CN104319478A - 用于便携式终端的天线设备及具有天线设备的便携式终端 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于便携式终端的天线设备及具有该天线设备的便携式终端，所述便携式终端具有主板。该天线设备包括：主天线，电连接到主板的馈线。金属框架被构造成形成便携式终端的外部的壳体框架的一部分，金属框架被分成分离开的第一部分和第二部分。所述第一部分电连接到主天线或主板的馈线并被设计成进行辐射，所述第二部分电连接到主板的接地表面。该金属框架增强整个天线性能，而非通过干扰导致天线性能削弱。

Description

用于便携式终端的天线设备及具有天线设备的便携式终端
本申请是申请日为2012年4月16日、申请号为201210110600.4、发明名称为“用于便携式终端的天线设备及具有天线设备的便携式终端”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本公开涉及一种便携式终端中的天线设备。
背景技术
目前，归因于电信领域中的快速进步，便携式终端(例如，手机、智能手机、PDA、平板电脑、膝上型电脑等)正变成现代社会的必需品。
近年以来，普通便携式终端的功能已经得到扩展，同时尺寸和重量已经保持到最小。纤薄、总体上呈矩形而没有突出的天线的装置已经普及。在这些装置中，配置了用于语音通信、因特网接入等的内置天线。然而，扩展的功能需要更多的电子器件，使得内部空间受到限制。因此，对于这些装置来说，设计难题在于：找到合适的空间以封装包括内置天线的附加部件，同时保持所述装置纤薄、重量轻且小。
对于天线的情况，天线相对于其他部件的布置及设计必须足以实现要求的性能指标。一般来说，设计难题在于：在当今的小装置中封装足够长度的天线以满足要求。此外，近来为美感而设置的金属主体已经被构造成形成便携式终端的外观的壳体框架的一部分。该金属主体导致RF功率的反射，从而导致天线的性能劣化。
发明内容
本发明的一方面在于至少基本上解决上述问题和/或缺点，并且在于至少提供下面的优点。因此，本发明的一方面在于提供一种用于便携式终端的天线设备，该天线设备用于防止为美感而设置且被构造成壳体框架的一部分的金属主体使天线性能劣化。
本发明的另一方面在于提供一种用于便携式终端的天线设备，该天线装置通过将壳体框架的金属主体用作天线辐射器来增强天线性能。
根据本发明的一方面，提供一种用于具有主板的便携式终端的天线设备。该天线设备包括：主天线，电连接到主板的馈线。金属框架被构造成形成便携式终端的外部的壳体框架的一部分。金属框架被分成分离开的第一部分和第二部分。所述第一部分电连接到主天线或主板的馈线并被设计成进行辐射。所述第二部分与主板的接地表面电连接。
在本发明的各个实施例中，金属框架通过用作附加辐射元件、改进内置天线的匹配、在附加频带辐射和/或减少噪声来增强天线性能，而非使内置天线的性能劣化。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述特征和优点将会变得更加清楚，在附图中：
图1是示出根据本发明的示例性实施例的便携式终端的立体图；
图2A是示出根据本发明的示例性实施例的装配在便携式终端内的天线设备的构造的俯视图；
图2B示出了便携式终端的示例性金属框架；
图3是示出不包括作为天线的金属框架的传统天线设备与根据本发明的包括作为天线的金属框架的天线设备之间的天线性能的比较的曲线图；
图4是示出根据本发明的示例性实施例的包括用作天线元件的金属框架的壳体框架的构造的视图。
具体实施方式
在下文中，下面将参照附图来描述本发明的示例性实施例。为了清楚和简要的目的，不详细描述公知的功能或构造，这是因为所述公知的功能或构造会使本发明在不必要的细节上变模糊。考虑到本发明中的功能而限定的下面描述的术语可以根据用户和操作者的意图或实施而不同。因此，应该在整个说明书的公开的基础上来限定所述术语。
简要地说，本发明涉及一种用于便携式终端的天线设备，其中，被构造成壳体框架的一部分的金属框架被实现为用于增强天线性能而非使内置天线性能劣化的天线元件。该金属框架可具有增强便携式终端的美感的附加目的。
此外，本发明涉及一种包括天线设备的电子装置，其中，被构造成壳体框架的一部分的金属框架被实现为用于增强天线性能而非使内置天线性能劣化的天线元件。该电子装置可以是便携式通信终端或便携式终端。
图1是示出根据示例性实施例的便携式终端10的立体图。便携式终端可以是电子装置的一个示例。此外，便携式终端可以是便携式通信终端。便携式终端10包括限定外表面的壳体框架11，在壳体框架11内设置有下面的组成元件：显示器12，用于显示图像和视频；扬声器13，用于输出声音；麦克风14，用于输入音频信号；按键按钮15或触摸按键，用于用户输入。显示器12可以是液晶显示器(LCD)、等离子显示器(PDP)等，另外，显示器12可以是应用触摸传感器的触摸屏。触摸屏显示通过天线接收的数据。与前述元件相关的电子器件以及其他处理电子器件、控制电子器件和RF通信电子器件可安装在将要描述的便携式终端的主印刷电路板上。
壳体框架11包括金属框架16，金属框架16可被设置为增强便携式终端10的美感和/或刚度。金属框架16围绕主印刷电路板(母板)。在传统便携式终端中，这种类型的金属框架导致其与主板和内置天线的电磁相互作用。结果，传统金属框架由于干扰而削弱了内置天线的性能。如下面所详细描述的，在下面给出了用于解决这个问题的本发明提出的构造。金属框架16被分离成至少两个部分。金属框架16的第一部分是子天线，并通过第一部分本身的辐射和改进与主天线的匹配来辅助主天线的辐射。金属框架16的第二部分可以是去除了噪声的接地主体。
图2A是根据本发明的示例性实施例的位于便携式终端10内的天线设备110的示例性构造的俯视图。天线设备110在操作频带或波段从便携式终端10发送信号/接收到达便携式终端10的信号。便携式终端10包括主印刷电路板100(例如，便携式终端10的母板)，主印刷电路板100包括RF通信单元(未示出)，RF通信单元具有与天线设备110配合的收发器。主板100包括将RF通信单元和天线设备110电连接的馈线112，主板100还包括接地表面101，天线设备110接地到接地表面101。
天线设备110包括主天线111和至少一个子天线，所述至少一个子天线能够辅助主天线111的辐射和/或发送/接收与主天线111的频带不同的频带的信号。主天线111可以是附着到设置在便携式终端10内且固定到主板100上的载体的类型、直接附着到主板100的类型等。在可选实施方式中，主天线111可以是突出到便携式终端10的外部的外置类型。主天线111可突出到便携式终端10的外部。
具体地说，子天线可以是壳体框架的金属框架16，金属框架16也被设置为增强便携式终端10的美感。如前面描述的，金属框架16被分离成至少两个部分。金属框架16的第一部分16-1是子天线，该子天线能够通过连接装置19与主天线111电连接并与主天线111一起辐射。即，第一部分16-1从主天线111接收表面电流并辐射。连接装置19可以是任何合适的装置，例如，机械压力式电连接器、弹簧加载式电连接器、焊接式电连接器等电连接器。(同样的连接器适用于下面讨论的连接装置18和20。)
金属框架16的第一部分16-1通过在操作频带用作附加辐射元件而有利地增强天线性能，从而增加总体的有效天线尺寸。这会无需在便携式终端10内增加任何额外空间而有益地实现。
这里，注意的是，在可选设计中，第一部分16-1可直接连接到馈线112且仍然以期望的方式辐射，而非如描述的直接电连接到主天线111。
在金属框架16中与第一部分16-1分离的第二部分16-2在一个或多个预定位置，通过诸如连接装置181的至少一个连接装置电连接到主板100的接地表面101(用作接地主体)。即，第二部分16-2用作根据本发明的示例性实施例的天线设备的附加接地主体。如图2B所描绘的，第二部分16-2可围绕便携式终端10的整个主体延伸成一个U形件。即，第二部分16-2可被构造成U形，以沿着便携式终端10的外周连续延伸，从而沿着总体上呈矩形的便携式终端10的两个纵向侧的全部和至少一个横向侧延伸。在本示例中，四个连接装置181、182、183和184中的每个连接装置用于在各个预定点处将第二部分16-2接地到主板100的接地表面。
金属框架16的第二部分16-2可防止第二部分16-2本身与主板100之间的电磁相互作用导致的噪声。当传统便携式终端中的金属框架未被构造成接地主体时，可由于与便携式终端的主天线或主板的电磁相互作用而使天线性能劣化。相比之下，本发明的实施例通过将金属框架分成两个分离的部分并使第二部分16-2接地来减轻这个问题。
虽然第二部分16-2在一个或多个点处与主板100的接地表面101电连接，但是第二部分16-2可被设计成由于接地电流等导致在便携式终端10的操作频带内共振。第二部分16-2还可被设计成不共振。此外，第二部分16-2可通过在第二部分16-2与主天线111或第一部分16-1之间的策略性位置处布置合适的磁性材料而与主天线111和第一部分16-1磁耦合。
用于使第二部分16-2不共振(因此，不辐射)的一种方式在于：第二部分16-2具有比在主天线111或第一部分16-1的共振频率的1/4波长小的长度。根据便携式终端10的操作频带，第二部分16-2的整个U形长度可以比在操作波段的1/4波长长，因此，第二部分16-2可被设计成在沿着外周的一个或多个点处不连续，使得第二部分16-2的各个子部分将小于1/4波长。
即使在第二部分16-2具有比在主天线111或第一部分16-1的共振频率的1/4波长大的长度的情况下，用于防止第二部分16-2辐射的另一种方式在于：设置以比在共振频率的1/4波长小的间隔布置的多个连接装置18i。因此，在图2B的示例中，假设整个U形长度超过1/4波长，然而，使用沿着外周相邻的连接装置之间的距离为d13的四个连接装置181、182、183和184。利用被设定为小于1/4波长的距离d13，防止了第二部分16-2辐射。
仍然参照图2A，为了用于无线通信，主板100可包括诸如射频(RF)连接器102、接地表面101、芯片、电路图案等的元件。主板100包括与RF连接器102电连接的馈线112、与接地表面101电连接的接地点113。在图2A中，接地表面101以剖视图示出，以示出RF连接器102和馈线112的示例性构造。馈线112可以是(例如)微带发送线的导电带，而接地表面101作为微带的接地表面。在示例性实施例中，主天线111与馈线112和接地点113电连接。即，预定长度的短截线在预定位置从主天线111延伸，以连接到接地点113。然而，在其他实施方式中，可去除主天线111至接地点113的连接。
主天线111可包括分别对应于馈线112和接地点113的馈电针和接地针，以建立合适的电连接。主天线111通过馈线112接收馈电电流。此外，主天线111通过接地点113与接地表面101电连接。
另外，天线设备还可包括第二子天线114，第二子天线114通过预定装置20电连接到金属框架16的第一部分16-1。第二子天线114可辅助主天线111的辐射，或者可发送/接收与主天线111的频带不同的频带的信号。如示出的那样，第二子天线114可被构造在便携式终端10内。
在没有电连接到第一部分16-1的情况下，主天线111可能在便携式终端10的操作波段内的期望共振频率不匹配。通过连接到用作第一子天线的第一部分16-1以及通过第一子天线16-1连接到合适设计的第二子天线114，可补偿这种不匹配，以减少或有效地消除这种不匹配。此外，子天线16-1和114可在与主天线111的频带不同的频带发送/接收信号。作为一个示例，主天线111可在呼叫波段发送/接收信号，子天线16-1和114可在蓝牙(Bluetooth)、无线保真(WiFi)、数字多媒体广播(DMB)、全球定位系统(GPS)等的频带发送/接收信号。(天线设备110的这个方面可类似于对数周期天线的特性，而天线的不同部分被设计成在不同的频率进行辐射/接收。)
图3是示出不包括作为天线的金属框架的传统天线设备与根据本发明的还包括作为示例性天线的金属框架的天线设备之间的天线性能比较的曲线图。
如图3所示，与传统技术相比，本发明的示例性天线设备已经改进了在相应的频带(例如，码分多址(CDMA)、个人通信服务(PCS))的天线性能。换句话说，因为主天线与金属框架干扰，所以认为传统天线设备不会很好地工作。如在性能比较曲线中所看到的，本发明的示例性天线在便携式终端的两个操作频带展现出较高的效率。
这里，注意的是，根据本发明的示例性实施例的天线设备可通过在主板100中进一步包括天线匹配装置或匹配电路来校正天线111、16-1和/或114在共振频率的不匹配。
用于保证主天线的性能的一种方法是去除金属框架，但是如上面描述的，可认识到的是，当在壳体框架处构造金属框架以形成在美学上令人愉悦的外观时，根据本发明的示例性实施例的天线设备的构造在改进天线性能方面是有效的。此外，除了金属框架16之外，本发明可应用于金属框架16的等同物，即，在不考虑美感的情况下在壳体框架处构造的且使主天线111的性能劣化的金属主体。然而，本发明承认：一体的金属框架因其形式可通过与主板100电磁相互作用而容易地与主天线111发生干扰。因此，如前面描述的，根据本发明的示例性实施例的金属框架16被分离成至少两个部分，被分离的部分分别被实现为子天线和接地主体。在可选实施方式中，被分离的部分中仅有一个部分可连接(例如，仅有部分16-1或部分16-2可被设计成分别连接到主天线111和接地表面101，而其他部分“不连接(floating)”)。
一般来说，主天线111位于便携式终端10的顶部或底部。其原因是，当用户将便携式终端握在他/她的手中时，便携式终端的两侧通常与用户的手接触。因此，通过将主天线111布置在便携式终端的顶部或底部，使得由于用户的手接触便携式终端的两侧而导致的干扰更小。考虑到此，可期望的是，子天线位于便携式终端的顶部或底部，这个实施例在图2A和图2B中示出。
此外，如果用户将传统便携式终端握在他/她的手中，则金属框架通常与用户的手接触。这导致天线性能进一步削弱。即使在根据本发明的示例性实施例的天线设备中，如果手触及传导电流的金属框架16，则同样不能保证改进的天线性能。具体地说，如果手触及金属框架16的第一部分16-1，则不可能保证改进的天线性能。在下面参照图4描述用于解决这个问题的构造。
图4是示出根据本发明的示例性实施例的构造有金属框架的壳体框架的视图。如示出的那样，金属框架16从壳体框架11凹入，以防止用户的手接触第一部分16-1。金属框架16具有至少两个切开部分17(还在图2中示出)，且金属框架16被分离成至少两个部分16-1和16-2或多个部分。此外，金属框架16被暴露到外部，且被构造成从壳体框架11的外表面凹入。因此，当用户将终端握在他/她的手中时，手不会触及金属框架16，所以可保证改进的天线性能。具体地说，如前面描述的，金属框架16的第一部分16-1不会与用户的手接触，因此，可实现改进的天线性能。
如上面描述的，根据本发明的天线设备可使金属框架实现为能够增强天线性能的元件，该金属框架被构造成提供在美学上令人愉悦的外观的壳体框架的一部分。
虽然已经参照本发明的特定优选实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解的是，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可在此进行形式上和细节上的各种改变。

Claims (20)

1.一种便携式终端，包括：
第一天线，电连接到主板的馈线；
金属框架，被构造成形成便携式终端的外部的壳体框架的一部分，并被分成至少一个第一部分和至少一个第二部分，所述至少一个第一部分电连接到第一天线，所述至少一个第二部分与所述至少一个第一部分分离。
2.根据权利要求1所述的便携式终端，其中，第一天线包括电连接到接地表面的短截线。
3.根据权利要求1所述的便携式终端，所述便携式终端还包括至少一个第二天线，所述至少一个第二天线设置在壳体框架内、电连接到所述至少一个第一部分。
4.根据权利要求3所述的便携式终端，其中，所述至少一个第二天线连接到第一天线或金属框架的所述至少一个第一部分，以补偿第一天线或金属框架的所述至少一个第一部分在便携式终端的共振频率的不匹配。
5.根据权利要求1所述的便携式终端，其中，金属框架被暴露到外部，且从壳体框架的外表面凹入。
6.根据权利要求1所述的便携式终端，其中，金属框架的所述至少一个第一部分被构造成补偿第一天线在便携式终端的操作波段内的共振频率的不匹配。
7.根据权利要求1所述的便携式终端，其中，第一天线和金属框架的所述至少一个第一部分被构造成分别在不同的频带发送和接收信号。
8.根据权利要求7所述的便携式终端，其中，金属框架的所述至少一个第一部分被构造成在蓝牙、无线保真、数字多媒体广播、全球定位系统中的至少一个的频带发送和接收信号。
9.根据权利要求1所述的便携式终端，其中，金属框架的所述至少一个第二部分和主板的接地表面通过沿着金属框架的所述至少一个第二部分的长度隔开预定距离的多个连接装置而电连接。
10.根据权利要求9所述的便携式终端，其中，所述预定距离小于在第一天线或金属框架的所述至少一个第一部分的共振频率的1/4波长。
11.根据权利要求1所述的便携式终端，其中，所述至少一个第二部分具有比在第一天线或金属框架的所述至少一个第一部分的共振频率的1/4波长小的长度。
12.根据权利要求1所述的便携式终端，其中，第一天线被构造成在码分多址和个人通信服务中的一个的频带发送和接收信号。
13.根据权利要求1所述的便携式终端，其中，第一天线设置在主板的顶部或底部。
14.根据权利要求1所述的便携式终端，其中，第一天线是附着到固定到主板的载体的类型和设置在主板上的类型中的任意一种类型。
15.根据权利要求1所述的便携式终端，其中，所述至少一个第二部分电连接到主板的接地表面。
16.根据权利要求1所述的便携式终端，其中，第一天线被设置为靠近金属框架的所述至少一个第一部分。
17.根据权利要求1所述的便携式终端，其中，所述至少一个第一部分是单独的基本上直线形段，具有相对端部，并在所述相对端部的每个端部处与所述至少一个第二部分隔开一定空间。
18.根据权利要求17所述的便携式终端，所述便携式终端还包括设置在壳体框架内的至少一个第二天线，其中，
基本上直线形段的相对端部中的一个端部通过连接装置电连接到第一天线，
基本上直线形段的相对端部中的另一个端部通过另一个连接装置电连接到所述至少一个第二天线。
19.一种便携式终端，包括：
第一天线，电连接到主板的馈线；
金属框架，被构造成形成便携式终端的外部的壳体框架的一部分，并被分成至少一个第一部分和至少一个第二部分，所述至少一个第一部分电连接到第一天线，所述至少一个第二部分与所述至少一个第一部分分离，
其中，
金属框架基本上围绕便携式终端的整个外周，
所述至少一个第一部分包括具有左端部和右端部的段，所述左端部与所述至少一个第二部分的第一端隔开第一空间，所述右端部与所述至少一个第二部分的第二端隔开第二空间，所述至少一个第一部分接收表面电流以与第一天线一起辐射，
所述至少一个第二部分在沿着所述外周的至少一点处电连接到主板的接地表面。
20.根据权利要求19所述的便携式终端，其中，第一空间和第二空间中的每个是切开空间，由于在沿着所述外周的所述至少一点处电连接到接地表面，而防止所述至少一个第二部分辐射。
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