CN113243061A

CN113243061A - 天线、无线耳塞和电子装置

Info

Publication number: CN113243061A
Application number: CN201980064061.5A
Authority: CN
Inventors: 石宮克教; 児玉賢一郎
Original assignee: Goertek Techology Co Ltd
Current assignee: Goertek Techology Co Ltd
Priority date: 2019-11-22
Filing date: 2019-11-22
Publication date: 2021-08-10
Also published as: WO2021097782A1; US20220278442A1

Abstract

提供了一种天线。该天线包括金属板，其中，金属板是耳塞的壳体的至少一部分，金属板被配置成电耦接至PCB上的馈送端子和接地端子，PCB被容纳在耳塞中。本公开内容还提供了一种包括壳体的无线耳塞，壳体的一部分构成充当无线耳塞的天线辐射器的天线部件。本公开内容还提供了一种包括壳体的电子装置，其中，壳体包括唯一金属板，该唯一金属板构成充当电子装置的天线辐射器的天线部件。

Description

天线、无线耳塞和电子装置

技术领域

本公开内容总体上涉及一种用于无线耳塞的天线、包括该天线的无线耳塞和电子装置。

背景技术

如今，耳塞——尤其是无线耳塞——已经成为移动设备的必要电子配件。人们也追求高性能和高品质的耳塞。目前，考虑到金属对信号传输的影响，大多数耳塞利用塑料机壳(chassis)作为耳塞的外壳。然而，塑料机壳影响耳塞外壳的刚性并且从外观上看起来质量低下。因此，期望提供一种具有高强度外壳以及高天线性能的无线耳塞。

发明内容

根据本公开内容的实施方式，提供了一种天线。所述天线包括：金属板，其中，金属板是耳塞的壳体的至少一部分，金属板被配置成电耦接至PCB上的馈送端子和接地端子，并且PCB被容纳在耳塞中。

在一些实施方式中，天线还包括：保护电路，其被配置成电耦接在金属板与PCB上的接地端子之间；以及唯一接触部件，其被配置成电耦接在金属板与PCB上的馈送端子之间。

在一些实施方式中，保护电路是电感器或电阻器。

在一些实施方式中，天线还包括：第一接触部件，其被配置成电耦接在金属板与馈送端子之间；以及第二接触部件，其被配置成电耦接在金属板与接地端子之间。

在一些实施方式中，第一接触部件和/或第二接触部件是弹簧针或板簧。

在一些实施方式中，天线还包括：保护电路，其被配置成电耦接在金属板与PCB上的接地端子之间；以及匹配电路，其被配置成电耦接在金属板与PCB上的馈送端子之间，其中，匹配电路和保护电路通过配置在金属板上的一个接触点电耦接至金属板，或者匹配电路和保护电路通过分别配置在金属板上的两个接触点电耦接至金属板。

在一些实施方式中，匹配电路包括电感器、电容器或电阻器。

在一些实施方式中，金属板由铝或不锈钢制成。

在一些实施方式中，金属板呈现平板或弯曲板的形状。

在一些实施方式中，金属板具有相对于所述金属板的中心对称的结构。

根据本公开内容的实施方式，提供了一种无线耳塞。所述无线耳塞包括：壳体；以及PCB，所述PCB被容纳在壳体中并且在所述PCB上设置有接地端子和馈送端子，其中，壳体的一部分构成充当无线耳塞的天线辐射器的天线部件，天线部件电耦接至PCB上的馈送端子，并且天线部件电耦接至PCB上的接地端子。

在一些实施方式中，无线耳塞还包括：保护电路，其被配置成电耦接在天线部件与PCB上的接地端子之间；以及唯一接触部件，其被配置成电耦接在天线部件与PCB上的馈送端子之间。

在一些实施方式中，保护电路是电感器或电阻器。

在一些实施方式中，无线耳塞还包括：第一接触部件，其被配置成电耦接在天线部件与馈送端子之间；以及第二接触部件，其被配置成电耦接在天线部件与接地端子之间。

在一些实施方式中，无线耳塞还包括：保护电路，其被配置成电耦接在天线部件与PCB上的接地端子之间；以及匹配电路，其被配置成电耦接在天线部件与PCB上的馈送端子之间，其中，匹配电路和保护电路通过配置在天线部件上的一个接触点电耦接至天线部件，或者匹配电路和保护电路通过分别配置在天线部件上的两个接触点电耦接至天线部件。

在一些实施方式中，壳体包括：在使用中距用户最远的顶部；入耳部；以及依次连接在顶部与入耳部之间的第一环形部和第二环形部，其中，顶部、第一环形部和第二环形部中的至少一个构成天线部件。

在一些实施方式中，第一环形部和/或第二环形部构成天线部件，顶部由导电材料或塑料制成并且与天线部件隔离。

在一些实施方式中，天线部件由铝或不锈钢制成。

根据本公开内容的实施方式，提供了一种电子装置。所述电子装置包括：壳体；以及PCB，所述PCB被容纳在壳体中并且在所述PCB上设置有接地端子和馈送端子，其中，壳体包括唯一金属板，所述唯一金属板构成充当电子装置的天线辐射器的天线部件，天线部件电耦接至PCB上的馈送端子，并且天线部件电耦接至PCB上的接地端子。

通过将无线耳塞的壳体的至少一部分用作无线耳塞的天线辐射器，可以将金属板引入到耳塞的机壳上，并且可以改进外壳的刚性和外观。

此外，便于进行天线的工业设计，但是在耳塞的外壳上没有缝隙。可以降低天线的成本，其中接触点的数量减少并且无需额外的天线辐射器。另外，可以通过调节匹配电路来保持高天线性能。

此外，由于无线耳塞的尺寸和形状相似，因此所述天线适用于市场上的所有无线耳塞。此外，可以根据耳塞的不同工业设计通过调节匹配电路来改变谐振频率。

附图说明

通过以下结合附图的描述，本公开内容的上述和其他方面、特征和优点将变得更加明显，在附图中：

图1示意性地示出了根据本公开内容的实施方式的无线耳塞的内部结构的截面视图；

图2示意性地示出了根据本公开内容的实施方式的无线耳塞的天线的等效电路图；

图3示意性地示出了根据本公开内容的另一实施方式的无线耳塞的天线的等效电路图；

图4示意性地示出了根据本公开内容的又一实施方式的无线耳塞的天线的等效电路图；

图5示意性地示出了根据本公开内容的实施方式的无线耳塞的壳体的结构；

图6A至图6D示意性地示出了根据本公开内容的实施方式的无线耳塞的截面视图；以及

图7A至图7B示意性地示出了使用壳体的一部分作为天线部件的无线耳塞的性能与常规无线耳塞的性能之间的比较，其中，当耳塞在用户的耳朵中工作时获得图7A中的曲线，并且当耳塞与触摸耳塞的壳体的手一起工作时获得图7B中的曲线。

具体实施方式

在下文中，参照附图描述了本公开内容的各种实施方式。然而，应当理解，不旨在将本公开内容限制为本文中公开的特定形式；相反，本公开内容旨在被解释为覆盖本公开内容的实施方式的各种修改、等同和/或替代。在描述附图时，相似的附图标记可以用来指代相似的要素。

如本文中所使用的，表述“具有”、“可以具有”、“包括”和“可以包括”是指存在相应特征(例如，数字、功能、操作或诸如部件的元件)，但不排除一个或更多个其他特征。

在本公开内容的各种实施方式中使用的表述“第一”、“第二”、“所述第一”和“所述第二”可以修饰各种部件，而与顺序和/或重要性无关，但并不旨在限制相应的部件。例如，尽管第一装置和第二装置都是装置，但是第一装置和第二装置指示不同的装置。例如，在不脱离本公开内容的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，类似地，第二元件可以被称为第一元件。

应当理解，当元件(例如，第一元件)被称为被(可操作地或通信地)“连接”或“耦接”至另一元件(例如，第二元件)时，该元件可以与另一元件直接连接或直接地耦接至另一元件，或者在这两个元件之间可以插入任何其他元件(例如，第三元件)。相反，可以理解的是，当元件(例如，第一元件)被称为被“直接连接”或“直接耦接”至另一元件(例如，第二元件)时，在这两个元件之间没有插入的元件(例如，第三元件)。

本公开内容提供了一种用于无线耳塞的具有金属板的天线和包括该天线的无线耳塞，其中，金属板被用作无线耳塞的天线的辐射器。

图1示意性地示出了根据本公开内容的实施方式的无线耳塞20的内部结构的截面视图。如图1所示，无线耳塞20包括：壳体21；被容纳在壳体21中的PCB 22、用于提供电压源的电池23和扬声器24。PCB 22配置有馈送端子221和接地端子222。馈送端子221被配置成：将从无线耳塞20的天线获得的RF信号馈送至后续电路或者将信号从后续电路发送至无线耳塞的天线。扬声器24通过FPC(柔性印刷电路)241或其他连接结构与PCB 22连接。

在本公开内容的实施方式中，壳体21的至少一部分由诸如金属板的导电材料制成。壳体的由导电材料制成的部分构成充当无线耳塞20的天线的天线辐射器的天线部件30。天线部件30电耦接至馈送端子221并且电耦接至配置在PCB 22上的接地端子222。天线部件30可以直接地电耦接至接地端子222，或者可以间接地电耦接至接地端子222。

在一些实施方式中，天线部件30可以由铝或不锈钢制成。在一些实施方式中，天线部件30呈现平板或弯曲板的形状。

在一些实施方式中，天线部件30具有相对于该天线部件的中心对称的结构。例如，天线部件具有圆形结构以改进天线的辐射性能。

在一些实施方式中，可以在PCB 22上配置用于电连接的接触部件。参照图1，第一接触部件11被配置成电耦接在天线部件30与馈送端子221之间，并且第二接触部件12被配置成电耦接在天线部件30与接地端子222之间。在一些实施方式中，第一接触部件11和第二接触部件12可以是弹簧针(pogo-pin)或板簧。第一接触部件11和第二接触部件12可以垂直于PCB 22被布置。

在一些实施方式中，无线耳塞20还可以包括保护电路，该保护电路被配置成电耦接在天线部件30与PCB 22上的接地端子222之间。图2示意性地示出了无线耳塞的天线的等效电路图。如图2所示，在天线部件30与配置在PCB上的接地端子之间配置有保护电路31。保护电路31可以使ESD(静电放电)的大部分电流流到接地端子。在这种情况下，保护电路31通过导线耦接至PCB上的接地端子，并且天线部件30通过唯一接触部件36电耦接至馈送端子。在一些实施方式中，唯一接触部件36可以是弹簧针或板簧。唯一接触部件36可以垂直于PCB22被布置。

在一些实施方式中，还可以在壳体中配置用于提升天线的性能的匹配电路。匹配电路可以电配置在天线部件和RF模块的馈送端子之间。

图3示意性地示出了根据本公开内容的另一实施方式的无线耳塞的天线的等效电路图。天线包括天线部件30和保护电路31。在一些实施方式中，天线部件30是无线耳塞的壳体的至少一部分。天线部件30由金属板制成。在壳体中在天线部件30与PCB上的RF模块33的馈送端子之间还配置有匹配电路32，以改进天线性能。

在一些实施方式中，天线部件30可以在其上配置有用于电接触的接触点。接触点可以从天线部件30的内表面突出或者与天线部件30的内表面齐平。如图3所示，天线部件30通过第一接触点34电耦接至PCB上的匹配电路32，并且保护电路31通过第二接触点35电耦接至天线部件30。

图4示意性地示出了根据本公开内容的又一实施方式的无线耳塞的天线的等效电路图。如图4所示，天线包括天线部件40、保护电路41和匹配电路42。保护电路41被配置成电耦接在天线部件40与PCB上的接地端子之间。匹配电路42被配置成电耦接在天线部件40与PCB上的RF模块43的馈送端子之间。天线部件40是无线耳塞的壳体的至少一部分。匹配电路42电耦接至保护电路41的一端，然后保护电路41的该一端通过配置在天线部件40上的一个接触点44电耦接至天线部件40。

在一些实施方式中，保护电路31或41可以包括无源元件，例如，电感器或电阻器。在一些实施方式中，保护电路31或41包括电感器值在0.1nH至200nH的范围内的电感器。匹配电路32或42可以调整天线的匹配阻抗，以获得最佳天线增益并调整天线的谐振频率。在一些实施方式中，匹配电路32或42可以包括无源元件。在一些实施方式中，匹配电路32或42可以包括电阻器、电容器和/或电感器。

如图3所示，匹配电路32包括第一无源元件321、第二无源元件322和第三无源元件323。第一无源元件321和第二无源元件322可以是电感器或电容器。第三无源元件323可以是电感器、电容器或电阻器。电阻器可以具有0欧姆的电阻值。在一些实施方式中，可以省略第一无源元件321和第二无源元件322。也就是说，匹配电路32仅包括设置在天线部件30与RF模块33的馈送端子之间的第三无源元件323。

如图4所示，匹配电路42包括第一无源元件421和第二无源元件422。第一无源元件421可以是电感器、电容器或电阻器。电阻器可以具有0欧姆的电阻值。第二无源元件422可以是电感器或电容器。在一些实施方式中，可以省略第二无源元件422。也就是说，匹配电路42仅包括第一无源元件421。

在实际应用中，耳塞的壳体可以包括若干分开的部分。图5示意性地示出了耳塞20的壳体21的结构。如图5所示，壳体21包括：在使用中距用户最远的顶部211，即，壳体的中心部分；包围耳塞的声音出口的入耳部212；以及在顶部211与入耳部212之间的中间部。中间部包括依次连接的第一环形部213和第二环形部214。在一些实施方式中，为了舒适，入耳部212可以由塑料制成。在一些实施方式中，入耳部212由ABS或硅胶制成。

在一些实施方式中，PCB 22可以被设置成靠近顶部211，电池23和扬声器24可以被设置成靠近入耳部212。当用户佩戴无线耳塞时，顶部211的平面基本上平行于用户头部的一侧。

在一些实施方式中，顶部211、第一环形部213和第二环形部214中的至少一部分由导电材料制成，以构成充当无线耳塞的天线辐射器的天线部件30。顶部211、第一环形部213和第二环形部214中的不构成天线部件的其他部分可以由导电材料或非导电材料制成。然而，如果壳体的一部分由导电材料制成但不构成天线部件，则如果壳体的该部分与天线部件相邻地被设置，则壳体的该部分应该与天线部件隔离。

图6A至图6D示意性地示出了根据本公开内容的实施方式的无线耳塞的截面视图。如图6A所示，无线耳塞20的壳体21的顶部211和第一环形部213彼此整体地形成并且由导电材料制成以形成天线部件。

如图6B所示，顶部211由塑料制成，第一环形部213由导电材料制成以形成天线部件30。

如图6C所示，顶部211、第一环形部213和第二环形部214全部由导电材料制成。第一环形部213不直接连接至顶部211，并且在第一环形部213和顶部211之间形成有隔离部。隔离部的尺寸可以从0.05mm至3mm。整体形成的第一环形部213和第二环形部214形成天线部件。

如图6D所示，顶部211、第一环形部213和第二环形部214全部由导电材料制成，并且它们全部一起形成天线部件。在一些实施方式中，顶部211、第一环形部213和第二环形部214整体地被形成。

如图6A至图6D所示，PCB 22和入耳部212与图1类似地被配置，因此在下文中将不再详细地描述。

图6A至图6D仅用于示例性图示。对于天线部件，可以有其他配置，以下不再一一列举。并且保护范围不应由上述示例限制。

如射频领域所知，天线的谐振频率受金属尺寸的影响很大。发明人发现：对频率超过1.5GHz的RF应用例如LTE/3G/GSM、蓝牙、WiFi、GPS等而言，壳体的该尺寸是最佳尺寸。例如，当前蓝牙耳塞的工作频率为2.4GHz，可以通过配置耳塞的壳体来获得该工作频率。此外，可以通过调节匹配电路来略微调节谐振频率。以此方式，可以减少或者甚至省去常规无线耳塞中使用的接触点和附加的天线辐射器，从而大大降低了无线耳塞的成本。此外，可以将天线的性能保持为与常规天线一样或者甚至比常规天线更好。

本公开内容还提供了一种电子装置。该电子装置包括壳体和被容纳在壳体中的PCB。壳体包括唯一金属板。该唯一金属板构成充当电子装置的天线辐射器的天线部件。PCB在其上设置有接地端子和馈送端子。天线部件电耦接至PCB上的馈送端子，并且天线部件直接地或间接地电耦接至PCB上的接地端子。

在一些实施方式中，电子装置的壳体还可以包括不用作天线部件的其他金属板。然而，在这种情况下，这些未被用作天线部件的其他金属板应该与构成天线部件的唯一金属板隔离。在一些实施方式中，电子装置可以是耳塞、指环、指套(finger cap)、耳钉等。

图7A和图7B示意性地示出了使用壳体的一部分作为天线部件的无线耳塞的性能与使用塑料作为壳体的常规无线耳塞的性能之间的比较。水平坐标表示以GHz为单位的蓝牙频率，竖直坐标表示以dB为单位的效率增益。曲线A表示以壳体的顶部作为天线部件的无线耳塞的天线性能，其中，顶部由金属制成。曲线B表示以第一环形部作为天线部件的无线耳塞的天线性能，其中，顶部由塑料制成。曲线C表示使用塑料机壳作为耳塞壳体的常规耳塞的天线性能。可以看出，根据本公开内容的无线耳塞的性能与塑料机壳耳塞的性能几乎相同。

当耳塞在用户的耳朵中工作时获得图7A中的曲线，当耳塞与触摸耳塞壳体的手一起工作时获得图7B中的曲线。可以看出，与塑料机壳耳塞相比，壳体的一部分作为天线部件的耳塞不会受到手触摸的影响并且具有相当良好和稳定的性能。

本文中使用的术语仅出于描述本公开内容的某些实施方式的目的，并且不旨在限制其他实施方式的范围。除非在上下文中它们肯定不同，否则单数表述可以包括复数表述。除非另有定义，否则本文中使用的所有术语具有与本公开内容所属领域的技术人员通常理解的含义相同的含义。除非在本公开内容中明确定义，否则在通用词典中定义的这样的术语可以被解释为具有与相关技术领域中的上下文含义相同的含义，并且不旨在被解释为具有理想或过度形式化的含义。在一些情况下，即使在本公开内容中定义的术语也不应被解释为排除本公开内容的实施方式。

提供本文中公开的各种实施方式仅是为了容易地描述本公开内容的技术细节并且帮助理解本公开内容，并且不旨在限制本公开内容的范围。因此，旨在本公开内容包括由所附权利要求及其等同物所限定的本公开内容的范围内的所有修改或各种其他实施方式。

Claims

1.一种天线，包括：

金属板；

其中，所述金属板是耳塞的壳体的至少一部分，所述金属板被配置成电耦接至PCB上的馈送端子和接地端子，所述PCB被容纳在所述耳塞中。

2.根据权利要求1所述的天线，还包括：

保护电路，其被配置成电耦接在所述金属板与所述PCB上的接地端子之间；以及

唯一接触部件，其被配置成电耦接在所述金属板与所述PCB上的馈送端子之间。

3.根据权利要求2所述的天线，其中，所述保护电路是电感器或电阻器。

4.根据权利要求1所述的天线，还包括：

第一接触部件，其被配置成电耦接在所述金属板与所述馈送端子之间；以及

第二接触部件，其被配置成电耦接在所述金属板与所述接地端子之间。

5.根据权利要求4所述的天线，其中，所述第一接触部件和/或所述第二接触部件是弹簧针或板簧。

6.根据权利要求1所述的天线，还包括：

匹配电路，其被配置成电耦接在所述金属板与所述PCB上的馈送端子之间，

其中，所述匹配电路和所述保护电路通过配置在所述金属板上的一个接触点电耦接至所述金属板，或者所述匹配电路和所述保护电路通过分别配置在所述金属板上的两个接触点电耦接至所述金属板。

7.根据权利要求6所述的天线，其中，所述匹配电路包括电感器、电容器和/或电阻器。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的天线，其中，所述金属板由铝或不锈钢制成。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的天线，其中，所述金属板呈现平板或弯曲板的形状。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的天线，其中，所述金属板具有相对于所述金属板的中心对称的结构。

11.一种无线耳塞，包括：

壳体；以及

PCB，所述PCB被容纳在所述壳体中并且在所述PCB上设置有接地端子和馈送端子；

其中，所述壳体的一部分构成充当所述无线耳塞的天线辐射器的天线部件，所述天线部件电耦接至所述PCB上的馈送端子，并且所述天线部件电耦接至所述PCB上的接地端子。

12.根据权利要求11所述的无线耳塞，还包括：

保护电路，其被配置成电耦接在所述天线部件与所述PCB上的接地端子之间；以及

唯一接触部件，其被配置成电耦接在所述天线部件与所述PCB上的馈送端子之间。

13.根据权利要求12所述的无线耳塞，其中，所述保护电路是电感器或电阻器。

14.根据权利要求11所述的无线耳塞，还包括：

第一接触部件，其被配置成电耦接在所述天线部件与所述馈送端子之间；以及

第二接触部件，其被配置成电耦接在所述天线部件与所述接地端子之间。

15.根据权利要求14所述的无线耳塞，其中，所述第一接触部件和/或所述第二接触部件是弹簧针或板簧。

16.根据权利要求11所述的无线耳塞，还包括：

匹配电路，其被配置成电耦接在所述天线部件与所述PCB上的馈送端子之间；

其中，所述匹配电路和所述保护电路通过配置在所述天线部件上的一个接触点电耦接至所述天线部件，或者所述匹配电路和所述保护电路通过分别配置在所述天线部件上的两个接触点电耦接至所述天线部件。

17.根据权利要求16所述的无线耳塞，其中，所述匹配电路包括电感器、电容器或电阻器。

18.根据权利要求11至17中任一项所述的无线耳塞，其中，所述壳体包括：在使用中距用户最远的顶部；入耳部；以及依次连接在所述顶部与所述入耳部之间的第一环形部和第二环形部；

其中，所述顶部、所述第一环形部和所述第二环形部中的至少一个构成所述天线部件。

19.根据权利要求18所述的无线耳塞，其中，所述第一环形部和/或所述第二环形部构成所述天线部件，所述顶部由导电材料或塑料制成并且与所述天线部件隔离。

20.根据权利要求11至17或权利要求19中任一项所述的无线耳塞，其中，所述天线部件由铝或不锈钢制成。

21.一种电子装置，包括：

壳体；以及

其中，所述壳体包括唯一金属板，所述唯一金属板构成充当所述电子装置的天线辐射器的天线部件，所述天线部件电耦接至所述PCB上的馈送端子，并且所述天线部件电耦接至所述PCB上的接地端子。