CN113206378A - 一种电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电子设备，包括：由至少一个缝隙分割的金属边框和设置于金属边框所围成的空间中的电路板，电路板具有金属段，其中，金属段向金属边框的投影区域对应所述金属边框的第一缝隙、位于第一缝隙一侧的金属边框的第一金属部分，位于所述第一缝隙另一侧的金属边框的第二金属部分；第一缝隙属于至少一个缝隙；金属段、第一金属部分与第二金属部分构成电子设备的一根天线，天线的馈电点位于所述金属段上。由此，即使在电子设备的主净空环境很小的情况下，也能保持电子设备的天线辐射效率保持良好，从而使得本方案能够适用于整机厚度较薄的电子设备。此外，电子设备中一根天线的主要辐射体为金属边框，天线方向性好，显著提升用户体验。

Description

一种电子设备

技术领域

本申请涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种电子设备。

背景技术

随着5G时代的来临，智能手机面临着新的技术挑战。5G的应用场景决定了基站与终端的MIMO(multiple-in multipleout，多进多出)模式，4*4MIMO模式决定了5G手机接收天线的最低数量。同时，由于5G需要高频谱以提升信道容量，新频谱的增加使得5G手机的天线数量不断增加。与此同时，全面屏的趋势下手机向轻薄化、高屏占比的方向不断发展。天线预留的主净空区域不断被压缩，因此，天线数量的增加和天线净空的不断压缩为5G手机天线设计提出了更高的要求。

目前使用的单纯将LDS(Laser Direct Structuring，激光直接成型技术)金属作为辐射体的方式，天线高度小，净空环境差，辐射效率比较差。单纯使用边框金属作为辐射体的方式，带宽不够，需牺牲掉部分频段的性能，无法同时兼顾MHB(Middle High Bands，中高频段)和N77/N78/N79频段。

申请内容

本申请提供了一种电子设备，所述电子设备包括：金属边框，所述金属边框由至少一个缝隙分割；电路板，所述电路板具有金属段，所述电路板设置于所述金属边框所围成的空间中；其中，所述金属段向所述金属边框的投影区域对应所述金属边框的第一缝隙、位于所述第一缝隙一侧的所述金属边框的第一金属部分，位于所述第一缝隙另一侧的所述金属边框的第二金属部分；所述第一缝隙属于所述至少一个缝隙；所述金属段、所述第一金属部分与所述第二金属部分构成所述电子设备的一根天线，所述天线的馈电点位于所述金属段上。

根据本申请另一实施例，所述金属段与所述第一金属部分、所述第二金属部分间隔满足耦合距离，以使得所述金属段与所述第一金属部分耦合连接以及所述金属段与所述第二金属部分耦合连接。

根据本申请另一实施例，所述一根天线用于支持第一频段、第二频段以及第三频段，其中，所述第一频段与所述第二频段分别为第N代移动通信网络的中频频段和高频频段；所述第三频段为第N+1代移动通信网络的频段。

根据本申请另一实施例，所述金属段与所述第一金属部分耦合，用于支持所述第三频段，其中，从所述馈电点到所述金属段的一端的距离与所述第一金属部分的长度之和与所述第三频段的波长匹配。

根据本申请另一实施例，所述金属段与所述第二金属部分耦合，用于支持所述第一频段和第二频段；所述一根天线还包括切换开关；所述切换开关与所述第二金属部分连接。

根据本申请另一实施例，所述切换开关根据所述电子设备辐射或接收的信号频段，通过孔径调节的方式调节所述金属段和所述第二段金属部分耦合产生的谐振频率，以使得所述金属段和所述第二段金属部分产生的谐振频率与所述电子设备辐射或接收的信号频段相匹配。

根据本申请另一实施例，所述第一频段与所述第二频段分别为第四代移动通信网络的中频频段和高频频段；所述第三频段为第五代移动通信网络的N77/N78/N79频段。

根据本申请另一实施例，如果所述电子设备的通信组件基于所述第四代移动通信网络工作，通过所述一根天线的所述金属段和所述第二金属部分辐射和接收信号。

根据本申请另一实施例，如果所述电子设备的通信组件基于所述第五代移动通信网络工作，通过以下之一辐射和接收信号：所述一根天线的所述金属段和所述第一金属部分；所述一根天线的所述金属段和所述第二金属部分；所述一根天线的所述金属段。

根据本申请另一实施例，如果所述电子设备的通信组件基于所述第四代移动通信网络以及所述第五代移动通信网络工作，通过以下之一辐射和接收信号：所述一根天线的所述金属段和所述第一金属部分；所述一根天线的所述金属段和所述第二金属部分；所述一根天线的所述金属段。

本申请电子设备包括由至少一个缝隙分割的金属边框和设置于金属边框所围成的空间中的电路板，电路板具有金属段，其中，金属段向金属边框的投影区域对应所述金属边框的第一缝隙、位于第一缝隙一侧的金属边框的第一金属部分，位于所述第一缝隙另一侧的金属边框的第二金属部分；第一缝隙属于至少一个缝隙；金属段、第一金属部分与第二金属部分构成电子设备的一根天线，天线的馈电点位于所述金属段上。如此，在电子设备的电路板上配置金属段，并充分利用电子设备的金属边框，使用金属边框上的缝隙将金属边框分割为两段，两段金属边框与电路板上的金属段构成电子设备的一根天线。两段金属边框与电路板上的金属段耦合分别产生不同的谐振频率，从而辐射或接收不同频段的信号，例如：中高频段以及超高频N77/N78/N79频段，由此，即使在电子设备的主净空环境很小的情况下，也能保持电子设备的天线辐射效率保持良好，从而使得本方案能够适用于整机厚度较薄的电子设备。此外，电子设备中一根天线的主要辐射体为金属边框，天线方向性好，显著提升用户体验。

需要理解的是，本申请的教导并不需要实现上面所述的全部有益效果，而是特定的技术方案可以实现特定的技术效果，并且本申请的其他实施方式还能够实现上面未提到的有益效果。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本申请示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本申请的若干实施方式，其中：

在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。

图1示出了本申请实施例电子设备的组成结构示意图；

图2示出了本申请实施例电子设备的一根天线的组成结构示意图；

图3示出了本申请实施例电子设备的一根天线在自由空间的辐射效率的仿真结果示意图；

图4示出了本申请实施例电子设备的一根天线在自由空间的VSWR仿真结果示意图；

图5示出了本申请实施例电子设备的一根天线在自由空间进行阻抗匹配时所参考的史密斯圆图；

图6示出了本申请实施例电子设备的一根天线在自由空间进行阻抗匹配后的回波损耗的仿真结果示意图；

图7示出了本申请实施例电子设备的一根天线在自由空间进行阻抗匹配后天线系统效率的仿真结果示意图。

具体实施方式

下面将参考若干示例性实施方式来描述本申请的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本申请，而并非以任何方式限制本申请的范围。相反，提供这些实施方式是为使本申请更加透彻和完整，并能够将本申请的范围完整地传达给本领域的技术人员。

下面结合附图和具体实施例对本申请的技术方案进一步详细阐述。

图1示出了本申请实施例电子设备的组成结构示意图。

参考图1，本申请实施例电子设备10包括：金属边框102，金属边框102由至少一个缝隙分割；电路板101，电路板101具有金属段1011，电路板101设置于金属边框102所围成的空间中；其中，金属段1011向金属边框102的投影区域对应金属边框102的第一缝隙1021、位于第一缝隙1021一侧的金属边框102的第一金属部分1022，位于第一缝隙1021另一侧的金属边框102的第二金属部分1023；第一缝隙1021属于至少一个缝隙；金属段1011、第一金属部分1022与第二金属部分1023构成电子设备的一根天线，天线的馈电点1012位于金属段1011上。

在本申请这一实施例中，金属段1011与第一金属部分1022、第二金属部分1023间隔满足耦合距离，以使得金属段1011与第一金属部分1022耦合连接以及金属段1011与第二金属部分1023耦合连接。

这里，电路板可以是电子设备的PCB板，PCB板上可以集成匹配电路以及射频通路等。金属段1011可以通过弹片与PCB板的匹配电路连接，同样的，金属段1011也可以通过弹片与PCB板的射频通路相连接。如此，金属段1011与第一金属部分1022形成一个电容，匹配电路中具有相当于电抗的电子原件，电抗与电容之间能够产生谐振。匹配电路通过阻抗调节的方式，调节匹配电路的电抗，从而调节电抗与电容之间产生的谐振频率。金属段1011和第一金属部分1022之间的间隔越小时，匹配电路与金属段1011和第一金属部分1022形成的电容之间产生的谐振效果越好，但是，这里金属段1011和第一金属部分1022之间的间隔只要能够使得匹配电路与金属段1011和第一金属部分1022形成的电容之间能够产生谐振，从而使得金属段1011与第一金属部分1022耦合连接即可。类似的，金属段1011与第二金属部分1023之间的间隔只要能够使得金属段1011与第二金属部分1023耦合连接即可。本发明对此不做具体限定。

射频通路辐射的信号可以通过金属段1011和第一金属部分1022构建的指定频率谐振通路或者金属段1011和第二金属部分1023构建的指定频率谐振通路，将信号辐射出去，例如：辐射至基站，以实现电子设备的移动通信功能。同样的，电子设备也可以通过金属段1011和第一金属部分1022构建的指定频率谐振通路或者金属段1011和第二金属部分1023构建的指定频率谐振通路接收信号。

在本申请这一实施例中，一根天线用于支持第一频段、第二频段以及第三频段，其中，第一频段与第二频段分别为第N代移动通信网络的中频频段和高频频段；第三频段为第N+1代移动通信网络的频段。

第一频段可以是中频频段1.71GHz～2.2GHz，第二频段可以是高频频段2.3GHz～2.69GHz，第三频段可以是超高频段3.3GHz～5GHz。第一频段与第二频段分别为第四代移动通信网络的中频频段和高频频段；第三频段为第五代移动通信网络的频段。

金属段1011和第一金属部分1022耦合产生的谐振为超高频段3.3GHz～5GHz的谐振，用于支持第三频段。超高频段为5G通信网络的专用频段N77/N78/N79。金属段1011与第一金属部分1022耦合，从馈电点1012到金属段1011的一端的距离与第一金属部分1022的长度之和与第三频段的波长匹配。

金属段1011和第二金属部分1023耦合产生的谐振为中频频段1.71GHz～2.2GHz和高频频段2.3GHz～2.69GHz的谐振，用于支持第一频段和第二频段。并且，一根天线还包括切换开关(图1中未示出，图2中以切换开关204示出)；切换开关与第二金属部分1023连接。切换开关能够根据电子设备辐射或接收的信号频段，通过孔径调节的方式调节金属段1011和第二段金属部分耦合产生的谐振频率，以使得金属段1011和第二段金属部分产生的谐振频率与电子设备辐射或接收的信号频段相匹配。该谐振频率可以通过切换开关进行调节。金属段1011自身对地也具有分布电容，因此，金属段1011本身也可以作为辐射体，金属段1011本身也可以作为辐射体时，能够与电子设备的匹配电路产生超高频3.3GHz～5GHz的谐振效率。

在本申请这一实施例中，如果电子设备的通信组件基于第四代移动通信网络工作，通过一根天线的金属段1011和第二金属部分1023辐射和接收信号。如果电子设备的通信组件基于第五代移动通信网络工作，通过以下之一辐射和接收信号：一根天线的金属段1011和第一金属部分1022；一根天线的金属段1011和第二金属部分1023；一根天线的金属段1011。如果电子设备的通信组件基于第四代移动通信网络以及第五代移动通信网络工作，通过以下之一辐射和接收信号：一根天线的金属段1011和第一金属部分1022；一根天线的金属段1011和第二金属部分1023；一根天线的金属段1011。

在本申请这一实施例中，假设匹配电路中用于与金属段1011、第一金属部分1022和第二金属部分1023产生谐振的电抗值为L，金属段1011自身对地的分布电容为C0，金属段1011与第一金属部分1022形成的电容的电容值为C1，金属段1011与第二金属部分1023形成的电容的电容值为C2。根据谐振频率的计算公式

可以确定一根天线能够产生的谐振频率。由此，通过匹配电路能够调节电抗值，可以实现对一根天线的谐振频率的调节，使得一根天线的谐振频率与电子设备所辐射和接收的信号频段相匹配。

图2示出了本申请实施例电子设备的一根天线的组成结构示意图。

参考图2，一根天线包括LDS金属段201、金属边框第一部分202、金属边框第二部分203和切换开关204。其中，金属边框第一部分202和金属边框第二部分203分别为电子设备的金属边框的一部分。天线的馈电点1012位于LDS金属段201上。切换开关204与金属边框第二部分203连接，切换开关204根据电子设备辐射或接收的信号频段，通过孔径调节的方式调节LDS金属段201和边框金属第二部分203耦合产生的谐振频率，以使得LDS金属段201和边框金属第二部分203产生的谐振频率与电子设备辐射或接收的信号频段相匹配。

在本申请这一实施例中，LDS金属段201与金属边框第一部分202耦合，用于支持中频频段1.71GHz～2.2GHz以及高频频段2.3GHz～2.69GHz信号的辐射和接收。LDS金属段201与金属边框第二部分203耦合，用于支持超高频段3.3GHz～5GHz信号的辐射和接收，超高频段即为5G网络的专用频段N77/N78/N79频段。

如果电子设备的通信组件基于第四代移动通信网络工作，通过一根天线的LDS金属段201与金属边框第二部分203耦合辐射和接收信号。如果电子设备的通信组件基于第五代移动通信网络工作，通过以下之一辐射和接收信号：LDS金属段201与金属边框第一部分202；LDS金属段201与金属边框第二部分203；LDS金属段201。如果电子设备的通信组件基于第四代移动通信网络以及第五代移动通信网络工作，通过以下之一辐射和接收信号：LDS金属段201与金属边框第一部分202；LDS金属段201与金属边框第二部分203；LDS金属段201。

以下结合图3-7，说明采用本申请实施例的电子设备，所带来的有益效果。需要说明的是，图3-7中所示意的仿真结果为无源条件下，对电子设备的仿真结果，信号频段宽频段0.5～6G之间。

图3示出了本申请实施例电子设备的一根天线在自由空间的辐射效率的仿真结果示意图。

如图3所示，在不考虑手和头等部位对电子设备的天线辐射或接收信号的影响的情况下，仿真得到一根天线在自有空间的系统效率随频率的变化曲线和一根天线在自有空间的辐射效率随频率的变化曲线。这里系统效率＝辐射效率*损失系数。天线辐射效率是指天线辐射出去的功率和输入到天线的有功功率之比，天线辐射出去的功率即经过天线有效地转换电磁波部分的功率。天线辐射效率是一个恒小于1的数值。将天线辐射效率转换为单位dB的方式示出，则天线辐射效率(dB)＝10*log(辐射效率/1)<0，恒为负数。

图4示出了本申请实施例电子设备的一根天线在自由空间的VSWR仿真结果示意图。

如图4所示，同样在不考虑手和头等部位对电子设备的天线辐射或接收信号的影响的情况下，仿真得到一根天线在自有空间的VSWR(Voltage Standing Wave Ratio，电压驻波比)随频率的变化曲线。

图5示出了本申请实施例电子设备的一根天线在自由空间进行阻抗匹配时所参考的史密斯圆图。根据图3-4的仿真结果，参考图5，对一根天线在自由空间进行阻抗匹配。并对阻抗匹配后的天线参数进行仿真。得到如图6所示的电子设备的一根天线在自由空间进行阻抗匹配后的回波损耗的仿真结果示意图和如图7所述的电子设备的一根天线在自由空间进行阻抗匹配后天线系统效率的仿真结果示意图。

图6示出了本申请实施例电子设备的一根天线在自由空间进行阻抗匹配后的回波损耗的仿真结果示意图。

回波损耗是表示信号反射性能的参数，图6中的回波损耗用来表征进行阻抗匹配后的天线谐振频率。回波损耗说明入射功率的一部分被反射回到信号源。一般电子设备的天线回波损耗需要做到小于-5dBa。

如图6所示，本申请中的电子设备的天线可以极好的覆盖中高频段及超高频段，充分满足电子设备的辐射和接收信号需求。并且，一根天线在自由空间进行阻抗匹配后，切换开关切换至不同电感值的回波损耗的均小于-5dB。

图7示出了本申请实施例电子设备的一根天线在自由空间进行阻抗匹配后天线系统效率的仿真结果示意图。

如图7所示，一根天线在自由空间进行阻抗匹配后，切换开关切换至不同开关状态时，N77/N78/N79频段能够始终保持较高的天线效率。并且，中频频段的效率约为：-5dB～-6dB；高频效率约为：-3dB～-4.5dB；N77/N78效率约为-3dB～-5.5dB；N79效率约为：-4dB～-6.5dB。一根天线的效率始终保持在一个较为理想的范围内，从而显著提升电子设备性能，给电子设备的用户带来非常好的用户体验。

如此，在电子设备的电路板101上配置金属段1011，并充分利用电子设备的金属边框102，使用金属边框102上的缝隙将金属边框102分割为两段，两段金属边框102与电路板101上的金属段1011构成电子设备的一根天线。两段金属边框102与电路板101上的金属段1011耦合分别产生不同的谐振频率，从而辐射或接收不同频段的信号，例如：中高频段以及超高频N77/N78/N79频段，由此，即使在电子设备的主净空环境很小的情况下，也能保持电子设备的天线辐射效率保持良好，从而使得本方案能够适用于整机厚度较薄的电子设备。此外，电子设备中一根天线的主要辐射体为金属边框102，天线方向性好，显著提升用户体验。

这里需要指出的是，以上电子设备可以是手机，也可以是便携式计算机等电子设备，当然还可以是其他需要辐射和接收信号的电子设备，本申请对此不作具体限定，无论是哪种电子设备，其具体实施方式均可参考上述实施例的描述而理解，为节约篇幅，因此不再赘述。

需要说明的是，在本文中，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。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电子设备，所述电子设备包括：

金属边框，所述金属边框由至少一个缝隙分割；

电路板，所述电路板具有金属段，所述电路板设置于所述金属边框所围成的空间中；

其中，所述金属段向所述金属边框的投影区域对应所述金属边框的第一缝隙、位于所述第一缝隙一侧的所述金属边框的第一金属部分，位于所述第一缝隙另一侧的所述金属边框的第二金属部分；所述第一缝隙属于所述至少一个缝隙；

所述金属段、所述第一金属部分与所述第二金属部分构成所述电子设备的一根天线，所述天线的馈电点位于所述金属段上。

2.根据权利要求1所述的电子设备，所述金属段与所述第一金属部分、所述第二金属部分间隔满足耦合距离，以使得所述金属段与所述第一金属部分耦合连接以及所述金属段与所述第二金属部分耦合连接。

3.根据权利要求2所述的电子设备，所述一根天线用于支持第一频段、第二频段以及第三频段，其中，所述第一频段与所述第二频段分别为第N代移动通信网络的中频频段和高频频段；所述第三频段为第N+1代移动通信网络的频段。

4.根据权利要求3所述的电子设备，所述金属段与所述第一金属部分耦合，用于支持所述第三频段，

其中，从所述馈电点到所述金属段的一端的距离与所述第一金属部分的长度之和与所述第三频段的波长匹配。

5.根据权利要求2所述的电子设备，所述金属段与所述第二金属部分耦合，用于支持所述第一频段和第二频段；

所述一根天线还包括切换开关；所述切换开关与所述第二金属部分连接。

6.根据权利要求5所述的电子设备，所述切换开关根据所述电子设备辐射或接收的信号频段，通过孔径调节的方式调节所述金属段和所述第二段金属部分耦合产生的谐振频率，以使得所述金属段和所述第二段金属部分产生的谐振频率与所述电子设备辐射或接收的信号频段相匹配。

7.根据权利要求2所述的电子设备，所述第一频段与所述第二频段分别为第四代移动通信网络的中频频段和高频频段；所述第三频段为第五代移动通信网络的N77/N78/N79频段。

8.根据权利要求7所述的电子设备，如果所述电子设备的通信组件基于所述第四代移动通信网络工作，通过所述一根天线的所述金属段和所述第二金属部分辐射和接收信号。

9.根据权利要求7所述的电子设备，如果所述电子设备的通信组件基于所述第五代移动通信网络工作，通过以下之一辐射和接收信号：

所述一根天线的所述金属段和所述第一金属部分；

所述一根天线的所述金属段和所述第二金属部分；

所述一根天线的所述金属段。

10.根据权利要求7所述的电子设备，如果所述电子设备的通信组件基于所述第四代移动通信网络以及所述第五代移动通信网络工作，通过以下之一辐射和接收信号：

所述一根天线的所述金属段和所述第一金属部分；

所述一根天线的所述金属段和所述第二金属部分；

所述一根天线的所述金属段。

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