CN107093787B - 具有与转轴结构整合的天线的电子装置 - Google Patents

Abstract

一种具有与转轴结构整合的天线的电子装置，包括：第一、第二金属机壳；转轴结构，于第一、第二金属机壳间，具有导体部，导体部有第一、第二端；天线组件，用以激发第一共振模态；同轴传输线，具有中心导体与外层导体，外层导体位于同轴传输线的末端并耦接天线组件，中心导体耦接转轴结构的导体部的第一端，转轴结构的导体部的第二端耦接第二金属机壳，同轴传输线的外层导体由外层导体的表面的短路点耦接至第二金属机壳以电性接地；转轴结构的导体部用以构成的激发路径以激发第二共振模态，导体部用以构成第一共振模态的平衡－不平衡转换器。使转轴结构既具有转轴自身的功能又具有平衡－不平衡转换器的功能，克服漏电及体现天线阻抗匹配的功能。

Description

具有与转轴结构整合的天线的电子装置

技术领域

本发明属于电子产品技术领域，具体涉及一种具有与转轴结构整合的天线的电子装置。

背景技术

如业界所知，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具有转轴结构的电子装置的示意图，该电子装置的外观型态主要区分为三个部分，分别是具有屏幕的上盖1、转轴2以及具有输入部(如键盘)的下盖3，转轴2用以连接上盖1与下盖3。因为无线网络的发达，使得此类型的电子装置已必备无线网络功能，且常使用内藏式天线以保持外观简洁。内藏式天线与射频电路之间的射频讯号连接通常利用同轴传输线实现，然而，在实务上同轴传输线通常会有漏电流，漏电流会影响天线的辐射特性。

另外，笔记型计算机(Notebook)或膝上型计算机(Tablet)此类装置的机壳(上盖与下盖)使用全金属机壳是一种趋势，不但可以提升机构强度，而且对外观的美学设计有帮助。然而，天线装置设置在全金属的机壳内(上盖或下盖)时遇到诸多挑战。

再者，传统型笔记型计算机只有开启模式。目前则有能够将其上盖与下盖彼此以零度至360度开阖转动的新式产品，这种电子装置有两种开启模式：一是上盖与下盖彼此360度开启的平板模式；二是一般的开启模式。从而使得天线设计所需要考虑或称兼顾的因素更为复杂，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转轴与同轴传输线连接而藉以使转轴除了具有自身的回转功能外还兼备平衡-不平衡器的功能并且在无需额外增加平衡-不平衡器组件的前提下得以体现克服漏电流以及实现天线阻抗匹配的功能的具有与转轴结构整合的天线的电子装置。

本发明的任务是这样来完成的，一种具有与转轴结构整合的天线的电子装置，包括：

一第一金属机壳，该第一金属机壳电性接地；

一第二金属机壳，该第二金属机壳电性接地；

一转轴结构，该转轴结构连接于所述第一金属机壳与所述第二金属机壳之间，用以让第一金属机壳与第二金属机壳彼此相对转动的角度为零度至360度，并且该转轴结构具有一导体部，该导体部具有一第一端与一第二端；

一天线组件，该天线组件用以激发一第一共振模态；以及

一同轴传输线，该同轴传输线具有一中心导体与一外层导体，外层导体位于同轴传输线的一末端并且耦接所述天线组件，而同样位于同轴传输线的末端的中心导体耦接所述转轴结构的所述导体部的第一端，该转轴结构的所述导体部的所述第二端耦接所述第二金属机壳，以使所述同轴传输线的所述中心导体通过所述转轴结构的导体部电性接地，所述同轴传输线的外层导体由外层导体的表面的一短路点耦接至所述第二金属机壳以电性接地；

其中，所述转轴结构的导体部用以构成的一激发路径以激发所述的一第二共振模态，所述激发路径的长度为所述第二共振模态的中心频率的二分之一波长，且所述导体部用以构成第一共振模态的平衡－不平衡转换器。

在本发明的一个具体的实施例中，所述转轴结构的导体部是金属。

在本发明的另一个具体的实施例中，所述激发路径是构成半波长环圈天线。

在本发明的又一个具体的实施例中，所述的第一金属机壳具有一第一侧边，所述的第二金属机壳具有一第二侧边，第一侧边与第二侧边彼此相对且彼此平行，所述转轴结构位于第一侧边与第二侧边之间，所述同轴传输线平行于所述第二金属机壳的所述第二侧边。

在本发明的再一个具体的实施例中，所述电子装置具有一平板模式以及一开启模式；当所述第一金属机壳与所述第二金属机壳彼此相对转动的角度为介于零度至小于360度时，所述电子装置处于所述的开启模式；而当所述第一金属机壳与所述第二金属机壳彼此相对转动的角度为360度时，所述电子装置处于所述的平板模式。

在本发明的还有一个具体的实施例中，所述第一金属机壳设有一触控屏幕。

在本发明的更而一个具体的实施例中，所述天线组件所激发的所述第一共振模态的频率包括2.4GHz频带。

在本发明的进而一个具体的实施例中，所述激发路径所激发的所述第二共振模态的频率包括5GHz频带。

在本发明的又更而一个具体的实施例中，所述同轴传输线的外层导体的表面的所述短路点距离同轴传输线的所述末端的长度用以调整所述第一共振模态的阻抗匹配。

在本发明的又进而一个具体的实施例中，所述同轴传输线的外层导体的表面的所述短路点距离同轴传输线的所述末端的长度为所述第一共振模态的中心频率的四分之一波长。

本发明提供的技术方案由于将同轴传输线外层导体耦接天组组件，将同轴传输线的中心导体耦接转轴结构的导体部的第一端，将转轴结构的导体部的第二端耦接第二金属机壳而使同轴传输线的中心导体通过转轴结构的导体部电性接地，将同轴传输线的外层导体由外层导体的表面的一短路点耦接至第二金属机壳以电性接地，并且转轴结构的导体部用于构成第一共振模态的平衡-不平衡转换器，因而使转轴结构既具有转轴自身的功能又具有平衡-不平衡转换器的功能，并且体现了在无需额外增加平衡-不平衡器组件的前提下得以克服漏电以及体现天线阻抗匹配的功能。

附图说明

图1是已有技术中的具有转轴结构的电子装置的示意图。

图2A是本发明实施例提供的具有与转轴结构整合的天线的电子装置的第一金属机壳与第二金属机壳彼此相对转动的角度介于零度至360度的示意图。

图2B是本发明实施例提供的具有与转轴结构整合的天线的电子装置的第一金属机壳与第二金属机壳彼此相对转动的角度为360度的示意图。

图3是本发明实施例提供的具有与转轴结构整合的天线的电子装置与转轴结构整合的天线的示意图。

图4A是本发明另一实施例提供的具有与转轴结构整合的天线的电子装置的第一金属机壳与第二金属机壳彼此相对转动的角度介于零度至360度的示意图。

图4B是本发明另一实施例提供的具有与转轴结构整合的天线的电子装置的第一金属机壳与第二金属机壳彼此相对转动的角度为360度的示意图。

图5是本发明另一实施例提供的具有与转轴结构整合的天线的电子装置与转轴结构整合的天线的示意图。

具体实施方式

本发明实施例的具有与转轴结构整合的天线的电子装置其转轴结构具有做为接地组件的导体部。电子装置例如是笔记型计算机，转轴用于连接上盖与下盖。相较于传统的转轴结构仅具有机构功能(转动)，本发明实施例的转轴结构的导电部不但具有接地(ground)特性，也是实现平衡-不平衡转换器(Balance-unbalance，Balun)的组件。转轴结构的导体部连接电子装置的接地(ground)(例如是下盖机壳的接地，或内部电路板的接地)，且同轴传输线的外层导体也接地。转轴结构的导体部对于同轴传输线与天线组件构成了平衡-不平衡转换器。以下在对利用转轴结构实现平衡-不平衡转换器的实施例进行说明之前，先说明本实施例的电子装置。

请参见科2A和图2B，本实施例的电子装置的上盖与下盖是可以彼此以零度至360度开阖转动的，这种电子装置有一般的开启模式与在360度完全开启的平板模式。详细的说，当第一金属机壳4与第二金属机壳6彼此相对转动的角度为介于零度至小于360度时，电子装置处于开启模式，如图2A所示；当第一金属机壳4与第二金属机壳6彼此相对转动的角度为360度时，电子装置处于平板模式，如图2B，且第一金属机壳4设有触控屏幕42。本实施例的天线设计需要考虑到兼顾前述两种模式的无线传输工作。因此，相对于只有单纯的开启模式的传统型笔记型计算机，天线设计的要求更为复杂。本发明实施例的以转轴结构实现的平衡-不平衡转换器的设计特别有利于应用于此种电子装置。

请参见图3，本实施例的具有与转轴结构整合的天线的电子装置，包括第一金属机壳4、第二金属机壳6、转轴结构5、天线组件7与同轴传输线8。前述的第一金属机壳4与第二金属机壳6为全金属（即“纯金属”）的机壳，作为上盖与下盖，金属材质常用的是铝。第一金属机壳4与第二金属机壳6均电性接地（电性接地，即为习惯所称的“接地”，以下同）。转轴结构5连接于第一金属机壳4与第二金属机壳6之间，用以让第一金属机壳4与第二金属机壳6彼此相对转动的角度为零度至360度，转轴结构5具有导体部51，导体部51具有第一端511与第二端512。天线组件7用以激发第一共振模态。同轴传输线8具有中心导体81与外层导体82，位于同轴传输线8的末端80的外层导体82耦接天线组件7，位于同轴传输线8的末端80的中心导体81耦接转轴结构5的导体部51的第一端511，转轴结构5的导体部51的第二端512耦接第二金属机壳6，以使同轴传输线8的中心导体81通过转轴结构5的导体部51电性接地，同轴传输线8的外层导体82由外层导体82的表面的短路点821耦接至第二金属机壳6以电性接地(在图3中是连接到第二侧边601)。转轴结构5的导体部51用以构成激发路径L2以激发第二共振模态，激发路径L2的长度为第二共振模态的中心频率的二分之一波长。导体部51用以构成第一共振模态的平衡-不平衡转换器。另外，在产品应用时，天线组件7与同轴传输线8一般是内藏于转轴结构5，图3仅是用于帮助说明天线设计的原理的示意图。本发明也不限定导体部51的形状，导体部51一般可用金属材质制作，但也不限于此。

在图3实施例中，基于转轴结构5与第二金属机壳6的形状与配置关系，由导电部51第一端511延伸至第二端512的路径是激发路径L2。由导体部51的第二端512起始沿着第二金属机壳6经过短路迹线542至外层导体82的短路点821的路径以及由(外层导体82的表面的)短路点821至末端80的路径则都是接地路径。上述的激发路径L2与接地路径配合同轴传输线8即形成第一共振模态的平衡-不平衡转换器。然而，当转轴结构5的形状与相对于第二金属机壳6的配置有所改变时，接地路径或激发路径L2的形状与延伸方式也会有所改变，例如参照在下面还要提及的图5实施例。

天线组件7所激发的第一共振模态的频率例如是包括2.4GHz频带，天线组件7例如是单极天线。激发路径L2是构成半波长环圈天线，激发路径L2所激发的第二共振模态的频率例如是包括5GHz频带。转轴结构5的导体部51用以构成第一共振模态的平衡-不平衡转换器时，可以抑制同轴传输线8 的外层导体82 之上的漏电流，此漏电流的频率是在2.4GHz频带。但对于第二共振模态而言，导体部51是属于激发路径L2的天线组件。然而，本发明并不限定第一共振模态与第二共振模态的频率。在实际产品应用时，导体部51例如是金属组件，例如铜，但本发明并不因此限定。导体部51又例如是具有相当足够机构强度且导电良好的碳纤维组件。

再者，同轴传输线8的外层导体82 的表面的短路点821距离同轴传输线8的末端80的长度用以调整第一共振模态的阻抗匹配。在一实施例中，为了达到较佳的阻抗匹配，同轴传输线8的外层导体82 的表面的短路点821距离同轴传输线8的末端80的长度为第一共振模态的中心频率的四分之一波长，但本发明并不因此限定。

申请人在下面进一步叙述同轴传输线8所设置的可能位置。在图3的实施例中，第一金属机壳4具有第一侧边401，第二金属机壳6具有第二侧边601，第一侧边401与第二侧边601彼此相对且彼此平行，转轴结构5位于第一侧边401与第二侧边601之间，同轴传输线8平行于第二金属机壳6的第二侧边601。但在其它实施例中，例如图5实施例，因应转轴结构5的差异，同轴传输线8未必要平行于第二金属机壳6的第二侧边601。

请参见图4A、图4B和图5，在图4A、图4B以及图5的另一实施例中，转轴结构5的形状相异于图3实施例的转轴结构5。图4A与图4B的转轴结构5使得：当第一金属机壳4与第二金属机壳6彼此相对转动的角度为介于零度至小于360度时，电子装置处于开启模式，如图4A所示；当第一金属机壳4与第二金属机壳6彼此相对转动的角度为360度时，电子装置处于平板模式，如图4B所示。并且，转轴结构5的导体部51的形状也有所改变。转轴结构5的本体50包括有导体部51，而本体50的其它部分则不需要是导体，例如是具有一定结构强度的塑料件，但本发明并不因此限定。虽然形状不同，但类似于图3实施例，图5的转轴结构5具有导体部51，导体部51具有第一端511与第二端512。天线组件7用以激发第一共振模态。同轴传输线8具有中心导体81与外层导体82，位于同轴传输线8的末端80的外层导体82耦接天线组件7，位于同轴传输线8的末端80的中心导体81耦接转轴结构5的导体部51的第一端511，转轴结构5的导体部51的第二端512耦接第二金属机壳6，以使同轴传输线8的中心导体81藉由（即通过）转轴结构5的导体部51电性接地，同轴传输线8的外层导体82由外层导体82的表面的短路点821耦接至第二金属机壳6以电性接地，在图5中是利用短路迹线542配合导体部51的第二端512(作为接地轴)连接至第二金属机壳6。转轴结构5的导体部51用以构成激发路径L2以激发第二共振模态，激发路径L2的长度为第二共振模态的中心频率的二分之一波长，且导体部51用以构成第一共振模态的平衡-不平衡转换器。详细的说，激发路径L2与接地路径(短路迹线542与作为接地轴的第二端512)对于第一共振模态而言是一个与同轴传输线8所连接的平衡-不平衡转换器。

综上所述，本发明实施例所提供的具有与转轴结构整合的天线的电子装置，其转轴结构与同轴传输线的连接关系让转轴结构具有转轴功能与平衡-不平衡转换器的两用功能。利用上述的技术特征而不需另外增加一个独立的平衡-不平衡转换器组件就能实现克服漏电流与天线阻抗匹配的功效。尤其，应用于具有平板模式与开启模式的可360度开合的电子装置，本发明实施例的天线设计善用了转轴结构结合天线的整合式设计，并精简了机构组件与天线组件的组装与设置。

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)

1.一种具有与转轴结构整合的天线的电子装置，其特征在于包括：

一第一金属机壳，该第一金属机壳电性接地；

一第二金属机壳，该第二金属机壳电性接地；

一转轴结构，该转轴结构连接于所述第一金属机壳与所述第二金属机壳之间，用以让第一金属机壳与第二金属机壳彼此相对转动的角度为零度至360度，并且该转轴结构具有一导体部，该导体部具有一第一端与一第二端；

一天线组件，该天线组件用以激发一第一共振模态；以及

一同轴传输线，该同轴传输线具有一中心导体与一外层导体，该外层导体和中心导体沿着整个同轴传输线分布，位于同轴传输线的末端的外层导体耦接所述天线组件，位于同轴传输线的末端的中心导体耦接所述转轴结构的所述导体部的第一端，该转轴结构的所述导体部的所述第二端耦接所述第二金属机壳，以使所述同轴传输线的所述中心导体通过所述转轴结构的导体部电性接地，所述同轴传输线的外层导体由外层导体的表面的一短路点耦接至所述第二金属机壳以电性接地；

其中，所述转轴结构的导体部用以构成的一激发路径以激发所述的一第二共振模态，所述激发路径的长度为所述第二共振模态的中心频率的二分之一波长，且所述导体部用以构成第一共振模态的平衡-不平衡转换器。

2.根据权利要求1所述的具有与转轴结构整合的天线的电子装置，其特征在于所述转轴结构的导体部是金属。

3.根据权利要求1所述的具有与转轴结构整合的天线的电子装置，其特征在于所述激发路径是构成半波长环圈天线。

4.根据权利要求1所述的具有与转轴结构整合的天线的电子装置，其特征在于所述的第一金属机壳具有一第一侧边，所述的第二金属机壳具有一第二侧边，第一侧边与第二侧边彼此相对且彼此平行，所述转轴结构位于第一侧边与第二侧边之间，所述同轴传输线平行于所述第二金属机壳的所述第二侧边。

5.根据权利要求1所述的具有与转轴结构整合的天线的电子装置，其特征在于所述电子装置具有一平板模式以及一开启模式；当所述第一金属机壳与所述第二金属机壳彼此相对转动的角度为介于零度至小于360度时，所述电子装置处于所述的开启模式；而当所述第一金属机壳与所述第二金属机壳彼此相对转动的角度为360度时，所述电子装置处于所述的平板模式。

6.根据权利要求1或4或5所述的具有与转轴结构整合的天线的电子装置，其特征在于所述第一金属机壳设有一触控屏幕。

7.根据权利要求1所述的具有与转轴结构整合的天线的电子装置，其特征在于所述天线组件所激发的所述第一共振模态的频率包括2.4GHz频带。

8.根据权利要求1所述的具有与转轴结构整合的天线的电子装置，其特征在于所述激发路径所激发的所述第二共振模态的频率包括5GHz频带。

9.根据权利要求1所述的具有与转轴结构整合的天线的电子装置，其特征在于所述同轴传输线的外层导体的表面的所述短路点距离同轴传输线的所述末端的长度用以调整所述第一共振模态的阻抗匹配。

10.根据权利要求9所述的具有与转轴结构整合的天线的电子装置，其特征在于所述同轴传输线的外层导体的表面的所述短路点距离同轴传输线的所述末端的长度为所述第一共振模态的中心频率的四分之一波长。