CN109273825B - 电子设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种电子设备，包括：电路板、电子元件、连接件和金属弹片，所述连接件与所述电子元件连接，所述金属弹片与所述电路板连接，所述连接件与金属弹片连接以构成所述电子元件与所述电路板的电连接通路，其中，所述连接件以及所述金属弹片构成的所述电子元件与所述电路板的电连接通路上形成具有扼流功能的结构，以降低所述电子元件与天线之间的耦合。

Description

电子设备

技术领域

本公开涉及一种电子设备。

背景技术

随着人工智能、自动控制、通信和计算机技术的快速发展，各种各样的电子设备被应用于工农业生产、建筑、物流、和日常生活等诸多领域，人们通过使用不同的电子设备来进行不同的操作，实现不同的功能。当前电子设备的最基本的功能之一是无线通信功能，因此电子设备中基本都设置有天线，通过天线接收信号和发送信号实现电子设备的无线通信功能。尽管天线的物理构成较为简单，但基于天线的特质在电子设备内部需要留给天线足够的净空区以保证天线的性能，然而，随着当前电子设备的屏占比逐渐增大的趋势，电子设备中留给天线的净空区逐渐减小，严重影响了天线的性能。

发明内容

本公开的一个方面提供了一种电子设备，包括：电路板、电子元件、连接件和金属弹片。所述连接件与所述电子元件连接，所述金属弹片与所述电路板连接，所述连接件与金属弹片连接以构成所述电子元件与所述电路板的电连接通路，其中，所述连接件以及所述金属弹片构成的所述电子元件与所述电路板的电连接通路上形成有扼流功能的结构，以降低所述电子元件与电子设备的天线之间的耦合。

可选地，所述连接件上形成有扼流功能的结构。所述电子元件与所述连接件的一端电连接，所述连接件的另一端与所述金属弹片电连接，所述金属弹片设置于所述电路板上。

可选地，所述连接件为具有串联电感阵列结构的排线。所述电子元件与所述具有串联电感阵列结构的排线的一端电连接，所述具有串联电感阵列结构的排线的另一端与所述金属弹片电连接。

可选地，所述串联电感阵列结构为单层串联电感阵列结构，所述串联电感阵列结构中的线圈为圆形线圈或方形线圈。

可选地，所述金属弹片上形成有扼流功能的结构。所述电子元件与所述连接件的一端电连接，所述连接件的另一端与所述金属弹片电连接，所述金属弹片设置于所述电路板上。

可选地，所述金属弹片为具有绕线电感结构的金属弹片，所述连接件为排线。所述电子元件与所述排线的一端电连接，所述排线的另一端与所述具有绕线电感结构的金属弹片电连接，所述具有绕线电感结构的金属弹片设置于所述电路板上。

可选地，所述具有绕线电感结构的金属弹片为弹簧型金属弹片。

可选地，所述电子元件位于所述天线的预定距离范围内。

可选地，所述电子元件包括如下至少一项：扬声器、麦克风、马达、和/或摄像头。

可选地，所述电子设备为智能手机，所述天线为智能手机的顶端天线和/或底端天线。

附图说明

为了更完整地理解本公开及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，其中：

图1示意性示出了根据本公开的实施例的电子设备的应用场景；

图2示意性示出了根据本公开的实施例的电子设备的结构框图；

图3A示意性示出了根据本公开的实施例的现有技术中电子设备的部分结构示意图；

图3B示意性示出了根据本公开的实施例的现有技术中电子设备的金属弹片的结构示意图；

图3C示意性示出了根据本公开的实施例的现有技术中电子设备的天线辐射效率示意图；

图4A示意性示出了根据本公开的实施例的电子设备的部分结构示意图；

图4B示意性示出了根据本公开的实施例的电子设备的天线辐射效率示意图；

图5A示意性示出了根据本公开的另一实施例的电子设备的部分结构示意图；

图5B示意性示出了根据本公开的另一实施例的电子设备的金属弹片的结构示意图；以及

图5C示意性示出了根据本公开的另一实施例的电子设备的天线辐射效率示意图。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B或C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。

本公开的实施例提供了一种电子设备。该电子设备包括电路板、电子元件、连接件和金属弹片。其中，连接件与电子元件连接，金属弹片与电路板连接，连接件与金属弹片连接以构成电子元件与电路板之间的电连接通路，该电连接通路上形成具有扼流功能的结构，以降低电子元件与电子设备的天线之间的耦合。

图1示意性示出了根据本公开的实施例的电子设备的应用场景。需要注意的是，图1所示仅为可以应用本公开实施例的场景的示例，以帮助本领域技术人员理解本公开的技术内容，但并不意味着本公开实施例不可以用于其他设备、系统、环境或场景。

如图1所示，该应用场景展示了用户使用电子设备110进行无线通信的场景，本实施例所示的电子设备110为智能手机，在其他实施例中，电子设备110也可以是各种其他类型的终端设备，例如可以是智能手表、平板电脑、智能游戏机等等，在此不做限制。电子设备110中设置有天线，在接收信号时，天线将基站120发送来的电磁波转换为交流电流信号，交流电流信号经滤波、高频放大处理后，被送入中频内进行解调，得到接收基带信息，接收基带信息被送到电子设备110的逻辑电路进一步处理，在发射信号时，天线将经功放放大后的交流电流转化为电磁波信号并发送至基站120，以实现电子设备110的无线通信。

在电子设备110中，除天线之外，还设置有用于实现各种功能的其他电子元件，如扬声器、马达、电池、摄像头等，天线的工作性能与电子设备110中各电子元件的布局有关。

本公开实施例可以应用于图1所示的电子设备110中，电子设备110内部改进的结构使得天线的辐射效率尽量小地受其他电子元件的影响，保证电子设备110的良好的无线通信能力。

图2示意性示出了根据本公开的实施例的电子设备的结构框图。

如图2所示，该电子设备200包括：电路板210、电子元件220、连接件230和金属弹片240。连接件230与电子元件220连接，金属弹片240与电路板210连接，连接件230与金属弹片240连接以构成电子元件220与电路板210间的电连接通路250，该电连接通路250用于在电子元件220和电路板210上与电子元件220对应的信号处理电路之间传递信号，将信号从该信号处理电路传输至电子元件220，和/或，将信号从电子元件220传输至该信号处理电路。此外，该电子设备200还设置有天线260。其中，连接件230以及金属弹片240构成的电子元件220与所述电路板210的电连接通路250上形成具有扼流功能的结构，以降低电子设备200中电子元件220与天线260之间的耦合。

可见，在本公开实施例的电子设备中，电子元件和电路板的电连接通路上形成有具有扼流功能的结构，由于天线的射频信号相对于其他电子元件所处理的信号来说为高频信号，该具有扼流功能的结构阻断了电子元件对天线的射频信号的吸收和传递，同时不阻断电子元件自身工作所需的低频信号，使得在保证电子元件的正常工作的前提下，降低电子元件与天线间的耦合，保证电子设备的天线效率不受电子设备中的其他电子元件的影响，对于当前电子设备的屏占比越来越大、留给天线的净空区越来越小的现状来说，具有相当重要的意义。

下面参考图3A～图5C，结合具体实施例说明电子设备200的结构及工作原理。

天线是电子设备中接收和发送信号的部件，是电子设备进行无线通信的最关键的部件，尽管天线的物理构成较为简单，但其设计和布局复杂，涉及到电子设备内部环境的方方面面，需要考虑诸多因素。例如，电磁波会被金属屏蔽，金属可以对电磁波产生反射、吸收、抵消等作用，此外，电磁波还容易受到干扰，主要可以分为传导传输式干扰和辐射传输式干扰，传导传输式干扰是指干扰源与天线之间有完整的电路连接，干扰信号通过该电路传递到天线，该电路可包括导线、电源、电阻、电感、电容等一系列元件，辐射传输式干扰是指干扰能量以电磁场的形式向空间发射，通常在干扰源与天线发生耦合时形成干扰。综合以上各因素可以知道，电子设备在对天线进行设计和布局时，应使天线远离其他无关的电子元件，为天线留出足够的净空区，以保证天线的通信效果。

然而近年来，为满足用户操作和观看电子设备的需求，电子设备的屏占比不断增大，留给电子设备的顶部、底部、边框等区域的空间不断减小，且电子设备需要更高的集成度，相应地留给天线的净空区也不断减小，天线与电子设备中的其他电子元件间的距离缩小，导致天线与电子元件的耦合增强，天线的辐射效率下降。例如，以智能手机为例，16∶9的屏占比的电子设备留给天线的净空区在7～9毫米，而发展到18∶9的屏占比的电子设备时，留给天线的净空区大约只有3～5毫米，甚至更窄。

图3A示意性示出了根据本公开的实施例的现有技术中电子设备的部分结构示意图。

图3B示意性示出了根据本公开的实施例的现有技术中电子设备的金属弹片的结构示意图。

如图3A～图3B所示，在电子设备200的部分结构图中，电子设备200包括：电路板210、电子元件220、连接件230、金属弹片240、天线260和另一金属弹片270，所述金属弹片240和金属弹片270均可以采用图3B所示的结构。连接件230与电子元件220连接，金属弹片240设置于电路板210上，连接件230与金属弹片240连接以构成电子元件220与电路板210的电连接通路250，电子元件220通过该电连接通路250连接至电路板210上的相应的信号处理电路，天线260通过另一金属弹片270连接至电路板210上的射频电路，电子元件220与电路板210上的相应的信号处理电路进行相应的信号传输和处理，以实现电子元件220的工作，天线260与电路板210上的射频电路进行射频信号的传输和处理，以实现天线260的无线通信工作。

在本实施例中，电子设备200为智能手机，电路板210为PCB主板(图中仅示出部分PCB主板)，电子元件220为扬声器，连接件230为FPC排线，金属弹片240设置在PCB主板210上，金属弹片240如图3B所示，金属弹片240在图3A中被FPC排线230部分遮挡，该金属弹片240的引脚在PCB主板210上的接触面积较大，导致该金属弹片240具有较大的寄生电容。扬声器220与FPC排线230的一端连接，FPC排线230与金属弹片240连接，金属弹片240设置于PCB主板210上，与PCB主板210上的信号处理电路连接。可以看到，在电子设备200中，天线260与扬声器220的布局位置很近，扬声器220位于天线260的预定距离范围内，二者之间的耦合很强，使得天线260的辐射效率受到影响。

图3C示意性示出了根据本公开的实施例的现有技术中电子设备的天线辐射效率示意图。

如图3C所示，横坐标表示射频频率，纵坐标表示辐射效率，实线示出了图3A所示的电子设备中的天线的辐射效率随频率的变化，其中辐射效率等于输出功率和输入功率的比值，用于表征天线的通信效率，可以看到天线260在2.4GHz频段处的辐射效率下降了大约3～4dB，表示电子设备中的天线的通信效率受到了较大的影响。

为此，在本公开的实施例中，对电子设备200的内部结构进行了改进，在上述连接件230以及金属弹片240构成的电子元件220与电路板210的电连接通路250上形成具有扼流功能的结构，以降低电子元件220与天线260之间的耦合，提高天线260的辐射效率。

具体地，作为一个可选的实施例，对电子设备200的结构可以做出如下改进：

图4A示意性示出了根据本公开的实施例的电子设备的部分结构示意图。

如图4A所示，电子设备200包括：电路板210、电子元件220、连接件230、金属弹片240、天线260和另一金属弹片270。连接件230与电子元件220连接，金属弹片240设置于电路板210上，连接件230与金属弹片240连接以构成电子元件220与电路板210的电连接通路250，电子元件220通过该电连接通路250连接至电路板210上的相应的信号处理电路，以进行电子元件220的正常工作，天线260通过另一金属弹片270连接至电路板210上的射频电路，以进行天线260的无线通信工作。其中，连接件230上形成有扼流功能的结构，电子元件220与连接件230的一端电连接，连接件230的另一端与金属弹片240电连接，金属弹片240设置于所述电路板210上。

本实施例中，电子设备200为智能手机，天线260为智能手机的顶端天线或底端天线，电路板210为PCB主板(图中仅示出部分PCB主板)，电子元件220为扬声器，扬声器220位于天线260的预定距离范围内，连接件230为FPC排线，金属弹片240如上文中图3B所示。从图4A中可以看出，FPC排线230的靠近金属弹片240的部分形成具有扼流功能的串联电感阵列结构231，该串联电感阵列结构231为单层串联电感阵列结构，该串联电感阵列结构231中的线圈为圆形线圈。扬声器220与具有串联电感阵列结构231的FPC排线230的一端电连接，具有串联电感阵列结构231的FPC排线230的另一端与金属弹片240电连接，金属弹片240与PCB主板210上的信号处理电路连接。

其中，扬声器220正常工作所处理的信号为低频信号，而天线260正常工作所处理的信号为高频信号，在扬声器220的FPC排线230上形成具有扼流功能的串联电感阵列结构231，既可以阻断扬声器220的电连接通路对天线260的射频信号的吸收和传递，又可以保证扬声器220的正常工作。

可见，为了降低扬声器作为干扰源对天线的耦合，本实施例在扬声器所连接的FPC排线上设置具有扼流功能的结构，一方面，该具有扼流功能的结构的布局位置相对于金属弹片的布局位置距离干扰源更近，在金属弹片之前进行扼流，由于如图3B所示的金属弹片的引脚在PCB主板上的接触面积较大，存在大约1～2pF的寄生电容，具有扼流功能的结构在金属弹片之前进行扼流不会受到金属弹片中较大的寄生电容的影响，能够保证扼流效果。另一方面，在FPC排线上直接形成具有扼流功能的串联电感阵列结构，即利用FPC排线上的部分金属连接线形成串联电感阵列结构，与将电感元件串联焊接至FPC排线中相比，易于加工实现，且成本更低。

在本实施例中，扬声器220位于天线260的预定距离范围内，通常情况下，所述预定距离可以为10毫米距离，在其他情景下，可以选择其他预定距离。在本实施例中，扬声器220的FPC排线230上所形成的串联电感阵列结构231为单层串联电感阵列结构，可以进一步节省电子设备200的空间，在其他实施例中，也可以选择多层串联电感阵列结构，在此不做限制。在本实施例中，扬声器220的FPC排线230上所形成的串联电感阵列结构231中的线圈为圆形线圈，在其他实施例中，串联电感阵列结构231中的线圈也可以为方形线圈或任意其他形状的线圈，在此不做限制。通过设置串联电感阵列结构231中的层数、线圈形状、匝数等，可以调节串联电感阵列结构231所起的扼流作用的程度，以使天线260的辐射效率达到较为理想状态。

图4B示意性示出了根据本公开的实施例的电子设备的天线辐射效率示意图。

如图4B所示，横坐标表示射频频率，纵坐标表示辐射效率，虚线示出了图3A所示的电子设备中的天线的辐射效率随频率的变化，实线示出了图4A所示的电子设备中的天线的辐射效率随频率的变化，比较二者可以看到，在电子元件的连接件中引入具有扼流功能的结构后，电子设备与天线的耦合减弱，天线在2.4GHz频段处的辐射效率得到较大改善。

作为另一个可选的实施例，对电子设备200的结构也可以做出如下改进：

图5A示意性示出了根据本公开的另一实施例的电子设备的部分结构示意图。

如图5A所示，电子设备200包括：电路板210、电子元件220、连接件230、金属弹片240、天线260和另一金属弹片270。连接件230与电子元件220连接，金属弹片240设置于电路板210上，连接件230与金属弹片240连接以构成电子元件220与电路板210的电连接通路250，电子元件220通过该电连接通路250连接至电路板210上的相应的信号处理电路，以进行电子元件220的正常工作，天线260通过另一金属弹片270连接至电路板210上的射频电路，以进行天线260的无线通信工作。其中，金属弹片240上形成具有扼流功能的结构，电子元件220与连接件230的一端电连接，连接件230的另一端与金属弹片240电连接，金属弹片240设置于电路板210上。

图5B示意性示出了根据本公开的另一实施例的电子设备的金属弹片的结构示意图。

从图5A～图5B中可以看出，本实施例中，电子设备200为智能手机，天线260为智能手机的顶端天线或底端天线，电路板210为PCB主板(图中仅示出部分PCB主板)，电子元件220为扬声器，扬声器位于天线260的预定距离范围内，连接件230为FPC排线，金属弹片240为具有绕线电感结构241的金属弹片，扬声器220与FPC排线230的一端电连接，FPC排线230的另一端与具有绕线电感结构241的金属弹片240电连接，具有绕线电感结构241的金属弹片240与电路板210上的信号处理电路连接。

其中，扬声器220正常工作所处理的信号为低频信号，而天线260正常工作所处理的信号为高频信号，在扬声器220的FPC排线230所连接的金属弹片240上形成具有扼流功能的绕线电感结构241，既可以阻断扬声器220的电连接通路对天线260的射频信号的吸收和传递，又可以保证扬声器220的正常工作。

可见，为了降低扬声器作为干扰源对天线的耦合，本实施例将扬声器对应的如图3B所示的金属弹片替换为如图5B所示的金属弹片，替换后的金属弹片具有绕线电感结构，不仅消除了金属弹片中存在的较大的寄生电容，还通过绕线电感结构实现效益高、损耗小的扼流效果，在扬声器与电路板的电连接通路中阻断了高频射频信号的吸收和传递，降低扬声器与天线之间的耦合，提高天线效率。

在本实施例中，扬声器220位于天线260的预定距离范围内，通常情况下，所述预定距离可以为10毫米距离，在其他情景下，可以选择其他预定距离。在本实施例中，图5B所示的具有绕线电感结构241的金属弹片240为弹簧型金属弹片，在利用弹簧结构实现金属弹片的连接功能的同时利用弹簧类似于绕线电感的结构实现扼流作用，易于实现，成本低廉。通过设置串弹簧型金属弹片的线圈形状、匝数等，可以调节绕线电感结构241所起的扼流作用的程度，以使天线260的辐射效率达到较为理想状态。

图5C示意性示出了根据本公开的另一实施例的电子设备的天线辐射效率示意图。

如图5C所示，横坐标表示射频频率，纵坐标表示辐射效率，虚线示出了图3A所示的电子设备中的天线的辐射效率随频率的变化，实线示出了图5A所示的电子设备中的天线的辐射效率随频率的变化，比较二者可以看到，在电子元件的连接件所连接的金属弹片中引入具有扼流功能的结构后，天线的辐射效率得到明显改善，特别地，天线在2.4GHz频段处的辐射效率显著提高。

可见，在图4A～图4B所示的实施例与图5A～图5C所示的另一实施例中，对于位于天线的预定距离范围内的、与天线耦合强烈的电子元件，通过在电子元件和电路板的电连接通路上形成具有扼流功能的结构以降低电子元件与天线的耦合，由于电子元件与电路板的电连接通路是由与电子元件连接的连接件和与电路板连接的金属弹片构成，前一实施例在电子元件的连接件中形成具有扼流功能的结构，具体在电子元件的连接件中形成串联电感阵列结构，后一实施例在电子元件的连接件所连接的金属弹片中形成具有扼流功能的结构，具体在电子元件的连接件所连接的金属弹片中形成绕线电感结构，两种实施方式均可达到较好的扼流效果，提升电子设备的天线在紧凑空间中的辐射效率，两种方案巧妙且简易，适用于留给天线的净空区较小导致天线效率较低的电子设备。

需要说明的是，本公开的上述实施例所选用的具体的电子设备、电子元件、连接件、电路板等用于对本公开的原理进行说明，不对本公开造成限制，根据需要，本公开实施例所述的电子设备可以是各种电子设备，例如可以是智能手机、平板电脑、智能手表等等，在此不做限制，本公开实施例可以适用于电子设备中各种位于天线的预定距离范围内的、与天线耦合强烈的电子元件，例如可以是扬声器、麦克风、马达、摄像头等等，在此不做限制。

本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。

尽管已经参照本公开的特定示例性实施例示出并描述了本公开，但是本领域技术人员应该理解，在不背离所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开进行形式和细节上的多种改变。因此，本公开的范围不应该限于上述实施例，而是应该不仅由所附权利要求来进行确定，还由所附权利要求的等同物来进行限定。

Claims (7)

1.一种电子设备，包括：电路板、电子元件、连接件和金属弹片；

所述连接件与所述电子元件连接，所述金属弹片与所述电路板连接，所述连接件与金属弹片连接以构成所述电子元件与所述电路板的电连接通路，其中，所述连接件以及所述金属弹片构成的所述电子元件与所述电路板的电连接通路上形成具有扼流功能的结构，以降低所述电子元件与天线之间的耦合，其中，包括：所述连接件上形成具有扼流功能的结构；

其中，所述连接件上形成具有扼流功能的结构包括：

所述连接件为排线，所述排线靠近所述金属弹片的部分形成至少一层串联电感阵列，所述至少一层串联电感阵列中的每层串联电感阵列由多个电感结构依次连接形成，所述多个电感结构中的每个电感结构包括至少一匝线圈。

2.根据权利要求1所述的电子设备，所述连接件上形成具有扼流功能的结构还包括：

所述电子元件与所述连接件的一端电连接，所述连接件的另一端与所述金属弹片电连接，所述金属弹片设置于所述电路板上。

3.根据权利要求2所述的电子设备，其中：

所述连接件为具有串联电感阵列结构的排线；

所述电子元件与所述具有串联电感阵列结构的排线的一端电连接，所述具有串联电感阵列结构的排线的另一端与所述金属弹片电连接。

4.根据权利要求3所述的电子设备，其中：

所述串联电感阵列结构为单层串联电感阵列结构；

所述串联电感阵列结构中的线圈为圆形线圈或方形线圈。

5.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述电子元件位于所述天线的预定距离范围内。

6.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述电子元件包括如下至少一项：扬声器、麦克风、马达、和/或摄像头。

7.根据权利要求1所述的电子设备，其中：

所述电子设备为智能手机；

所述天线为智能手机的顶端天线和/或底端天线。

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