CN111463549A - 一种电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电子设备，包括：金属边框，金属边框上设置有通孔；绝缘基板，绝缘基板设置于金属边框，且绝缘基板在金属边框的正投影至少部分位于通孔内；馈电传输线，设置于绝缘基板的背离金属边框的表面，且馈电传输线在金属边框的正投影至少部分位于通孔内。本发明能够通过绝缘基板上与金属边框背离设置的馈电传输线耦合激励通孔进行辐射，有利于天线结构与电子设备结构相适应，满足天线的谐振需求，利于实现天线与金属边框的集成设计；并且，能够有效利用电子设备本身的金属边框的通孔作为天线的辐射单元，利于小型化设计，降低设计成本。

Description

一种电子设备

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种电子设备。

背景技术

随着5G(第五代移动通信系统)技术时代的到来，毫米波天线被逐渐引入到小型化的电子设备中，例如手机、平板、以及笔记本电脑等。因此在原有的空间内如何实现5G毫米波天线的堆叠同时能够保证无线通讯的信号质量已经逐渐成为电子设备设计中亟待解决的技术难题。

对于电子设备而言，轻薄化、高频占比、小型化已经成为一种发展趋势，在电子设备的有限空间内需要放置诸如摄像头、麦克风、电池、USB等诸多电子器件，这些元器件不仅占据了电子设备的空间，而且对天线的性能产生较大的影响，进而影响用户的无线体验。现有技术中，毫米波天线往往是采用独立的封装天线(Antenna-In-Package，AIP)模组的形态，即通常是作为一种装配件使用。然而每个设备机型的整机环境不尽相同，即电子设备内诸多器件(金属或磁性材料)的介电常数不同，使得AIP模组周围环境的等效介电常数不同，且毫米波天线对周边环境比较敏感，使得相同的天线模组难以在不同的电子设备中通用，往往需要单独定制，在一定程度上增加了成本，使得产品竞争力下降。

另外，AIP模组主要包括贴片天线(Patch)，八木宇田天线(Yagi-Uda)，或者偶极子天线(Dipole)等，这些天线往往需要占用单独的印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)布局空间，故不利于模组的小型化及整机集成。

发明内容

本发明提供一种电子设备，能够解决现有技术中AIP模组难以在不同的电子设备中通用，且不利于小型化及整机集成设计的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

本发明实施例提供一种电子设备，包括：

金属边框，金属边框上设置有通孔；

绝缘基板，绝缘基板设置于金属边框，且绝缘基板在金属边框的正投影至少部分位于通孔内；

馈电传输线，设置于绝缘基板的背离金属边框的表面，且馈电传输线在金属边框的正投影至少部分位于通孔内。

本发明实施例中，能够通过绝缘基板上与金属边框背离设置的馈电传输线耦合激励通孔进行辐射，有利于天线结构与电子设备结构相适应，满足天线的谐振需求，利于实现天线与金属边框的集成设计；并且，能够有效利用电子设备本身的金属边框的通孔作为天线的辐射单元，利于小型化设计，降低设计成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1表示本发明实施例提供的电子设备的结构示意图之一；

图2表示本发明实施例提供的电子设备的结构示意图之二；

图3表示本发明实施例提供的电子设备的结构示意图之三；

图4表示本发明实施例提供的电子设备的结构示意图之四；

图5表示本发明实施例提供的电子设备的结构示意图之五；

图6表示本发明实施例提供的电子设备的结构示意图之六；

图7表示本发明实施例提供的通过通孔、绝缘基板与馈电传输线组成的天线在预设毫米波频率的反射系数曲线。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

请参见图1和图2，本发明实施例提供一种电子设备，可以包括：金属边框101、绝缘基板102和馈电传输线103。

金属边框101上设置有通孔1011；绝缘基板102设置于金属边框101，且绝缘基板102在金属边框101的正投影至少部分位于通孔1011内；馈电传输线103，设置于绝缘基板102的背离金属边框101的表面，且馈电传输线103在金属边框101的正投影至少部分位于通孔1011内。

本发明实施例中，通孔1011可以为喇叭出音孔或数据接口在边框的开孔；馈电传输线103相对于绝缘基板102与金属边框101背离设置，且馈电传输线103在金属边框101的正投影至少部分与通孔1011的部分区域重叠；通过绝缘基板102上与金属边框101背离设置的馈电传输线103耦合激励通孔1011进行辐射，有利于天线结构与电子设备结构相适应，满足天线的谐振需求，利于实现天线与金属边框101的集成设计；并且，能够有效利用电子设备本身的金属边框101的通孔1011作为天线的辐射单元，利于小型化设计，降低设计成本。

本发明实施例中，为利于提升绝缘基板102的结构稳定性，该绝缘基板102架设于通孔1011，也即绝缘基板102在金属边框101的正投影贯穿通孔1011。为避免绝缘基板102和馈电传输线103的设置影响通孔1011的正常使用，如图2所示，该绝缘基板102在通孔1011的条形孔的长度方向x上的尺寸小于通孔的条形孔的长度方向x上的尺寸。

可选地，本发明实施例中，该馈电传输线103可以为蚀刻在绝缘基板102的背离金属边框101的表面的金属走线。

本发明实施例中，绝缘基板102可以为印制电路板(Print Circuit Board，PCB)，金属边框101可以为金属材质制成的，或者，也可以为金属材质内嵌在非金属材质内的压铸金属制成的，该金属边框101优选为金属材质制成的边框。

示例地，本发明实施例中，绝缘基板102可以为介电常数为2.2，损耗正切角可以为0.0009的介质材料制成。可以理解地，在实际设计中，该绝缘基板102的介质材料可以为介电常数位于与2.2相差第一预设值的数值范围，损耗正切角位于与0.0009相差第二预设值的数值范围的介质材料，这里，第一预设值和第二预设值可以基于多次实验数据获得的数值，或者，基于结构、天线性能等多方面设计考量后设置的数值。

示例地，考虑到金属边框101结构外表平整性、一体性以及美观性，该绝缘基板102可紧密贴合于所述金属边框101的内侧表面。

可选地，在本发明一些实施例中，如图1所示，电子设备还可以包括：馈源104，馈源104与馈电传输线103连接，馈源104为毫米波馈源。本发明实施例中，金属边框101作为接地端，馈源104分别与馈电传输线103和金属边框101连接，馈源104、馈电传输线103以及绝缘基板102共同组成了天线的馈电系统，通过馈源104向馈电传输线103传输电信号至馈电传输线103远离馈源104的一端，并通过馈电传输线103远离馈源104的一端通过耦合的方式激励通孔1011进行辐射。这里，该馈源104可以用于产生预设毫米波频段的信号。

本发明实施例中，馈源104可以设置于绝缘基板102的背离金属边框101的表面，并穿过绝缘基板102，与金属边框101连接；其中，对于馈源104与金属边框101的连接方式不做限定，例如，可以在绝缘基板102上开设贯穿绝缘基板102的过孔，该馈源104通过过孔与金属边框101实现连接。

这样，电子设备可以通过绝缘基板102上的馈电传输线103激励金属边框101上的通孔1011，从而辐射能量，能够用于实现预设毫米波频段的覆盖，满足毫米波天线的谐振需求。这样，电子设备能够通过金属边框101上的通孔1011，实现出音功能或数据线连接功能，并兼具毫米波频段的能量辐射功能，利于实现毫米波天线与金属边框101的集成设计，并且无需在电子设备的边框或后盖上额外增设用于天线辐射的缝隙，有利于空间堆叠，实现小型化设计。

在实际使用中，通过通孔1011、绝缘基板102与馈电传输线103共同组成的天线可以实现覆盖预设毫米波频段，如图7所示为通过通孔1011、绝缘基板102与馈电传输线103组成的天线在预设毫米波频率的反射系数曲线，该天线可以覆盖26GHz～30GHz的频率范围，例如以28GHz为主的n257(26.5GHz-29.5GHz)频段，n258(24.25GHz-27.5GHz)频段和n261(27.5GHz-28.35GHz)频段，以及以39GHz为主的n260(37.0GHz-40.0GHz)频段和n259(40.5GHz-43.5GHz)频段，这样，该天线的射频带宽可以满足3GPP已经定义的5G毫米波频段，能够实现较宽的带宽，提升用户的移动漫游体验。另外，通过调整通孔1011的条形孔1012的长度、宽度等尺寸参数以及馈电传输线103的位置和尺寸均能够调谐天线的谐振频率从而满足不同的频率需求。

本发明实施例中，可以通过将馈电传输线103架设通孔1011的条形孔1012的设置方式来实现馈电传输线103激励相应的条形孔1012进行辐射。

本发明实施例中，通孔1011可以包括至少一个条形孔单元，一个条形孔单元可以包括至少一个条形孔1012；可选地，在条形孔1012的宽度方向y上，馈电传输线103在金属边框101的正投影，贯穿于至少一个条形孔单元。这里，可以通过馈电传输线103架设于至少一个条形孔单元，以通过一个馈电传输线103一次激励至少一个条形孔单元。在一示例中，通孔1011可以为数据接口在边框的开孔，通孔1011包括一个条形孔单元，一个条形孔单元包括一个条形孔1012，在条形孔1012的宽度方向y上，馈电传输线103在金属边框101的正投影可以贯穿于一个条形孔1012，利用该馈电传输线103耦合激励一个条形孔1012进行辐射；在另一示例中，如图1和2所示，通孔1011可以为出音孔，通孔1011包括至少两个条形孔单元，一个条形孔单元包括一个条形孔1012，在条形孔1012的宽度方向y上，馈电传输线103在金属边框101的正投影可以贯穿于一个条形孔1012，利用该馈电传输线103耦合激励一个条形孔1012进行辐射；或者，在又一示例中，通孔1011可以为出音孔，通孔1011包括至少两个条形孔单元，一个条形孔单元包括至少两个条形孔1012(该至少两个条形孔1012相邻设置)，在条形孔1012的宽度方向y上，馈电传输线103在金属边框101的正投影可以贯穿于一个条形孔单元的至少两个条形孔1012，或者可以贯穿于至少两个条形孔单元的多个条形孔1012，利用该馈电传输线103耦合激励至少两个条形孔1012进行辐射，从而能够获得更高的辐射增益。

较优地，在本发明一些实施例中，馈电传输线103的数量可以为多个，通孔1011可以为出音孔，条形孔单元的数量为至少两个；在条形孔1012的宽度方向y上，一个馈电传输线103在金属边框101的正投影，贯穿于一个条形孔单元。这样，通过将馈电传输线103与条形孔单元一一对应设置，能够利用通孔1011设置多个天线，形成天线阵列，实现更多的天线增益，并利于实现多天线配合，例如实现MIMO多天线组合。示例地，如图3所示，条形孔单元的数量为至少两个，一个条形孔单元可以包括一个条形孔1012，也即，将馈电传输线103与条形孔1012一一对应设置。当然，一个条形孔单元可以包括至少两个条形孔1012(该至少两个条形孔1012相邻设置)，一个馈电传输线103在金属边框101的正投影可以贯穿于相邻的至少两个条形孔1012，也即，一个馈电传输线103可以架设于相邻的至少两个条形孔1012，且不同馈电传输线103所架设的条形孔1012不同，这里，通过一个馈电传输线103激励相邻的至少两个条形孔1012，组成天线子阵，以形成天线阵列，在具体使用中，通过控制天线子阵的幅度和相位从而能够获得较好的方向图以及天线增益；例如，如图4所示，通孔1011可以为出音孔，通孔1011包括三个条形孔单元，每个条形孔单元包括相邻的两个条形孔1012，一个馈电传输线103在金属边框101的正投影可以贯穿于一个条形孔单元，也即一个馈电传输线103可以架设于相邻两个条形孔1012，且不同馈电传输线103对应的条形孔1012不同。

本发明实施例中，可以通过将馈电传输线103的其中一端在金属边框101的正投影位于通孔1011的一个条形孔1012内的设置方式来实现馈电传输线103激励相应的条形孔1012进行辐射。

本发明实施例中，通孔1011包括至少一个条形孔单元，一个条形孔单元包括至少一个条形孔1012；可选地，该馈电传输线103可以呈L型，如图6所示，馈电传输线103可以包括与馈源104连接的第一段1031以及远离馈源104的第二段1032，第二段1032与第一段1031成预定角度；第一段1031在金属边框101的正投影延伸至条形孔单元的范围内；第二段1032在金属边框101的正投影，位于条形孔单元的一个条形孔1012的范围内。本发明实施例中，通过馈源104向馈电传输线103的第一段1031传输电信号，并经第一段1031传输至馈电传输线103的第二段1032，第二段1032通过耦合的方式激励通孔1011中对应条形孔单元的条形孔1012进行辐射。

这里，通过设置馈电传输线103的第一段1031与第二段1032成预设角度的方式，以确保天线辐射性能。示例地，该预设角度可以为90度，也即馈电传输线103的第二段1032与第一段1031垂直。示例地，馈电传输线103的第一段1031与条形孔1012的宽度方向y平行，馈电传输线103的第二段1032与条形孔1012的长度方向x平行。

在一示例中，通孔1011可以为数据接口，通孔1011包括一个条形孔单元，一个条形孔单元包括一个条形孔1012，馈电传输线103的第一段1031在金属边框101的正投影延伸至一个条形孔1012，馈电传输线103的第二段1032在金属边框101的正投影位于条形孔1012的范围内，利用该馈电传输线103的第二段1032耦合激励一个条形孔1012进行辐射；在另一示例中，如图1和2所示，通孔1011可以为出音孔，通孔1011包括至少两个条形孔单元，一个条形孔单元包括一个条形孔1012，馈电传输线103的第一段1031在金属边框101的正投影可以延伸至一个条形孔单元的一个条形孔1012，馈电传输线103的第二段1032在金属边框101的正投影位于一个条形孔单元的条形孔1012的范围内，利用该馈电传输线103的第二段1032耦合激励一个条形孔1012进行辐射；在又一示例中，通孔1011可以为出音孔，通孔1011包括至少两个条形孔单元，一个条形孔单元包括至少两个条形孔1012(该至少两个条形孔1012相邻设置)，馈电传输线103的第一段1031在金属边框101的正投影可以延伸至一个条形孔单元的至少两个条形孔1012，馈电传输线103的第二段1032在金属边框101的正投影位于一个条形孔单元的条形孔1012的范围内，利用该馈电传输线103的第二段1032耦合激励至少两个条形孔1012进行辐射，从而能够获得更高的辐射增益。

可优地，在本发明一些实施例中，如图5所示，绝缘基板102的数量可以为两个，绝缘基板102可以包括第一绝缘基板1021和第二绝缘基板1022；第一绝缘基板1021在金属边框101的正投影位于通孔1011的第一区域，第二绝缘基板1022在金属边框101的正投影位于通孔1011的第二区域；第一区域和第二区域分别位于通孔1011的条形孔1012的长度方向x上的相对两端；第一绝缘基板1021和第二绝缘基板1022上分别设置有至少一个馈电传输线103。这里，通过设置第一绝缘基板1021和第二绝缘基板1022，分别设置于通孔1011在条形孔1012的长度方向x上的相对两端，并分别在第一绝缘基板1021和第二绝缘基板1022上设置至少一个馈电传输线103，能够利用通孔1011设置多个天线，形成天线阵列，实现更多的天线增益，并利于实现多天线配合。

较优地，在本发明实施例中，通孔1011可以为出音孔，为利于电子设备内的空间布置，且更利于天线加工装配，位于第一绝缘基板1021上设置的馈电传输线103与位于第二绝缘基板1022上设置的馈电传输线103可以分别间隔交错设置。举例来说，通孔1011可以包括至少两个条形孔单元，一个条形孔单元对应一个馈电传输线103，一个条形孔单元可以包括至少一个条形孔1012；相邻两个条形孔单元所对应的两个馈电传输线103中，其中一个馈电传输线103设置于第一绝缘基板1021，另一个馈电传输线103设置于第二绝缘基板1022。在一示例中，如图5所示，通孔1011可以为出音孔，通孔1011包括至少两个条形孔单元，一个条形孔单元包括一个条形孔1012，每个条形孔1012上可以分别对应一个馈电传输线103，相邻的两个条形孔1012中，其中一个条形孔1012对应的馈电传输线103设置于第一绝缘基板1021，另一个条形孔1012对应的馈电传输线103设置于第二绝缘基板1022；在另一示例中，通孔1011可以为出音孔，通孔1011包括至少两个条形孔单元，一个条形孔单元包括至少两个条形孔1012(该至少两个条形孔1012相邻设置)，相邻的两个条形孔单元中，其中一个条形孔单元对应的馈电传输线103设置于第一绝缘基板1021，另一个条形孔单元对应的馈电传输线103设置于第二绝缘基板1022。这里，不同馈电传输线103对应的条形孔单元不同。

可以理解的是，在馈电传输线103的数量可以为多个的情况下，每一个馈电传输线103分别连接一个馈源104。

本发明实施例中，通孔1011包括至少一个条形孔单元，一个条形孔单元包括至少一个条形孔1012，一个条形孔单元对应一个馈电传输线103，一个条形孔单元可以作为一个天线的辐射单元。在通孔1011为出音孔，具备至少两个条形孔单元的情况下，可以通过至少两个条形孔单元分别构成天线，形成天线阵列，每个天线之间具有预定距离，作为天线的辐射单元的条形孔单元的条形孔1012的距离可以通过电子设备的外观结构性能、音腔性能以及天线阵列的增益和扫描角度等天线性能等等多种考虑因素共同确定。

可选地，在本发明实施例中，考虑到电子设备基于金属边框101的结构设计强度以及金属边框101尺寸等结构因素，通孔1011内设置有填充非金属材质的填充区域，填充区域为通孔1011内与馈电传输线103在通孔1011的正投影对应的区域。这样，通过该填充区域内的非金属材质，能够减小天线对通孔1011的长度需求，利于增强金属边框101的结构强度。

另外，在本发明一些实施例中，为确保天线正常使用性能，在馈电传输线103在金属边框101的正投影，位于绝缘基板102在金属边框101的正投影的区域内。示例地，在馈电传输线103的延伸方向上，绝缘基板102的长度尺寸大于馈电传输线103的长度尺寸。

此外，本发明实施例中，该电子设备可以为手机或平板电脑。可以理解的是，该电子设备并不局限于手机和平板电脑，其也可以为膝上型电脑(Laptop Computer)或个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)等具备天线功能的电子设备。

本发明实施例提供的电子设备，能够通过绝缘基板上与金属边框背离设置的馈电传输线耦合激励通孔进行辐射，有利于天线结构与电子设备结构相适应，满足天线的谐振需求，利于实现天线与金属边框的集成设计；并且，能够有效利用电子设备本身的金属边框的通孔作为天线的辐射单元，利于小型化设计，降低设计成本。

应理解，说明书的描述中，提到的参考术语“一实施例”、“一个实施例”或“一些实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例或示例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一实施例中”、“在一个实施例中”或“在一些实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，在本发明的一个附图或一种实施例中描述的元素、结构或特征可以与一个或多个其它附图或实施例中示出的元素、结构或特征以任意适合的方式相结合。

需要说明的是，在本文中的一个或多个实施例中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明可以在不同实施例或示例中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。

此外，在发明实施例中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种电子设备，其特征在于，包括：

金属边框，所述金属边框上设置有通孔；

绝缘基板，所述绝缘基板设置于所述金属边框，且所述绝缘基板在所述金属边框的正投影至少部分位于所述通孔内；

馈电传输线，设置于所述绝缘基板的背离所述金属边框的表面，且所述馈电传输线在所述金属边框的正投影至少部分位于所述通孔内。

2.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，还包括：

馈源，所述馈源与所述馈电传输线连接，所述馈源为毫米波馈源。

3.根据权利要求2所述的电子设备，其特征在于，所述通孔包括至少一个条形孔单元，一个所述条形孔单元包括至少一个条形孔；

在所述条形孔的宽度方向上，所述馈电传输线在所述金属边框的正投影，贯穿于至少一个所述条形孔单元。

4.根据权利要求3所述的电子设备，其特征在于，所述馈电传输线的数量为多个，所述条形孔单元的数量为至少两个；在所述条形孔的宽度方向，一个所述馈电传输线在所述金属边框上的正投影，贯穿于一个所述条形孔单元。

5.根据权利要求2所述的电子设备，其特征在于，所述通孔包括至少一个条形孔单元，一个所述条形孔单元包括至少一个条形孔；所述馈电传输线包括与所述馈源连接的第一段以及远离所述馈源的第二段，所述第二段与所述第一段成预定角度；

所述第一段在所述金属边框的正投影延伸至所述条形孔单元的范围内；

所述第二段在所述金属边框的正投影，位于所述条形孔单元的一个条形孔的范围内。

6.根据权利要求5所述的电子设备，其特征在于，所述第一段与所述条形孔的宽度方向平行，所述第二段与所述条形孔的长度方向平行。

7.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述绝缘基板包括第一绝缘基板和第二绝缘基板；

所述第一绝缘基板在所述金属边框的正投影位于所述通孔的第一区域，所述第二绝缘基板在所述金属边框的正投影位于所述通孔的第二区域；所述第一区域和所述第二区域分别位于所述通孔的条形孔的长度方向上的相对两端；

所述第一绝缘基板和所述第二绝缘基板上分别设置有至少一个所述馈电传输线。

8.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于，所述通孔包括至少两个条形孔单元，一个所述条形孔单元对应一个所述馈电传输线，一个所述条形孔单元包括至少一个条形孔；

相邻两个所述条形孔单元所对应的两个所述馈电传输线中，其中一个所述馈电传输线设置于所述第一绝缘基板，另一个所述馈电传输线设置于所述第二绝缘基板。

9.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述通孔内设置有非金属材质的填充区域，所述填充区域为所述通孔内与所述馈电传输线在所述通孔内的正投影对应的区域。

10.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，在所述馈电传输线在所述金属边框的正投影，位于所述绝缘基板在所述金属边框的正投影的区域内。

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