CN106058461B - 具有天线的电子装置 - Google Patents

Abstract

一种具有天线的电子装置，包括第一金属壳体，具有第一侧边；第二金属壳体，具有第二侧边；第一、第二转轴，分别连接于第一侧边与第二侧边之间，藉由第一、第二金属壳体、第一、第二转轴构成为第一闭槽孔天线结构，第一闭槽孔天线结构具有第一半波长共振模态，且还具第一中间部、第一和第二末端部；第一偶极天线，设在第一中间部内，具有第二半波长共振模态，还具有第一、第二辐射部，第一辐射部有第一馈入端和第一接地端，第一半波长共振模态由第一偶极天线激发，第一及第二金属壳体与第一接地端连接。具有可切换操作频率的无线广域网络功能及无线区域网络或WiFi的应用功能，缩小天线所占的空间，不会因荧屏框的缩小对天线的设置产生制约。

Description

具有天线的电子装置

技术领域

本发明属于电子产品技术领域，具体涉及一种具有天线的电子装置。

背景技术

携带方便是考量具有无线通信功能和/或无线连网（无线上网）功能的电子装置的一个重要因素，例如笔记本电脑是一种携带方便的电子装置。

图1所示为已有技术中的作为电子装置范畴的笔记本电脑的示意图，包括具有荧屏（即“屏幕”，以下同）的上盖1、作为电脑主体的下盖3和用于连接上盖1与下盖3的转轴2。随着无线网络的发展，从而使已有技术中的笔记本电脑也向着兼有无线网络功能的方向发展，并且要求常用的内藏式（也称内置式）天线尽可能保持外观简练，但大多仍因考虑到多个通信频带的应用，例如同时具有在2.4GHz频带的IEEE802.11b/g规格以及5GHz频带的IEEE802.11a/n/ac规格的天线区域网络（WWAN）功能，甚至有些笔记本电脑也须支援无线广域网络（WWAN）的应用，例如须符合长期演进技术（LTE）的无线连网功能，于是使笔记本电脑所能使用的无线通信频带与频宽日益增大。

出于对外观观瞻效果以及使用的稳定性，笔记本电脑的隐藏式天线通常设置在前述的上盖上。然而，为了使笔记本电脑的外观更具观瞻性，笔记本电脑的制造商往往将上盖的荧屏边框大幅度缩小（缩减），从而使天线设置的位置大幅限缩，于是在相同无线通信品质甚至要求更高的无线传输效能的条件下，对于笔记本电脑的天线设计者而言无疑是一种挑战，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

发明内容

本发明的任务在于提供一种有助于将天线整合于转轴附近而藉以缩小天线所占的空间同时避免因荧屏边框的缩小造成的对天线设置位置产生干涉影响并且能使电子装置具有可切换操作频率的无线广域网络功能以及同时具有无线区域网络或WiFi的应用功能的具有天线的电子装置。

本发明的任务是这样来完成的，一种具有天线的电子装置，包括一第一金属壳体，该第一金属壳体具有一第一侧边；一第二金属壳体，该第二金属壳体具有一第二侧边，该第二侧边与所述的第一侧边相对应；彼此左右对应的一第一转轴和一第二转轴，该第一转轴导电连接于所述第一金属壳体的第一侧边与所述第二金属壳体的第二侧边之间，而第二转轴同样导电连接于第一金属壳体的第一侧边与第二金属壳体的第二侧边之间，藉由第一金属壳体、第二金属壳体、第一转轴以及第二转轴构成为第一闭槽孔天线结构，该第一闭槽孔天线结构具有一第一半波长共振模态，并且该第一闭槽孔天线结构还具有一第一中间部、一第一末端部和一第二末端部，第一中间部的宽度窄于第一末端部的宽度，而第二末端部的宽度与第一末端部的宽度相同；一第一偶极天线，该第一偶极天线设置在所述第一闭槽孔天线结构的所述第一中间部内，该第一偶极天线具有一第二半波长共振模态，并且还具有一第一辐射部以及一第二辐射部，第一辐射部具有一第一馈入端和一第一接地端，所述第一闭槽孔天线结构的第一半波长共振模态由所述的第一偶极天线激发，所述的第一金属壳体以及第二金属壳体与第一接地端电性能连接。

在本发明的一个具体的实施例中，所述的具有天线的电子装置为笔记本电脑。

在本发明的另一个具体的实施例中，所述的第一转轴以及第二转轴由金属材料制成，并且该第一转轴以及第二转轴与所述的第一接地端电性能连接。

在本发明的又一个具体的实施例中，所述第一闭槽孔天线结构的所述第一中间部具有一第一边缘和一第二边缘，第一边缘位于所述第一金属壳体的第一侧边，第二边缘位于所述第二金属壳体的第二侧边，所述第一偶极天线的第一辐射部靠近所述第一中间部的第一边缘，而第一偶极天线的第二辐射部靠近第一中间部的第二边缘。

在本发明的再一个具体的实施例中，所述的第一中间部为长条形槽状构造。

在本发明的还有一个具体的实施例中，由所述第一末端部以及第二末端部的宽度对所述第一闭槽孔天线结构的所述第一半波长共振模态的阻抗匹配进行调整。

在本发明的更而一个具体的实施例中，在所述的第一金属壳体的第一侧边与所述的第二金属壳体的第二侧边之间还电连接有一第三转轴，该第三转轴对应于所述第二转轴的右侧，藉由第二转轴、第一金属壳体、第三转轴以及第二金属壳体共同构成一第二闭槽孔天线结构，该第二闭槽孔天线结构具有一第三半波长共振模态，并且该第二闭槽孔天线结构具有一第二中间部、一第一端部和一第二端部，第二中间部的宽度窄于第一端部的宽度，而第二端部的宽度与第一端部的宽度相同；在所述的第二闭槽孔天线结构的所述第二中间部内设置有一第二偶极天线，该第二偶极天线具有一第四半波长共振模态并且还具有一第三辐射部以及一第四辐射部，第三辐射部具有一第二馈入端，第四辐射部具有一第二接地端，所述第二闭槽孔天线结构的第三半波长共振模态由所述的第二偶极天线激发，所述的第一金属壳体、第二金属壳体以及第三转轴与所述第二接地端电性能连接。

在本发明的进而一个具体的实施例中，所述的第二闭槽孔天线结构的所述第二中间部具有一第三边缘和一第四边缘，第三边缘位于所述第一金属壳体的第一侧边，而第四边缘位于第二金属壳体的第二侧边，所述第二偶极天线的第三辐射部靠近所述第二中间部的所述第三边缘，而第二偶极天线的第四辐射部靠近第二中间部的所述第四边缘。

在本发明的又更而一个具体的实施例中，所述的第二中间部为长条形槽缝状构造。

在本发明的又进而一个具体的实施例中，由所述第一端部以及第二端部的宽度对所述第二闭槽孔天线结构的所述第三半波长模态的阻抗匹配进行调整。

本发明提供的技术方案由于将天线的位置选择在了连接第一金属壳体与第二金属壳体的转轴附近，并利用偶极天线激发闭槽孔天线的共振模态而实现多频操作，使电子装置具有可切换操作频率的无线广域网络功能以及具有无线区域网络或WiFi的应用功能，并且由于显著缩小了天线所占的空间，因而不会因荧屏框的缩小对天线的设置产生制约。

附图说明

图1是已有技术中的笔记本电脑的示意图。

图2是本发明实施例提供的具有天线的电子装置的示意图。

图3是本发明实施例提供的具有天线的电子装置的第一闭槽孔天线结构及第一偶极天线的示意图。

图4是本发明另一实施例提供的具有天线的电子装置的第一闭槽孔天线结构及第一偶极天线的示意图。

图5是本发明另一实施例所提供的使用第一闭槽孔天线结构以及第二闭槽孔天线结构于笔记本电脑的示意图。

具体实施方式

本发明实施例的电子装置例如是笔记本电脑，但本发明并不因此限定，只要是具有两个金属壳体以及连接两者的转轴的电子装置（如智能型手机、个人数位助理等）就适用本发明实施例的天线设计。本发明实施例利用在笔记本电脑的机体的转轴实现多频天线设计。例如可用于无线广域网络(WWAN)、长期演进技术(LTE)频段，以及无线局域网络(WLAN)或WiFi(包含2.4GHz及5GHz)的应用。

请参照图2，图2是本发明实施例提供的笔记本电脑的正面示意图。本发明实施例的笔记本电脑的上盖与下盖分别是第一金属壳体与第二金属壳体，使得笔记本电脑为金属机壳。图2中省略了键盘、屏幕等配置，藉以凸显本实施例主要组件。就笔记本电脑的主体结构而言，笔记本电脑包括具有屏幕的第一金属壳体4(上盖)、第一转轴5A、第二转轴5B、与第二金属壳体6(下盖)。图中的第一转轴5A、第二转轴5B以线条描绘的简图表示，但本发明并不限定所使用的转轴内形状。第一转轴5A、第二转轴5B用以连接第一金属壳体4与第二金属壳体6，以让第一金属壳体4与第二金属壳体6能够相对转动。在本实施例中，第一转轴5A与第二转轴5B也是金属材料制成的，使得第一金属壳体4、第二金属壳体6、第一转轴5A与第二转轴5B共同形成一个闭槽孔，也就是作为第一闭槽孔天线结构8。但本发明并不限定第一转轴5A与第二转轴5B为金属，只要第一转轴5A与第二转轴5B具有良好的导电性即可。

在下面，申请人就第一金属壳体4(上盖)、第一转轴5A、第二转轴5B以及与第二金属壳体6(下盖)之间的连接关系作详细说明，第一金属壳体4具有第一侧边401。第二金属壳体6具有第二侧边601。第一转轴5A导电连接于第一金属壳体4的第一侧边401与第二金属壳体6的第二侧边601之间。第二转轴5B导电连接于第一金属壳体4的第一侧边401与第二金属壳体6的第二侧边601之间，藉此可构成第一闭槽孔天线结构8。第一闭槽孔天线结构8具有一个第一中间部801、一第一末端部802a以及一第二末端部802b。

请参见图3并且结合图2，图3是本发明实施例提供的具有天线的电子装置的第一闭槽孔天线结构8及第一偶极天线81的示意图。第一中间部801的宽度(W1)窄于前述的第一末端部802a的宽度（W2），而第二末端部802b的宽度（W3）与第一末端部802a宽度（W2）相同。第一转轴5A配合第一金属壳体4以及第二金属壳体6界定了第一末端部802a的边缘，同样的，第二转轴5B配合第一金属壳体4以及第二金属壳体6界定了第一末端部802b的边缘。

继续参照图2以及图3。第一偶极天线81具有第一辐射部811与第二辐射部812。第一辐射部811具有第一馈入端811a，第二辐射部812具有第一接地端812a，第一偶极天线81的馈入方式例如使用同轴线7a馈入（图3示），第一馈入端811a连接同轴线7a的中心导体，第一接地端812a连接同轴线7a的外部导体。在本实施例中，第一辐射部811也具有相对于第一馈入端811a的末端811b，第二辐射部812也具有相对于第一接地端812a的末端812b，但本发明并不因此限定。第一偶极天线81设置于第一闭槽孔天线结构8的第一中间部801之内。在实际应用时，第一偶极天线81可以例如设置在微波基板上并安装于第一闭槽孔天线结构8的第一中间部801之内，但本发明并不因此限定第一偶极天线81装设于第一中间部801的方式。第一偶极天线81具有第二半波长共振模态，且第一偶极天线81用以激发第一闭槽孔天线结构8的第一半波长共振模态。其中，第一金属壳体4、第二金属壳体6(以及第一转轴5A与第二转轴5B)皆电性连接至第一接地端812a。

第一偶极天线81通过电磁耦合方式耦合能量至第一闭槽孔天线结构8，以激发第一闭槽孔天线结构8的第一半波长共振模态。在图3的实施例中，第一闭槽孔天线结构8的第一中间部801具有第一边缘801a以及一第二边缘801b，第一边缘801a位于第一金属壳体4的第一侧边401，第二边缘801b位于第二金属壳体6的第二侧边601，第一偶极天线81的第一辐射部811靠近第一中间部801的第一边缘801a，第一偶极天线81的第二辐射部812靠近第一中间部801的第二边缘801b。但本发明并不因此限定，第一辐射部811与第二辐射部812的位置也可以互换。

再者，在本发明实施例中，第一闭槽孔天线结构8的第一半波长共振模态的频率低于第一偶极天线81的第二半波长共振模态的频率。第一偶极天线81的第二半波长共振模态的频率例如是对应于2.4GHz或5GHz的无线网络应用频段。第一闭槽孔天线结构8的第一半波长共振模态的频率例如是对应于LTE 700 (698MHz–787MHz)的操作频率，或者是GSM850、GSM 900的频带，其频率范围分别是824–960MHz与880–960MHz。可替换的，第一闭槽孔天线结构8的第一半波长共振模态的频率例如也可以是对应于GSM 1800/1900/UMTS(1710–2170 MHz)频带，或是LTE 2300/2500 (2300–2690 MHz)的频带。对于多频的一种应用方式举例，第一偶极天线81的第二半波长共振模态是LTE 700、GSM 850或GSM 900的频带，且第二半波长共振模态的高阶模态则可以是GSM 1800/1900/UMTS或LTE 2300/2500的频带。然而，上述频带仅是用以举例，本发明并不因此限定第一闭槽孔天线结构8与第一偶极天线81的操作频率。

在图3实施例中，第一偶极天线81的第一辐射部811平行且靠近第一中间部801的第一边缘801a，且第二辐射部812平行且靠近第一中间部801的第二边缘801b，但本发明并不因此限定。第一辐射部811平行于第一边缘801a的部分可以增加能量的耦合，以帮助激发第一闭槽孔天线结构8的第二半波长共振模态。第二辐射部811平行于第二边缘801b的部分可以帮助调整(第一闭槽孔天线结构8的)第二半波长共振模态的阻抗匹配。另外，前述第一、第二末端部802a、802b的宽度(W2、W3)则可用以调整第一闭槽孔天线结构8的第一半波长共振模态的阻抗匹配，藉此增加频宽。

本发明也不限定第一辐射部811与第二辐射部812的形状。在另一实施例中，第一偶极天线81的第一辐射部811的第一馈入端811a与末端811b之间具有弯折，第二辐射部812的第一接地端812a与末端812b之间具有弯折，弯折的形态如马蹄形或U字型。

在又一实施例中，第一偶极天线81的第一辐射部811的至少一部分平行于第一中间部801的第一边缘801a，且第一偶极天线81的第一辐射部811的至少一部分垂直于第一中间部801的第一边缘801a。藉此，相较于传统的半波长偶极天线仅具有单一极化方向的辐射场型，本实施例的第一偶极天线81能够提供具有非单一极化方向的辐射场型，有助于在无线网络的应用。因为，在无线网络应用方面，对于如笔记本电脑作为无线终端装置而言，具有单一极化方向的辐射场型的天线对于通讯较易产生死角。再者，对于第一闭槽孔天线结构8而言，相较于传统上对于闭槽孔天线使用的单一馈线的直接馈入，本实施例是利用第一偶极天线81耦合馈入，使得第一闭槽孔天线结构8的第二半波长共振模态的辐射场型的极化方向也并非是单一极化方向，也有助于通讯质量(如吞吐量(throughput))的稳定。

再者，本发明实施例的第一闭槽孔天线结构80的中间部801的宽度窄于第一末端部802a以及第二末端部802b的宽度，也就是槽孔中间较狭长，槽孔的两边缘则较宽大，例如是哑铃型，但本发明并不因此限定。

参照图4并且结合图3，前述的第一中间部801的形状例如是长条形槽缝。再者，第一末端部802a可以是导电连接(安装)第一转轴5A，第一末端部802b可以是导电连接(安装)第二转轴5B。藉此，第一闭槽孔天线结构80利用第一转轴5A与第二转轴5B两者之间的空间实现天线设计，能够大幅减少天线所占空间，且可应用于金属机壳的笔记本电脑等具有转轴的电子装置。

在实际应用时，由于本发明实施例所应用的笔记本电脑的尺寸在目前的市场上常见为小至约11至12吋，最大通常不超过15吋。因此，若要在本实施例的笔记本电脑的转轴使用两组天线设计，则可参照图5的实施例，图5是本发明另一实施例所提供的使用第一闭槽孔天线结构与第二闭槽孔天线结构于笔记本电脑的示意图。图5相较于图3的实施例增加了第三转轴5C与第二偶极天线91。第二闭槽孔天线结构9以及其内的第二偶极天线91的细节是类似于图3的实施例的设计原理。详细的说，第三转轴5C导电连接于第一金属壳体4的第一侧边401与第二金属壳体6的第二侧边601之间。第二转轴5B、第一金属壳体4、第三转轴5C与第二金属壳体6共同构成第二闭槽孔天线结构9，第二闭槽孔天线结构9具有第三半波长共振模态，第二闭槽孔天线结构9具有第二中间部901、第一端部902a和第二端部902b，第二中间部901的宽度窄于第一端部902a，而第二端部902b的宽度与第一端部902a的宽度相等。第二偶极天线91设置于第二闭槽孔天线结构9的第二中间部901之内，第二偶极天线91具有第四半波长共振模态，第二偶极天线91具有第三辐射部911与第四辐射部912，第三辐射部911具有第二馈入端911a，第四辐射部912具有第二接地端912a，第二偶极天线91可以同轴线7b馈入，第二偶极天线91用以激发第二闭槽孔天线结构9的第三半波长共振模态。第一金属壳体4、第二金属壳体6、第三转轴5C电性连接至第二接地端912a。并且，一般而言，第一偶极天线81的第一接地端812a与第二偶极天线91的第二接地端912a是具有共同的接地。

再者，参照前面实施例所述的第一闭槽孔天线结构8，第二中间部901的形状是长条形槽缝。第一、第二端部902a、902b的宽度可用以调整第二闭槽孔天线结构9的第三半波长共振模态的阻抗匹配。第二闭槽孔天线结构9的第二中间部901具有第三边缘与第四边缘，第三边缘位于第一金属壳体4的第一侧边401，第四边缘位于第二金属壳体6的第二侧边601，第二偶极天线91的第三辐射部911靠近第二中间部901的第三边缘，第二偶极天线91的第四辐射部912靠近第二中间部901的第四边缘。

综上所述，本发明实施例所提供的具有天线的电子装置，其天线的位置是设置于连接电子装置的两个金属壳体的转轴附近，并利用偶极天线激发闭槽孔天线的共振模态，达成多频操作，并且可以缩小天线所占空间。藉此，可将天线整合于电子装置的转轴，尤其是应用于具有金属壳体的电子装置。并且，依据本发明实施例所述，本发明实施例所提供的天线设计可以应用于无线广域网络(WWAN)的LTE 700 (698MHz–787MHz)、GSM 850(824–960MHz)、GSM 900 (880–960MHz)、GSM 1800/1900/UMTS (1710–2170 MHz)、LTE 2300/2500(2300–2690 MHz)、2.4GHz无线局域网络(WLAN)以及5GHz的WiFi无线局域网络等应用。

以上所述仅为本发明之实施例，其并非用以局限本发明之专利范围。

Claims (8)

1.一种具有天线的电子装置，其特征在于包括一第一金属壳体(4)，该第一金属壳体(4)具有一第一侧边(401)；一第二金属壳体(6)，该第二金属壳体(6)具有一第二侧边(601)，该第二侧边(601)与所述的第一侧边(401)相对应；彼此左右对应的一第一转轴(5A)和一第二转轴(5B)，该第一转轴(5A)导电连接于所述第一金属壳体(4)的第一侧边(401)与所述第二金属壳体(6)的第二侧边(601)之间，而第二转轴(5B)同样导电连接于第一金属壳体(4)的第一侧边(401)与第二金属壳体(6)的第二侧边(601)之间，藉由第一金属壳体(4)、第二金属壳体(6)、第一转轴(5A)以及第二转轴(5B)构成为第一闭槽孔天线结构(8)，该第一闭槽孔天线结构(8)具有一第一半波长共振模态，并且该第一闭槽孔天线结构(8)还具有一第一中间部(801)、一第一末端部(802a)和一第二末端部(802b)，第一中间部(801)的宽度窄于第一末端部(802a)的宽度，而第二末端部(802b)的宽度与第一末端部(802a)的宽度相同；一第一偶极天线(81)，该第一偶极天线(81)设置在所述第一闭槽孔天线结构(8)的所述第一中间部(801)内，该第一偶极天线(81)具有一第二半波长共振模态，并且还具有一第一辐射部(811)以及一第二辐射部(812)，第一辐射部(811)具有一第一馈入端(811a)和一第一接地端(812a)，所述第一闭槽孔天线结构(8)的第一半波长共振模态由所述的第一偶极天线(81)激发，所述的第一金属壳体(4)以及第二金属壳体(6)与第一接地端电性能连接；其中，所述的第一转轴(5A)以及第二转轴(5B)由金属材料制成，并且该第一转轴(5A)以及第二转轴(5B)与所述的第一接地端(812a)电性能连接；

其中，所述第一闭槽孔天线结构(8)的所述第一中间部(801)具有一第一边缘(801a)和一第二边缘(801b)，第一边缘(801a)位于所述第一金属壳体(4)的第一侧边(401)，第二边缘(801b)位于所述第二金属壳体(6)的第二侧边(601)，所述第一偶极天线(81)的第一辐射部(811)靠近所述第一中间部(801)的第一边缘(801a)，而第一偶极天线(81)的第二辐射部(812)靠近第一中间部(801)的第二边缘(801b)。

2.根据权利要求1所述的具有天线的电子装置，其特征在于所述的具有天线的电子装置为笔记本电脑。

3.根据权利要求1所述的具有天线的电子装置，其特征在于所述的第一中间部(801)为长条形槽状构造。

4.根据权利要求1所述的具有天线的电子装置，其特征在于由所述第一末端部(802a)以及第二末端部(802b)的宽度对所述第一闭槽孔天线结构(8)的所述第一半波长共振模态的阻抗匹配进行调整。

5.根据权利要求1所述的具有天线的电子装置，其特征在于在所述的第一金属壳体(4)的第一侧边(401)与所述的第二金属壳体(6)的第二侧边(601)之间还电连接有一第三转轴(5C)，该第三转轴(5C)对应于所述第二转轴(5B)的右侧，藉由第二转轴(5B)、第一金属壳体(4)、第三转轴(5C)以及第二金属壳体(6)共同构成一第二闭槽孔天线结构(9)，该第二闭槽孔天线结构(9)具有一第三半波长共振模态，并且该第二闭槽孔天线结构(9)具有一第二中间部(901)、一第一端部(902a)和一第二端部(902b)，第二中间部(901)的宽度窄于第一端部(902a)的宽度，而第二端部(902b)的宽度与第一端部(902a)的宽度相同；在所述的第二闭槽孔天线结构(9)的所述第二中间部(901)内设置有一第二偶极天线(91)，该第二偶极天线(91)具有一第四半波长共振模态并且还具有一第三辐射部(911)以及一第四辐射部(912)，第三辐射部(911)具有一第二馈入端(911a)，第四辐射部(912)具有一第二接地端(912a)，所述第二闭槽孔天线结构(9)的第三半波长共振模态由所述的第二偶极天线(91)激发，所述的第一金属壳体(4)、第二金属壳体(6)以及第三转轴(5C)与所述第二接地端(912a)电性能连接。

6.根据权利要求5所述的具有天线的电子装置，其特征在于所述的第二闭槽孔天线结构(9)的所述第二中间部(901)具有一第三边缘和一第四边缘，第三边缘位于所述第一金属壳体(4)的第一侧边(401)，而第四边缘位于第二金属壳体(6)的第二侧边(601)，所述第二偶极天线(91)的第三辐射部(911)靠近所述第二中间部(901)的所述第三边缘，而第二偶极天线(91)的第四辐射部(912)靠近第二中间部(901)的所述第四边缘。

7.根据权利要求5或6所述的具有天线的电子装置，其特征在于所述的第二中间部(901)为长条形槽缝状构造。

8.根据权利要求5所述的具有天线的电子装置，其特征在于由所述第一端部(902a)以及第二端部(902b)的宽度对所述第二闭槽孔天线结构(9)的所述第三半波长模态的阻抗匹配进行调整。