CN112003004B - 缝隙天线装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种缝隙天线装置及电子设备，其中，缝隙天线装置包括多个辐射缝隙和用于为所述辐射缝隙馈电的馈电装置；所述辐射缝隙开设于所述金属后盖板靠近金属围框的位置且不穿过所述金属围框，并且多个所述辐射缝隙以其长度方向平行于金属后盖板宽度方向沿金属后盖板宽度方向间隔排布。通过在金属后盖板上开设多个不贯穿金属围框的辐射缝隙，并使辐射缝隙沿金属后盖板宽度方向排布，可以在金属后盖板同一区域集成多个天线，仅在一侧开缝就能完成终端的天线方案设计需求，并保证了金属后壳的结构强度和边框的完整度。

Description

缝隙天线装置及电子设备

【技术领域】

本发明涉及通信设备技术领域，尤其涉及一种缝隙天线装置及应用其的电子设备。

【背景技术】

随着技术发展，电子设备例如平板电脑向轻薄方向发展，大尺寸平板电脑的强度成为设计的难点。全金属后壳能有效加强平板电脑机身强度，从而使平板电脑能兼顾轻薄和高强度的优点，而金属后壳对天线设计而言是极大的挑战，而缝隙天线作为一种基于金属结构的天线形式，能够解决此类问题。

然而，现有缝隙天线的工作频率受到尺寸的影响，对缝隙天线的长度和宽度尺寸要求严格，在多天线布局上，往往出现辐射缝隙破坏金属后壳边框，影响边框完整性和金属后壳结构强度的问题。

【发明内容】

本发明的首要目的在于提供一种基于金属后壳结构并可保证金属后壳结构强度的缝隙天线装置。

本发明的另一目的在于提供一种应用上述缝隙天线装置的电子设备。

为实现该目的，本发明采用如下技术方案：

作为第一方面，公开了一种缝隙天线装置，包括金属后壳和馈电装置，所述金属后壳由金属后盖板和围合在金属后盖板边缘的金属围框共同限定而成，金属后壳上开设有多个辐射缝隙，所述辐射缝隙开设于所述金属后盖板靠近金属围框的位置且位于所述金属围框内，并且多个所述辐射缝隙以其长度方向平行于金属后盖板宽度方向沿金属后盖板宽度方向间隔排布，所述馈电装置为所述辐射缝隙馈电。

较佳地，所述馈电装置设有多个，一一对应地连接于所述辐射缝隙为其馈电，以使多个天线之间具有较高的隔离度。

优选地，相邻两个辐射缝隙之间设有隔离筋，所述隔离筋由金属后盖板沿垂直于金属后盖板内侧平面的方向延伸形成。通过设置隔离筋，一方面可以加强金属后壳的结构强度，另一方面可以进一步提高天线之间的隔离度。

优选地，相邻两个所述辐射缝隙的工作频段不同。通过将相邻两个辐射缝隙的工作频段设为不同的两个频段，可以避免相邻两个天线之间的耦合，进一步提升天线的隔离度。

优选地，各所述辐射缝隙的长度被设置成与该辐射缝隙的工作波长相匹配。

优选地，位于金属后盖板宽度方向两端的两个辐射缝隙还折弯形成弯折段，所述弯折段沿金属后盖板的长度方向延伸。通过将端部的两个辐射缝隙弯折沿后盖板长度方向延伸，可以合理利用后盖板的空间，也避免辐射缝隙穿出金属围框而影响金属后壳的结构强度。

优选地，所述馈电装置为末端短路的耦合枝节，用于将电信号耦合到辐射缝隙上。

优选地，所述耦合枝节包括金属耦合件，其可抵接于金属后盖板内壁为所述辐射缝隙馈电。

较佳地，所述辐射缝隙内填充有非金属材料，并使多个辐射缝隙处的非金属材料相连，在金属后盖板外侧面形成连续的装饰带。

作为第二方面，还涉及一种电子设备，包括主板及上述缝隙天线装置，所述主板上设有射频电路，所述馈电装置与所述射频电路电连接。

与现有技术相比，本发明具备如下优点：

1.本发明公开的缝隙天线装置中，通过在金属后盖板上开设多个不贯穿金属围框的辐射缝隙，并使辐射缝隙沿金属后盖板宽度方向排布，可以在金属后盖板同一区域集成多个天线，仅在一侧开缝就能完成终端的天线方案设计需求，并保证了金属后壳的结构强度和边框的完整度。

2.本发明公开的缝隙天线装置中，通过设置分立的多个辐射缝隙和对应为其馈电的馈电装置，使得不同天线间具有较高的隔离度。另外，通过相邻两个辐射缝隙的工作频率配置为不同频率，及在相邻两个辐射缝隙间加设金属隔离筋，提高了相邻两个天线间的隔离度性能。

3.本发明公开的电子设备中，由于应用上述缝隙天线装置，在满足天线透过金属后壳向外辐射的前提下，金属后壳仍具有较高的结构强度和边框完整度。另外，通过在辐射缝隙填充非金属材料形成装饰带，既可使金属后壳外观更简洁、美观，也不降低天线的辐射性能。

【附图说明】

图1为本发明一种实施方式的后壳组件的结构示意图，示出了一种实施例的缝隙天线与金属后壳之间的连接关系；

图2为本发明另一种实施方式的缝隙天线装置的局部结构示意图；

图3为本发明一种实施方式的缝隙天线装置的结构示意图，示出了金属后盖板外侧面的结构；

图4至图7为本发明一种实施方式的一号天线至四号天线对应的谐振仿真图；

图8为一号天线和三号天线的同频天线隔离度仿真图；

图9为二号天线和四号天线的同频天线隔离度仿真图。

【具体实施方式】

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。

应当理解，本公开的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本公开的范围在此方面不受限制。

本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。

需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元一定为不同的装置、模块或单元，也并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

下面以具体地实施例对本公开的技术方案以及本公开的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。

参见图1至图3，本发明公开一种电子设备，包括主板和缝隙天线装置，所述主板(未示出，下同)设有射频电路，所述缝隙天线装置包括开设有辐射缝隙的金属后壳1000和设于金属后壳1000并对辐射缝隙馈电的馈电装置装置，所述馈电装置与射频电路连接，从而通过辐射缝隙将主板输出的射频电流转换为电磁波向外发射，或者将接收的外部电磁波转化为射频电流输出到所述主板，实现电子设备与外部设备的通信连接。

本发明的电子设备，包括但不限于诸如移动电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)、PMP(便携式多媒体播放器)、车载终端(例如车载导航终端)等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。

其中，所述金属后壳1000大体上为槽体，用于收容电子设备的元器件和功能模块，例如主板和电池。所述金属后壳1000包括呈矩形的金属后盖板100及围合于所述金属后盖板100四周的金属围框200，为保证金属后壳1000具有较高的结构强度，所述金属后盖板100和金属围框200可采用钣金工艺一体成型。金属后壳1000上可设置按键区域和摄像头区域，对应用于设置按键和摄像头。

所述缝隙天线装置包括多个，例如四个缝隙天线，分为一号天线1、二号天线2、三号天线3、四号天线4，四个天线中，一号天线1和三号天线3均为WiFi 2.4G天线，工作于2400MHz-2500MHz的频段内；二号天线2和四号天线4均为WiFi 5G天线，工作于5150MHz-5850MHz的频段内。

需要说明的是，在本实施方式中，通过四个天线来举例说明本发明缝隙天线的结构，不能视为对缝隙天线数量的限制。本发明的缝隙天线数量，可以为两个、三个，或者在后盖板宽度允许的情况下，可以设置更多的天线，设计出其他不同频段的天线，例如GPS天线和NFC天线，可由技术人员根据需要设置。

优选地，所述馈电装置通过耦合的方式向辐射缝隙进行能量耦合，激励辐射缝隙产生天线辐射信号向外辐射。

优选地，每个缝隙天线包括一个辐射缝隙和一个馈电装置，四个天线的辐射缝隙11、21、31、41均设于金属后盖板100的上端，其沿金属后盖板100宽度方向间隔排布，并且所述四个天线的辐射缝隙以其长度方向平行于金属后盖板100宽度方向的方式开设于金属后盖板100上，使得它们大致位于同一直线上，以实现多个天线的集中设计，便于主板上的电路设计和避免电磁干扰。四个所述馈电装置12、22、32、42与四个辐射缝隙11、21、31、41一一对应构成上述四个缝隙天线，即一号天线1、二号天线2、三号天线3、四号天线4。

较佳地，所述辐射缝隙开设于靠近金属围框200的位置处，并且辐射缝隙不穿过所述金属围框200，以保证金属围框200(即边框)的完整性，保证金属后壳1000的结构强度。

通过设置分立的馈电装置对分立的辐射缝隙馈电，减小不同天线之间的耦合干扰，从而具有较高的隔离度。

在本实施方式中，所述主板包括PCB，其上印制有可传输射频信号的微带线，所述馈电装置可以采用与微带线连接的弹片，可弹压到金属后壳1000的侧边上，实现一种末端短路的耦合枝节，通过耦合枝节向缝隙进行能量耦合，激励缝隙产生天线辐射；所述弹片还可替换为其他金属制成的耦合件，例如金属螺钉，通过锁接到金属后壳1000的内壁上，对辐射缝隙耦合馈电。

本发明的缝隙天线装置，通过在金属后盖板100上开缝隙，通过采用廉价的弹片或螺钉来构成馈电装置，天线整体结构简单、易于设计和生产，成本较低。

本发明公开的四个天线中，相邻两个天线之间的工作频段不同，所述辐射缝隙的长度被设置为与天线工作波长相匹配，即沿一个方向上，四个天线的缝隙按“长-短-长-短”的顺序交替排布，在两个频率较低的天线之间可以设置一个频率较高的天线，天线集成度高，布局紧凑，占用面积小。

当缝隙总长度加上间隔大于后盖板的宽度时，使位于后盖板宽度方向两端的辐射缝隙11、41弯折形成弯折段111、411，并使弯折段沿金属后盖板100的长度方向延伸，从而保证两个端部的辐射缝隙长度满足工作频段要求。

优选地，两个所述弯折段111、411的长度和高度均大致相同，以使两个弯折段大体上对称，具有较好的外观美感。此处所称大致相同，是指由于产品加工导致可能存在的加工误差而无法做到严格相同，两个弯折段的长度差和高度差为零或应尽量控制在误差范围内。

通过将不同频段的辐射缝隙相邻设置，并且相邻两个辐射缝隙的工作频段相距较远，相邻两个缝隙天线之间具有较高的隔离度，可以灵活地设置多个天线，并使每个天线具有较高的带宽。

另外，相邻两个辐射缝隙之间设有隔离筋101，所述隔离筋101凸起于金属后盖板100的内侧面，并抵接于所述金属围框200的内侧，由此增大金属后壳1000的结构强度，并可进一步防止不同天线之间的串扰。

总而言之，由于通过将辐射缝隙间隔、按“长-短-长-短”的方式交替设置，设置分立的馈电装置一一对应馈电，相邻天线间具有较高的隔离度、同频天线之间的隔离度也较高。

请结合图4至图7，根据对四个天线进行谐振仿真结果可知，一号天线和三号天线的工作频段在2400MHz-2500MHz，二号天线和四号天线的工作频段在5150MHz-5850MHz，每个天线具有较宽的带宽。

请结合图8和图9，根据对同频天线进行隔离度仿真可知，一号天线和三号天线之间、二号天线和四号天线之间的隔离度分别为28dB和30dB，同频天线具有较高的隔离度。

进一步地，为了保证金属后壳1000的外观美感，所述辐射缝隙内填充有非金属材料，例如塑料粒子，并且使多个辐射缝隙内的非金属材料相连而形成一完整的装饰带102，避免由于开缝而导致金属后壳1000存在外观不整洁的问题，使金属后壳1000更美观。

虽然上面已经示出了本发明的一些示例性实施例，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离本发明的原理或精神的情况下，可以对这些示例性实施例做出改变，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种缝隙天线装置，其特征在于：包括金属后壳和馈电装置，所述金属后壳由金属后盖板和围合在金属后盖板边缘的金属围框共同限定而成，所述金属后壳上开设有多个辐射缝隙，相邻两个所述辐射缝隙的工作频段不同，所述辐射缝隙开设于所述金属后盖板靠近金属围框的位置且位于所述金属围框内，并且多个所述辐射缝隙以其长度方向平行于金属后盖板宽度方向沿金属后盖板宽度方向间隔排布，所述馈电装置为所述辐射缝隙馈电；相邻两个辐射缝隙之间设有隔离筋，所述隔离筋由金属后盖板沿垂直于金属后盖板内侧平面的方向延伸形成；所述馈电装置为末端短路的耦合枝节，用于将电信号耦合到辐射缝隙上，所述耦合枝节包括金属耦合件，所述金属耦合件抵接于所述金属后盖板内壁为所述辐射缝隙馈电。

2.根据权利要求1所述的缝隙天线装置，其特征在于，所述馈电装置设有多个，一一对应地连接于所述辐射缝隙为其馈电。

3.根据权利要求1所述的缝隙天线装置，其特征在于，各所述辐射缝隙的长度与该辐射缝隙的工作波长相匹配。

4.根据权利要求3所述的缝隙天线装置，其特征在于，位于金属后盖板宽度方向两端的两个辐射缝隙中的至少一个折弯形成弯折段，所述弯折段沿金属后盖板的长度方向延伸。

5.根据权利要求1所述的缝隙天线装置，其特征在于，所述辐射缝隙内填充有非金属材料，并使多个辐射缝隙处的非金属材料相连，在金属后盖板外侧面形成连续的装饰带。

6.一种电子设备，包括主板，其特征在于，还包括权利要求1至5任意一项所述的后壳组件，所述主板上设有射频电路，所述馈电装置与所述射频电路电连接。

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