时，非金属部分183的颜色可以不同于金属部分182的颜色。

内部壳体190容纳在外部180的容纳空间185内。如图4所示，内部壳体190包括用于接纳触摸屏面板120、显示器面板130、电路板140、电池150和天线模块160的容纳空间195。

为了更换电池150，可以将内部壳体190从移动终端100分离以及可以将其重新耦接至移动终端100。内部壳体190可以全部由金属材料制成，并电连接(或耦合)至天线模块160。

如图1所示，内部壳体190的整体形状可以类似于外部壳体180的整体形状。具体地，为了用作天线模块160的辐射器，在内部壳体190中形成狭缝191。具体地，参照图1，狭缝191位于与外部壳体180的狭缝181对应的位置处(即，狭缝181的下部)。天线模块160电连接(或耦合)至外部壳体180和内部壳体190以通过狭缝181和191沿后向辐射电波。

在内部壳体190的狭缝191中填充非金属材料。即，内部壳体190包括其中形成有狭缝191的金属部分192、以及狭缝191中安装的非金属部分193。

非金属部分193可以通过与狭缝191的形状相对应注模(例如塑料)来形成。非金属部分193的材料不限于特定非金属，可以是电波可以通过的任意材料。此外，制造非金属部分193的方法不限于注模。

参照图1，天线模块160耦接至电路板140。天线模块160安装在内部壳体190的狭缝191的下面。天线模块160电连接(或耦合)至电路板140，根据电路板140中安装的控制器的控制来辐射电波，将接收的电波改变为电信号，并将电信号传输至电路板140。这里，在电路板140的正面，可以安装用于控制移动终端100的中央处理单元(CPU)、用于存储多种数据和程序的存储器、和用于管理电池150的功率的功率管理单元(PMU)。如图1所示，电池150位于电路板140的背面。电路板140一般安装在移动终端100内，并可以实现为印刷电路板(PCB)、印刷板组件(PBA)等之一。

天线模块160包括本体161、连接器162、供电图案163和辐射图案164。连接器162连接外部设备和移动终端100，即电路板140。连接器162可以例如是通用串行总线(USB)连接器，其电连接至电路板140并从天线模块160伸出，如图1所示。这种连接器162通过在外部壳体180和内部壳体190的边沿处形成的孔184和194外露。

天线模块160的本体161可以是绝缘材料，可以形成用于将供电图案163和辐射图案164电连接至电路板140的配线。本体161可以由多种材料中的任何材料(例如环氧树脂)或材料的组合制成。如图2和3所示，供电图案163和辐射图案164形成在同一行上，例如在本体161的正面处。此外，如图5所示，相比于辐射图案164的位置，供电图案163可以形成在相对较低的位置处。例如，供电图案163可以形成在本体161的背面处，辐射图案164可以形成在本体161的正面处。

供电图案163和辐射图案164可以由例如铜等金属材料制成。供电图案163和辐射图案164可以通过向本体161的正面贴覆铜箔并利用光刻工艺进行构图来形成。形成图案163和164的方法不限于此。

如图5所示，辐射图案164电连接(或耦合)至背面壳体170，背面壳体170电连接(或耦合)至电路板140的接地部分141，供电图案163电连接(或耦合)至电路板140的供电部分142。根据这种连接(或耦合)配置，当从电路板140通过接地部分141向供电图案163提供电流时，在供电图案163与辐射图案164之间发生耦合效应，从而通过辐射图案164辐射多频带电波。

例如，供电图案163与辐射图案164之间的分离距离可以是1mm，并且根据这种分离距离，可以辐射900MHz频带的电波和1.55GHz频带的电路。这里，要辐射的频带可以根据图案163和164的形状和尺寸以及分离距离而不同。此外，根据本示例实施例，在背面壳体170中形成狭缝，并且狭缝电连接(或耦合)辐射图案164和接地部分141。因此，背面壳体170用作天线模块160的另一辐射器并执行辐射电波的功能。即，背面壳体170通过在狭缝外围形成的电荷，在例如900MHz和1.55GHz等特定频带上谐振。

正面壳体110与触摸屏面板120和背面壳体170一起形成移动终端的外形。正面壳体110保护内部构件免受外部撞击。正面壳体110可以由金属或非金属制成。然而，为了沿正向A辐射电波，优选的是正面壳体110中位于天线模块160下部的区域111(下文中，辐射区域)由非金属材料制成。

虽然图中未示出，但是可以在辐射区域111中安装硬键(hard key)。这种硬键可以由金属材料制成，从而可以干扰电波的辐射。在辐射区域111中安装了硬键的移动终端中，辐射图案164可以位于未安装硬键的位置处。例如，当硬键安装在辐射区域111的中央时，辐射图案164可以安装在本体161正面处除了中央之外的左侧或右侧处。在辐射区域111中未安装硬键的移动终端中，辐射图案164的形状、尺寸和安装位置是自由的。

在图1到5中，背面壳体170形成为两个壳体，外部壳体180和内部壳体190。然而，背面壳体170的结构不限于此，可以形成为一个壳体。在根据本示例实施例的具有一个背面壳体的移动终端中，当将背面壳体从移动终端分离时，辐射器(即背面壳体)不存在，从而相比于背面壳体存在的情况，天线辐射性能相对劣化或者天线辐射性能无法确保。

在背面壳体是外部壳体和内部壳体这两个壳体的移动终端中，即使移除了外部壳体，内部壳体也仍然用作辐射器，从而可以维持天线的辐射性能。例如，为了更换电池，可以将外部壳体从移动终端分离。

在图1到5中，内部壳体190的整体形状类似于外部壳体190的整体形状。然而，内部壳体190的整体形状不限于此，可以具有多种形状。参照图6到12描述若干示例。

图6是示出了根据本发明另一示例实施例的移动终端的分解透视图。图7是示出了根据本发明另一示例实施例的移动终端的截面图。

参照图6和7，根据本发明另一示例实施例的移动终端200包括正面壳体210、触摸屏面板220、显示器面板230、电路板240、电池250、天线模块260和背面壳体270，背面壳体270包括外部壳体280和内部壳体290。

为了更换电池250，可以将外部壳体280从移动终端200分离以及可以将其重新耦接至移动终端200。内部壳体290可以具有不易被用户从移动终端200分离的结构。例如，可以通过螺钉、固定片和胶合剂中的至少一种将内部壳体190耦接至移动终端200。为了从移动终端200内部移除电池250以及将电池250插入到移动终端200，可以在内部壳体290中形成电池凹槽291。除了内部壳体290中形成的电池凹槽291之外，其他构件与参照图1到5所述的构件基本上相同，在此不再赘述。

在图6和7的移动终端200中，即使移除了外部壳体280，内部壳体290也仍然用作辐射器，从而可以维持天线的辐射性能。

例如，为了更换电池250，可以将外部壳体280从移动终端200分离。即，即使在将外部壳体280从移动终端200分离的情况下，内部壳体290也可以是外部壳体280的辅助装置以继续维持天线的辐射性能。

图8是是示出了根据本发明示例实施例的移动终端的分解透视图。图9是示出了根据图8的移动终端的截面图。

参照图8和9，根据本发明另一示例实施例的移动终端300包括正面壳体310、触摸屏面板320、显示器面板330、电路板340、电池350、天线模块360和背面壳体370，背面壳体370包括外部壳体380和内部壳体390。

为了更换电池350，可以将外部壳体380从移动终端300分离以及可以将其重新耦接至移动终端300。内部壳体390可以具有不易被用户从移动终端300分离的结构。为了从移动终端300内部移除电池350以及将电池350插入到移动终端300，内部壳体390可以具有不覆盖电池350的结构。除了内部壳体390的形状之外，其他构件与参照图1到5所述的构件相同，在此不再赘述。即使从图8和9的移动终端300中移除了外部壳体380，内部壳体390也仍然用作辐射器，从而可以维持天线的辐射性能。

图10到12是另外示出了根据本发明示例实施例的背面壳体的多种示例的移动终端截面图。

参照图10，背面壳体470可以形成为一个壳体而无内部壳体/外部壳体的划分。这样，当背面壳体470是一个壳体时，可以将背面壳体470应用至例如具有内置电池从而不需要分离壳体的移动终端。

参照图11，背面壳体的内部壳体590可以具有覆盖电池550一部分的结构。参照图12，背面壳体的内部壳体690可以具有不覆盖电路板640的结构。

当移动终端具有使用金属材料构造的背面壳体时，为了辐射电波，使用金属材料构造的背面壳体具有狭缝，该狭缝电连接(或耦合)至移动终端中容纳的天线模块的辐射图案。即，使用金属材料构造的背面壳体在内部具有狭缝，该狭缝电连接(或耦合)至移动终端的辐射图案和接地中的每一个，从而背面壳体执行与一个辐射器的单极天线相同的操作。

单极天线是一侧接地的天线，不同于使用两极的双极天线。当接地部分中发生镜象效应时，这种单极天线表现出类似于双极天线的特性。当向天线模块的供电图案提供电流时，在供电图案与辐射图案之间发生耦合效应。接地至金属材料背面壳体的辐射图案根据耦合效应，在低频带和高频带上形成谐振。

参照图13，例如，低频带是反射系数为-5dB或更低的频带，并可以是900MHz频带。高频带的反射系数为-5dB或更低，并可以是1.55GHz频带。

参照图14，作为仿真的性能结果，在低频带上，辐射性能的效率是35％，而在高频带上，辐射性能的效率是55％。如上所述，背面壳体使用金属材料构造并可以包括外部壳体和内部壳体，其中在金属材料的部分中形成狭缝。例如，当背面壳体形成为具有包括外部壳体和内部壳体的两个壳体时，背面壳体表现出相同的辐射性能效率。此外，即使当移除了外部壳体时，背面壳体也表现出相同的辐射性能效率。

在以上描述中，当壳体的全部材料是金属时，根据本发明示例实施例的移动终端仍然可以使用。通常，当金属壳体用于移动终端时，很难确保天线的辐射性能。根据本发明的示例实施例，在金属壳体中形成狭缝，并且天线模块的辐射图案接地至该金属壳体。由此，金属壳体执行固有功能(即，保护内部构件)并用作辐射器。

根据本发明示例实施例的移动终端可以是具有使用金属材料构造的壳体的任意设备。例如，移动终端可以是移动电话、智能电话、便携式多媒体播放器(PMP)、数字广播播放器、个人数字助理(PDA)、音乐播放器(例如，MP3播放器)、移动游戏终端、平板个人计算机(PC)和膝上型PC。

例如，描述了在背面壳体中，外部壳体由金属材料制成，并在金属材料中形成狭缝。然而，由于内部壳体用作辐射器，所以外部壳体可以例如是利用塑料注模而成的产品。即，外部壳体可由非金属材料制成。

如上所述，根据本发明的示例实施例，在包括用作辐射器的金属壳体的移动终端中，可以确保天线的辐射性能。

尽管参考本发明的具体示例实施例示出和描述了本发明，然而本领域技术人员应理解，在不脱离由所附权利要求及其等价物限定的本发明的精神和范围的前提下，可以对本发明进行各种形式和细节上的改变。

Claims

1.一种移动终端的天线装置，所述天线装置包括：

天线模块，用于辐射电波；

内部壳体，由金属材料制成，所述内部壳体在金属材料的一部分中具有第一狭缝，并具有用于容纳天线模块的容纳空间，所述内部壳体电连接至天线模块和移动终端的接地中的每一个以通过第一狭缝作为辐射器操作；以及

外部壳体，用于形成移动终端的外形，所述外部壳体由金属材料制成，并具有用于容纳内部壳体的容纳空间，所述外部壳体在金属材料的一部分中具有第二狭缝，并且电连接至天线模块和移动终端的接地中的每一个，通过第二狭缝作为辐射器操作。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其中，所述外部壳体包括在移动终端的与移动终端的正面相对的背面处形成的背面壳体，在所述正面放置有移动终端的显示屏。

3.根据权利要求2所述的天线装置，其中，显示屏是触摸屏。

4.根据权利要求2所述的天线装置，其中，天线模块容纳在移动终端的内部壳体中，并容纳在与所述第一狭缝对应的位置处。

5.根据权利要求4所述的天线装置，其中，天线模块包括：

本体，所述本体是绝缘材料；以及

辐射图案，朝着所述正面形成在本体中以朝着所述正面辐射电波，并经由背面壳体朝着背面辐射电波。

6.根据权利要求5所述的天线装置，其中，天线模块还包括：供电图案，用于通过从移动终端内部设置的电路板提供电流，来产生与辐射图案的耦合效应。

7.根据权利要求5所述的天线装置，还包括在正面处形成的正面壳体，并且

在正面壳体处，与辐射图案形成的位置对应的辐射区域由非金属材料制成，电波穿过所述非金属材料朝着正面辐射。

8.根据权利要求2所述的天线装置，其中外部壳体能够从移动终端分离。

9.根据权利要求8所述的天线装置，其中，在与第一狭缝对应的位置处形成第二狭缝。

10.根据权利要求8所述的天线装置，其中，当外部壳体从移动终端分离时，内部壳体包括使移动终端中容纳的电池能够从移动终端分离的结构。

11.根据权利要求10所述的天线装置，其中，内部壳体包括具有凹槽的结构，当移除或安装电池时电池通过所述凹槽。

12.根据权利要求10所述的天线装置，其中，内部壳体包括不覆盖电池的结构。

13.根据权利要求2所述的天线装置，其中，所述第一狭缝形成在内部壳体的边沿处，所述第二狭缝形成在外部壳体的边沿处。

14.根据权利要求1所述的天线装置，其中，第一狭缝和第二狭缝中的至少一个填充有非金属材料。

15.根据权利要求14所述的天线装置，其中，非金属材料的颜色与金属材料的颜色相同。