CN106684526A - 具有混合模式天线的电子装置 - Google Patents

Abstract

一种具有混合模式天线的电子装置，包括：第一壳体，有第一侧；第二壳体，有第二侧；转轴结构，有金属槽孔部，其内设金属寄生组件；金属耦合组件，于金属槽孔部内；馈入单元，有射频信号馈入端及接地端，射频信号馈入端耦接金属耦合组件，接地端耦接金属槽孔部；金属槽孔部、金属寄生组件、金属耦合组件及馈入单元构成混合模式天线，开启模式时，金属槽孔部提供第一、第二共振模态的操作，第一共振模态的中心频率低于第二共振模态的中心频率，平板模式时，金属耦合组件与金属寄生组件构成耦合循环天线并提供第三、第四共振模态的操作，第三共振模态的中心频率低于第四共振模态的中心频率。简洁，满足双频及多频操作的应用要求，所占空间小。

Description

具有混合模式天线的电子装置

技术领域

本发明属于电子产品技术领域，具体涉及一种具有混合模式天线的电子装置。

背景技术

如业界所知，携带方便是考量具有无线通信功能或无线连网（无线上网）功能的电子装置的一个不可忽视的重要因素，典型如笔记型计算机即笔记本电脑（Notebook）或膝上型计算机（tablet）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，包括具有荧屏的上盖1、作为电脑主体的下盖3和用于将上盖1与下盖3连接的转轴2（一对）。进而如业界所知，随着无线网络的发展，从而使已有技术中的笔记本电脑、膝上型计算机之类的电子装置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天线（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2.4GHz频带的IEEE802.11b/g规格以及5GHz频带的IEEE802.11a/n/ac规格的无线区域网络（WLAN）功能。甚至还须支持无线广域网络（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、膝上型计算机之类的电子装置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等因素的考虑，笔记本电脑的内藏式天线通常设置在前述的上盖1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1的荧屏边框大幅度缩小（缩减），从而使天线设置的位置大幅度限缩，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的设置位置选择在用于连接上盖与下盖的转轴上而藉以体现结构件与天线组件一体化融合的简洁效果并且能保障电子装置不论是在开启模式还是在平板模式状态下均可提供双频操作乃至多频操作的应用要求的具有混合模式天线的电子装置。

本发明的任务是这样来完成的，一种具有混合模式天线的电子装置，包括：

一第一壳体，具有一第一侧；

一第二壳体，具有一第二侧；

一转轴结构，连接于所述第一壳体的所述第一侧与所述第二壳体的所述第二侧之间，该转轴结构使所述第一壳体与所述第二壳体彼此相对转动，并且该转轴结构具有一金属槽孔部，在该金属槽孔部内设有用于与金属槽孔部连接的一金属寄生组件，其中：当所述第一壳体与所述第二壳体彼此相对旋转角度大于零度且小于360度时形成一开启模式，而当第一壳体与第二壳体彼此以相对旋转角度为360度而迭合时则形成一平板模式；

一金属耦合组件，设置于该金属槽孔部之内；以及

一馈入单元，具有一射频信号馈入端以及一接地端，射频信号馈入端耦接所述的金属耦合组件，而接地端耦接所述的金属槽孔部；

其中，所述的金属槽孔部、金属寄生组件、金属耦合组件以及馈入单元共同构成一混合模式天线，并且在所述开启模式时，所述金属槽孔部利用所述金属耦合组件的耦合式激发以提供一第一共振模态以及一第二共振模态的操作，所述第一共振模态的中心频率低于所述第二共振模态的中心频率，而在所述平板模式时，所述金属耦合组件与所述金属寄生组件共同构成一耦合循环天线，该耦合循环天线提供一第三共振模态以及一第四共振模态的操作，该第三共振模态的中心频率低于第四共振模态的中心频率。

在本发明的一个具体的实施例中，所述馈入单元为一同轴电缆线，所述射频信号馈入端为所述同轴电缆线的中心导体，所述接地端为同轴电缆线的外层导体。

在本发明的另一个具体的实施例中，所述金属耦合组件设置于一微波基板上。

在本发明的又一个具体的实施例中，所述金属耦合组件具有一第一区段、一弯折部以及一第二区段，第一区段连接所述射频信号馈入端，弯折部连接于第一区段与第二区段之间，并且第二区段的至少一部分平行于所述金属槽孔部的一槽孔长边，而第一区段的至少一部分平行于金属槽孔部的一槽孔短边。

在本发明的再一个具体的实施例中，所述金属寄生组件连接所述金属槽孔部的所述槽孔短边，并且该金属寄生组件的至少一部份平行于所述金属耦合组件的所述第二区段。

在本发明的还有一个具体的实施例中，所述金属耦合组件的所述第二区段与所述金属寄生组件彼此相向延伸。

在本发明的更而一个具体的实施例中，所述金属耦合组件的所述第一区段以及所述第二区段的长度用以调整在所述开启模式时的所述第二共振模态的中心频率。

在本发明的进而一个具体的实施例中，所述金属耦合组件的所述第一区段以及第二区段的长度用以调整在所述平板模式时的所述第四共振模态的中心频率。

在本发明的又更而一个具体的实施例中，所述金属寄生组件的长度用以调整在所述开启模式时的所述第一共振模态的中心频率，其中，当所述金属寄生组件朝向所述金属耦合组件的所述第二区段延伸的长度增加时，所述第一共振模态的中心频率降低。

在本发明的又进而一个具体的实施例中，所述转轴结构是由金属制成的。

本发明提供的技术方案的技术效果在于：由于将天线以用于连接第一壳体以及第二壳体的转轴为载体设置，因而使天线组件与作为结构件的转轴形成一体化的结构形式，不仅具有良好的简洁性，而且能使电子装置不论是在开启模式还是在平板模式状态下均可满足提供的双频乃至多频操作的应用要求，此外还具有缩小天线所占的空间的效果。

附图说明

图1为已有技术中的作为电子装置的笔记本电脑的示意图。

图2A为本发明实施例提供的具有混合模式天线的电子装置的示意图。

图2B为图2A中的局部放大图。

图3为本发明实施例提供的具有混合模式天线的电子装置用于平板模式的示意图。

图4为本发明实施例的混合模式天线的电子装置在开启模式与平板模式的混合模式天线的驻波比(SWR)示意图。

图5A为本发明另一实施例提供的混合模式天线的示意图。

图5B为本发明又一实施例提供的混合模式天线的示意图。

图5C为本发明再一实施例提供的混合模式天线的示意图。

图6为本发明还一实施例提供的混合模式天线的示意图。

具体实施方式

为使能够更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明之详细说明与附图，但是下面的说明以及所附图式仅是用来说明本发明，而非对本发明的权利要求保护范围作任何的限制。

本发明实施例的具有混合模式天线的电子装置例如是笔记型计算机或膝上型计算机，但本发明并不因此限定，只要是具有两个壳体以及连接两者的转轴的电子装置就适用本发明实施例的天线设计。本发明实施例是在电子装置的机体的转轴实现双频甚至多频天线设计，可例如用于无线局域网络(WLAN)或WiFi(包含2.4GHz及5GHz)的应用。

请参见图2A，图2A是本发明实施例提供的具有混合模式天线的电子装置的示意图。本发明实施例的电子装置的上盖与下盖分别是第一壳体4与第二壳体6。第一壳体4与第二壳体6可以是金属壳体或非金属壳体，本发明并不限定。图2A中省略了第二壳体6的键盘等输入配置，藉以凸显本实施例主要组件。图2A的转轴结构5是一个，但转轴结构5的数目也可以是如图1的两个，甚至多个，本发明并不限定转轴结构5的数目与形状外观。转轴结构5可以是由金属所制成或者是部分为金属，本发明并不因此限定。本发明实施例的电子装置及其具有的混合模式天线的细节将于以下说明。

参见图2B并且结合图2A，图2B是图2A中的混合模式天线的放大示意图。具有混合模式天线的电子装置包括第一壳体4、第二壳体6、转轴结构5、金属耦合组件7以及馈入单元8。第一壳体4具有第一侧401，第二壳体6具有第二侧601。转轴结构5连接于第一壳体4的第一侧401与第二壳体6的第二侧601之间，由转轴结构5使第一壳体4与第二壳体6彼此相对转动，转轴结构5具有金属槽孔部51，金属槽孔部51内设有与金属槽孔部51连接的金属寄生组件511。金属寄生组件511与金属槽孔部51可以是一体成型制作，使金属寄生组件511成为金属槽孔部51的一部分，以减少组装成本，但本发明并不因此限定。在另一实施例中，金属寄生组件511也可以锁固方式固定于金属槽孔部51。金属耦合组件7设置于金属槽孔部51之内。馈入单元8具有射频信号馈入端81与接地端82，射频信号馈入端81耦接金属耦合组件7，接地端82耦接金属槽孔部51。馈入单元8例如是同轴电缆线，射频信号馈入端81是同轴电缆线的中心导体，而接地端82是同轴电缆线的外层导体，因此金属槽孔部51是电性连接电子装置本身的系统接地。金属槽孔部51、金属寄生组件511、金属耦合组件7以及馈入单元8共同构成本实施例的混合模式天线。

本实施例的转轴结构5可使第一壳体4与第二壳体6彼此相对旋转角度介于零度与360度之间，但本发明并不限定达成此种旋转功能的转轴结构5的实施方式，在机械结构的原理方面可有多种实施方式，在此不做赘述。当第一壳体4与第二壳体6彼此相对旋转角度大于零度且小于360度时电子装置形成开启模式(Open Mode)，所谓开启模式例如是一般的笔记型计算机或膝上型计算机的传统型操作模式，如图2A所示的型态。请参见图3，当第一壳体4与第二壳体6彼此以相对旋转角度为360度而迭合时电子装置则形成平板模式(PADMode)，所谓的平板模式例如是在当屏幕为触控屏幕时，此电子装置可以当做触控式平板计算机使用，如图3所示的型态。在图3中并未绘出馈入单元8，一般而言，馈入单元8是内藏于转轴结构5与整个机壳结构之中的。

请参见图4，图4的纵轴与横轴分别是混合模式天线的驻波比(SWR)与频率(GHz)，当电子装置在开启模式时，金属槽孔部51利用金属耦合组件7的耦合式激发以提供第一共振模态A1与第二共振模态A2的操作，第一共振模态A1的中心频率低于第二共振模态A2的中心频率。本发明实施例的第一共振模态A1与第二共振模态A2可视为由金属槽孔部51激发的槽孔天线所提供，第二共振模态A2是第一共振模态A1的高阶模态。金属耦合组件7的第一区段与第二区段的长度用以调整在开启模式时的第二共振模态的中心频率，或者称为调整第二共振模态A2与第一共振模态A1的频率比。

再参见图4，当电子装置在平板模式时，金属耦合组件7与金属寄生组件511共同构成耦合循环天线，所述耦合循环天线提供第三共振模态B1与第四共振模态B2的操作，第三共振模态B1的中心频率低于第四共振模态B2的中心频率。第三共振模态B1与第四共振模态B2可视为由金属耦合组件7与金属寄生组件511共同构成的耦合循环天线所激发的模态，第四共振模态B2是第三共振模态B1的高阶模态。金属耦合组件7的第一区段71与第二区段72的长度用以调整在平板模式时的第四共振模态B2的中心频率，或者称为调整第四共振模态B2与第三共振模态B1的频率比，也就是说，在平板模式时的第四共振模态B2的中心频率或者称第四共振模态B2与第三共振模态B1的频率比由金属耦合组件7的第一区段71以及第二区段72的长度实现调整。参见图4，第一共振模态A1与第三共振模态B1的中心频率相近且涵盖2.4GHz的频带，用以让天线不论在开启模式或平板模式都能接收或发送2.4GHz频带的信号。第二共振模态A2与第四共振模态B2的中心频率则涵盖5GHz频带(5150MHz至5875MHz)，以适用于5GHz频带的无线网络应用，依据实际应用时的频带范围，也可设定适当的金属耦合组件7与金属寄生组件511的尺寸与相对位置(或距离)以使阻抗频宽符合产品规格。

请参见图5A，图5A是本发明另一实施例中的混合模式天线的细部构造图，当金属槽孔部51是由平面金属所制成，金属寄生组件511则是与金属槽孔部51共平面。金属耦合组件7设置于金属槽孔部51之内且与金属槽孔部51共平面。金属槽孔部51可以内藏于转轴结构5之内，图5A所绘示的金属槽孔部51仅是用以帮助理解，本发明并不限定金属槽孔部51是否要内藏于转轴结构5之内或外露于转轴结构5的表面。对于图5A的实施例，金属槽孔部51构成一个大致为矩形的槽孔，所述矩形的槽孔具有两个槽孔长边与两个槽孔短边，所述两个槽孔长边分别是第一长边51a与第二长边51b，所述两个槽孔短边分别是第一短边51c与第二短边51d，但本发明并不因此限定。例如，金属槽孔部51也可以构成梯形槽孔或不规则状槽孔，但其设计原理与图5A实施例的原理相同。金属耦合组件7可设置于微波基板9上，以方便将金属耦合组件7组装与定位。所述微波基板9可例如利用锁固方式组装于金属槽孔部51的对应位置。或者，所述微波基板9更可具有接地金属，微波基板9利用其接地金属与金属槽孔部51彼此焊接在一起，但本发明并不限定将具有金属耦合组件7的微波基板9的组装方式。在图5A中，金属耦合组件7具有第一区段71、弯折部73以及第二区段72。第一区段71连接射频信号馈入端81，射频信号馈入端81由金属槽孔部51的第一长边51a馈入。弯折部72连接于第一区段71与第二区段72之间，其中第二区段72的至少一部份平行于金属槽孔部51的第二长边51b(即槽孔长边)，用以耦合能量至此槽孔结构(金属槽孔部51)。第一区段71的至少一部份平行于金属槽孔部51的槽孔短边即第一短边51c或第二短边51d。金属寄生组件511连接金属槽孔部51的第一短边51c，且金属寄生组件511的至少一部份平行于金属耦合组件7的第二区段72，且使金属耦合组件7的第二区段72与金属寄生组件511彼此相向延伸。基于图5A的实施例，再一并参照图4，金属耦合组件7的第一区段71与第二区段72的长度可用以调整在开启模式时的第二共振模态A2的中心频率，也就是说，在开启模式时的第二共振模态A2的中心频率由金属耦合组件的第一区段71以及第二区段72的长度实现调整。具体而言，当第一区段71或第二区段72的长度增加时，第二共振模态A2的中心频率随之降低。并且，金属耦合组件7的第一区段71与第二区段72的长度也用以调整在平板模式时的第四共振模态B2的中心频率，具体而言，当第一区段71或第二区段72的长度增加时，第四共振模态B2的中心频率随之降低。再者，金属寄生组件511的长度可调整在开启模式时的第一共振模态A1的中心频率(甚至是阻抗匹配)。当金属寄生组件511朝向金属耦合组件7的第二区段72延伸的长度L1增加时，第一共振模态A1的中心频率降低，藉此可以微调第一共振模态A1的中心频率。另外，图5A的实施例中的混合模式天线的结构也可以X轴做镜射的对称结构。

请参见图5B，如图5B所示，在金属槽孔部51的金属部分(电性连接接地)面积(或体积)够大的情况，图5B的混合模式天线的共振模态与图5A的混合模式天线的共振模态并没有明显不同。

请参见图5C，在再一实施例中，图5A的设计可以用图5C实施例替代，图5A的金属耦合组件7比金属寄生组件511更靠近第二长边51b，而图5C的金属耦合组件7比金属寄生组件511更远离第二长边51b，图5C实施例与图5A实施例的设计原理与图5A实施例的设计原理大致相同，仅是将金属耦合组件7与金属寄生组件511相对于第二长边51b的距离做互换。然而，以上的图5A与图5C实施例仅是用以举例，并非用以限定本发明。

请参见图6，作为还有一个实施例，图6的转轴结构5为表链式结构，该表链式结构是实现电子装置能够实现开启模式与平板模式的一种转轴结构，但本发明的转轴结构的形状并不因此限定。所属技术领域具有通常知识者也可以具有类似功能的其它转轴结构替代，不做赘述。转轴结构5’的实线部份是用以构成金属槽孔部51’的金属部份，在金属槽孔部51’内部的其它组件(虚线部分)除了金属耦合组件7’与金属寄生组件511’之外则以非导体构成，也就是图6中的转轴组件519a、519b、519c、519d是非导体组件以避免影响天线特性。另外，在金属槽孔部外部的其它转轴组件如转轴组件519e、519f、519g、519h则不限定制作材料，例如可以全部是金属或部分是金属。

综上所述，本发明实施例所提供的具有混合模式天线的电子装置其混合模式天线的位置是设置于连接电子装置的两个壳体的转轴，可实现结构件与天线组件一体化结构的简洁设计。并且，不论在电子装置的开启模式或平板模式都可以提供双频甚至多频操作的混合模式天线应用。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2.4GHz蓝芽技术、2.4GHz及5GHz无线局域网络(WLAN)(如WiFi)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 (10)

1.一种具有混合模式天线的电子装置，其特征在于包括：

一第一壳体，具有一第一侧；

一第二壳体，具有一第二侧；

一转轴结构，连接于所述第一壳体的所述第一侧与所述第二壳体的所述第二侧之间，该转轴结构使所述第一壳体与所述第二壳体彼此相对转动，并且该转轴结构具有一金属槽孔部，在该金属槽孔部内设有用于与金属槽孔部连接的一金属寄生组件，其中：当所述第一壳体与所述第二壳体彼此相对旋转角度大于零度且小于360度时形成一开启模式，而当第一壳体与第二壳体彼此以相对旋转角度为360度而迭合时则形成一平板模式；

一金属耦合组件，设置于该金属槽孔部之内；以及

一馈入单元，具有一射频信号馈入端以及一接地端，射频信号馈入端耦接所述的金属耦合组件，而接地端耦接所述的金属槽孔部；

其中，所述的金属槽孔部、金属寄生组件、金属耦合组件以及馈入单元共同构成一混合模式天线，并且在所述开启模式时，所述金属槽孔部利用所述金属耦合组件的耦合式激发以提供一第一共振模态以及一第二共振模态的操作，所述第一共振模态的中心频率低于所述第二共振模态的中心频率，而在所述平板模式时，所述金属耦合组件与所述金属寄生组件共同构成一耦合循环天线，该耦合循环天线提供一第三共振模态以及一第四共振模态的操作，该第三共振模态的中心频率低于第四共振模态的中心频率。

2.根据权利要求1所述的具有混合模式天线的电子装置，其特征在于所述馈入单元为一同轴电缆线，所述射频信号馈入端为所述同轴电缆线的中心导体，所述接地端为同轴电缆线的外层导体。

3.根据权利要求1所述的具有混合模式天线的电子装置，其特征在于所述金属耦合组件设置于一微波基板上。

4.根据权利要求1所述的具有混合模式天线的电子装置，其特征在于所述金属耦合组件具有一第一区段、一弯折部以及一第二区段，第一区段连接所述射频信号馈入端，弯折部连接于第一区段与第二区段之间，并且第二区段的至少一部分平行于所述金属槽孔部的一槽孔长边，而第一区段的至少一部分平行于金属槽孔部的一槽孔短边。

5.根据权利要求4所述的具有混合模式天线的电子装置，其特征在于所述金属寄生组件连接所述金属槽孔部的所述槽孔短边，并且该金属寄生组件的至少一部份平行于所述金属耦合组件的所述第二区段。

6.根据权利要求5所述的具有混合模式天线的电子装置，其特征在于所述金属耦合组件的所述第二区段与所述金属寄生组件彼此相向延伸。

7.根据权利要求4所述的具有混合模式天线的电子装置，其特征在于所述金属耦合组件的所述第一区段以及所述第二区段的长度用以调整在所述开启模式时的所述第二共振模态的中心频率。

8.根据权利要求4所述的具有混合模式天线的电子装置，其特征在于所述金属耦合组件的所述第一区段以及第二区段的长度用以调整在所述平板模式时的所述第四共振模态的中心频率。

9.根据权利要求5所述的具有混合模式天线的电子装置，其特征在于所述金属寄生组件的长度用以调整在所述开启模式时的所述第一共振模态的中心频率，其中，当所述金属寄生组件朝向所述金属耦合组件的所述第二区段延伸的长度增加时，所述第一共振模态的中心频率降低。

10.根据权利要求1所述的具有混合模式天线的电子装置，其特征在于所述转轴结构是由金属制成的。