CN218498378U - 天线装置以及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种天线装置和电子设备。天线装置构成于电子设备，电子设备具备：壳体，具有导电性的框；和电路基板，容纳在该壳体内，框的第1导体部与电路基板的供电电路和接地导体连接，框的第2导体部的一部分与接地导体连接，第2导体部相对于第1导体部隔开间隙进行配置，由包含供电电路、第1导体部和接地导体的第1路径形成的第1辐射元件的谐振频率比由包含供电电路、第1导体部、间隙、第2导体部和接地导体的第2路径形成的第2辐射元件的谐振频率低，天线装置具备：阻抗匹配电路，连接在第1辐射元件与供电电路之间，使第1辐射元件和供电电路的阻抗匹配，并具有包含相互进行磁场耦合的第1线圈和第2线圈的变压器型匹配电路。

Description

天线装置以及电子设备

技术领域

本实用新型涉及设置在电子设备内的天线装置，特别是，涉及将壳体的导电性框作为辐射元件的一部分的天线装置以及具备该天线装置的电子设备。

背景技术

在智能电话、便携式通信终端等电子设备中，有时利用壳体的一部分作为天线装置的辐射元件的一部分。

在智能电话、便携式通信终端等中，为了使得能够应用于例如几百 MHz至几GHz的通信频带，要求能够遍及宽带而使用的天线装置。

在专利文献1示出了为了天线装置的宽带化而将壳体的导电性框用作辐射元件的一部分的天线装置。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利第10389857号说明书

实用新型内容

实用新型要解决的问题

关于专利文献1所示的天线装置，若用c来表示与供电点连接的框的环形天线的长度，并用b来表示与其相邻的框的环形天线的长度，则为b <c的关系。因此，成为无供电辐射元件的谐振频率fb<供电辐射元件的谐振频率fc的关系。若降低无供电辐射元件的谐振频率fb，则无供电辐射元件变长，从无供电辐射元件的开路端到短路点的构造上的距离变长。框的开路端与壳体的树脂部一起被一体成型，因此存在如下问题，即，若从开路端到短路点的距离长，则框的开路端由于来自外部的冲击而从壳体的树脂部剥离的可能性变高。

本实用新型是鉴于上述的情形而完成的，其目的在于，提供一种在将壳体的导电性框用作辐射元件的一部分而具有宽带特性的同时确保了壳体的导电性框的强度的天线装置以及具备该天线装置的电子设备。

用于解决问题的技术方案

作为本公开的一个例子的天线装置构成于电子设备，所述电子设备具备：壳体，具有导电性的框；以及电路基板，容纳在该壳体内，所述天线装置的特征在于，

所述电路基板具备接地导体和与该接地导体连接的供电电路，

所述框具备第1导体部和第2导体部，

所述第1导体部的一部分与所述供电电路连接，

所述第1导体部的一部分与所述电路基板的接地导体连接，

所述第2导体部的一部分与所述电路基板的接地导体连接，

所述第2导体部相对于所述第1导体部隔开间隙进行配置，

由所述供电电路、所述第1导体部以及所述接地导体构成第1路径，

由所述供电电路、所述第1导体部、所述间隙、所述第2导体部以及所述接地导体构成第2路径，

由所述第1路径形成的第1辐射元件的谐振频率比由所述第2路径形成的第2辐射元件的谐振频率低，

所述天线装置具备：阻抗匹配电路，连接在所述第1辐射元件与所述供电电路之间，使所述第1辐射元件和所述供电电路的阻抗匹配，

所述阻抗匹配电路具有：变压器型匹配电路，包含相互进行磁场耦合的第1线圈以及第2线圈。

此外，作为本公开的一个例子的电子设备具备：壳体，具有导电性的框；以及电路基板，容纳在该壳体内，由所述框以及所述电路基板构成了天线装置，所述电子设备的特征在于，

所述电路基板具备接地导体和与该接地导体连接的供电电路，

所述框具备第1导体部和第2导体部，

所述第1导体部的一部分与所述供电电路连接，

所述第1导体部的一部分与所述电路基板的接地导体连接，

所述第2导体部的一部分与所述电路基板的接地导体连接，

所述第2导体部相对于所述第1导体部隔开间隙进行配置，

由所述供电电路、所述第1导体部以及所述接地导体构成第1路径，

由所述供电电路、所述第1导体部、所述间隙、所述第2导体部以及所述接地导体构成第2路径，

由所述第1路径形成的第1辐射元件的谐振频率比由所述第2路径形成的第2辐射元件的谐振频率低，

所述天线装置具备：阻抗匹配电路，连接在所述第1辐射元件与所述供电电路之间，使所述第1辐射元件和所述供电电路的阻抗匹配，

所述阻抗匹配电路具有：变压器型匹配电路，包含相互进行磁场耦合的第1线圈以及第2线圈。

实用新型效果

根据本实用新型，可得到在将壳体的导电性框用作辐射元件的一部分而具有宽带特性的同时确保了壳体的导电性框的强度的天线装置以及具备该天线装置的电子设备。

附图说明

图1是第1实施方式的天线装置101以及具备该天线装置101的电子设备201的俯视图。

图2是图1所示的电子设备201的Y-Y部分的剖视图。

图3是电子设备201的天线装置101部分的俯视图。

图4是天线装置101的等效电路图。

图5(A)、图5(B)、图5(C)均为第2实施方式涉及的天线装置中的、电路基板20以及框10的第2导体部12的厚度方向上的部分剖视图。

图6(A)、图6(B)、图6(C)均为第2实施方式涉及的另一个天线装置的、从侧面观察的框10的部分图。

图7是第3实施方式涉及的天线装置103的俯视图。

图8是第4实施方式涉及的天线装置104的俯视图。

图9(A)、图9(B)、图9(C)是关于天线装置104的三个类型的天线装置104A、104B、104C的等效电路图。

图10(A)是设置于第5实施方式涉及的天线装置的变压器型匹配电路所构成的阻抗匹配电路41的电路图，图10(B)是其等效电路图。

图11是第5实施方式涉及的另一个变压器型匹配电路所构成的阻抗匹配电路42的电路图。

具体实施方式

《第1实施方式》

图1是第1实施方式的天线装置101以及具备该天线装置101的电子设备201的俯视图。其中，表示了将壳体的上半部分卸下的状态。该电子设备201具备电路基板20和将电路基板20包在内部的壳体100。壳体100 具有导电性的框10。天线装置101包含框10的一部分和电路基板20的一部分。在电路基板20构成了后面所示的供电电路。

图2是图1所示的电子设备201的Y-Y部分的剖视图。在电路基板 20的上表面形成有接地导体20G。该接地导体20G与壳体100的导体部电连接。电路基板20为多层基板，但是在图2中，对于内部的层省略了图示。

图3是电子设备201的天线装置101部分的俯视图。不过，是如下状态下的俯视图，即，为了便于说明，像在图2中用双点划线示出的那样，将框10放倒，将电路基板20和框10排列在同一平面。

电路基板20具有形成了接地导体20G的区域。

在本例子中，框10由金属板构成。在框10的一部分形成有第1导体部11以及第2导体部12。在该第1导体部11以及第2导体部12彼此的相邻位置形成有由绝缘性树脂形成的狭缝状的间隙GAP1，由该间隙GAP1 形成了电容部。

在电路基板20的一部分构成了供电电路1。第1导体部11的第1连接导体11A与供电电路1连接，第1导体部11的第2连接导体11B与电路基板20的接地导体20G连接。此外，第2导体部12的第3连接导体 12A与电路基板20的接地导体20G连接。第1连接导体11A、第2连接导体11B以及第3连接导体12A例如是电路基板20上的布线部分、弹簧端子、柔性基板(FPC)上的布线导体、通过激光直接成型(Laser Direct Structuring，LDS)形成的壳体上的布线导体、将连接导体连接于电路基板20的螺丝、导电性衬垫、与第1导体部11或第2导体部12一起形成为一体的导体突出部等。

由供电电路1、第1导体部11以及接地导体20G构成了第1路径21。若用附图标记a～g来表示图3中的各部分，则第1路径21由供电电路1 →a→b→c→d→g的路径形成了环路。

此外，由供电电路1、第1导体部11、间隙GAP1、第2导体部12 以及接地导体20G构成了第2路径22。即，第2路径22由供电电路1→a →b→GAP1→e→f→g的路径形成了环路。

上述第1路径21作为第1辐射元件发挥作用，第2路径22作为第2 辐射元件发挥作用。第1辐射元件可以称为供电辐射元件，第2辐射元件可以称为无供电辐射元件。

图4是天线装置101的等效电路图。在图4中，电感器Lab是由第1 导体部11的a-b的路径构成的电感器，电感器Lcb是由第1导体部11 的c-b的路径构成的电感器，电感器Lcd是由第1导体部11的c-d的路径构成的电感器。此外，电感器Lef是由第2导体部12的e-f的路径构成的电感器。电容器Cs相当于在间隙GAP1产生的电容。

在此，由第1路径21形成的第1辐射元件的谐振频率比由第2路径 22形成的第2辐射元件的谐振频率低。因此，能够缩短图3所示的第2 导体部12的从间隙GAP1到与接地连接的位置的、第2导体部12的长度 S，可确保框10的强度。

《第2实施方式》

在第2实施方式中，对如下构造进行例示，即，在将第2导体部12 的从间隙GAP1到连接于接地的位置的、第2导体部12的长度S保持得较短的同时，将由第2路径22形成的第2辐射元件的谐振频率规定为给定值。

图5(A)、图5(B)、图5(C)均为第2实施方式涉及的天线装置中的、电路基板20以及框10的第2导体部12的厚度方向上的部分剖视图。在这些图中，在下部设置有例如由树脂成型体形成的下部壳体31。在上部设置有显示面板32，在表面设置有玻璃膜33。框10的第2导体部12 的剖面为“コ”字状。

关于第2实施方式中所示的各天线装置的、电路基板20的接地导体 20G对第2导体部12的连接构造以外的构造，与第1实施方式中所示的相同。

在图5(A)所示的例子中，电路基板20的接地导体和第2导体部12 的内顶面经由弹簧端子ST连接。弹簧端子ST相当于第3连接导体12A。在图5(B)所示的例子中，电路基板20的接地导体和第2导体部12的内底面经由弹簧端子ST连接。在图5(C)所示的例子中，电路基板20 的接地导体和第2导体部12的内侧面经由弹簧端子ST连接。另外，虽然在此示出了将弹簧端子用于电路基板20的接地导体和第2导体部12的连接的例子，但是并不限定于此，只要有电导通的导体即可。例如，也可以使用形成在柔性基板(FPC)上的布线导体进行连接。

如图5(A)、图5(B)、图5(C)所示，根据将电路基板20的接地导体连接到第2导体部12的哪个位置，能够规定第2路径22的实质性的路径长度。

图6(A)、图6(B)、图6(C)均为第2实施方式涉及的另一个天线装置的、从侧面观察的框10的部分图。在这些图中，e点示出了相对于第2导体部12的底面的接地连接点。此外，箭头线示出了从供电电路1 到e点的路径。

在图6(A)、图6(B)、图6(C)中，从供电电路1到相对于框 10的第2导体部12的接地连接点(e点)的长度均不同。在图6(A)所示的例子中，从供电电路1到相对于框10的第2导体部12的接地连接点的长度最长。在图6(B)所示的例子中，从供电电路1到相对于框10的第2导体部12的接地连接点的长度最短。在图6(C)所示的例子中，从供电电路1到相对于框10的第2导体部12的接地连接点的长度处于图6 (A)的情况和图6(B)的情况的中间。

如图6(A)、图6(B)、图6(C)所示，通过规定相对于框10的第2导体部12的接地连接点(e点)的位置，从而能够在将图3所示的长度S保持得较短的状态下规定第2路径22的实质性的路径长度。

《第3实施方式》

在第3实施方式中，对如下构造进行例示，即，在将第2导体部12 的长度S保持得较短的同时，将由第2路径22形成的第2辐射元件的谐振频率规定为给定值。

图7是第3实施方式涉及的天线装置103的俯视图。电路基板20具有形成了接地导体20G的区域。框10由金属板构成。在框10的一部分形成有第1导体部11以及第2导体部12。在该第1导体部11以及第2导体部12彼此的相邻位置形成有由绝缘性树脂形成的狭缝状的间隙GAP1，由该间隙GAP1形成了电容部。

在电路基板20的一部分构成了供电电路1。第1导体部11的第1连接导体11A与供电电路1连接，第1导体部11的第2连接导体11B与接地导体20G连接。第2导体部12的第3连接导体12A与电路基板20的接地导体20G连接。与图3所示的例子不同，第3连接导体12A相对于电路基板20的接地导体20G的连接位置不是从相对于框10的第2导体部 12的接地连接点(e点)起最短距离的位置，而是远离e点。即，第3连接导体12A弯曲(弯折)。

这样，能够在将第2导体部12的从间隙GAP1到与接地连接的位置的、第2导体部12的长度S保持得较短的状态下规定第2路径22的实质性的路径长度。

《第4实施方式》

在第4实施方式中，示出由作为第2辐射元件发挥作用的第2路径的电路来规定第2辐射元件的谐振频率的例子。

图8是第4实施方式涉及的天线装置104的俯视图。电路基板20具有形成了接地导体20G的区域。框10由金属板构成。在框10的一部分形成有第1导体部11以及第2导体部12。在该第1导体部11以及第2导体部12彼此的相邻位置形成有由绝缘性树脂形成的狭缝状的间隙GAP1，由该间隙GAP1形成了电容部。

在电路基板20的一部分设置有供电电路1以及电抗元件3。第1导体部11的第1连接导体11A与供电电路1连接，第1导体部11的第2连接导体11B与接地导体20G连接。第2导体部12的第3连接导体12A经由电路基板20的电抗元件3与接地导体20G连接。电抗元件3以外的结构与第1实施方式中所示的相同。

如图8所示，由供电电路1、第1导体部11、间隙GAP1、第2导体部12、电抗元件3以及接地导体20G构成了第2路径22。即，第2路径 22由供电电路1→a→b→GAP1→e→f→电抗元件3→g的路径形成了环路。

像这样，通过在第2路径22插入电抗元件3，从而能够规定第2路径 22的合成电抗，能够设定由第2路径22构成的第2辐射元件的谐振频率特性。

图9(A)、图9(B)、图9(C)是关于上述天线装置104的三个类型的天线装置104A、104B、104C的等效电路图。在图9(A)、图9(B)、图9(C)中，电感器Lab、电感器Lcb、电感器Lcd以及电感器Lef分别与在第1实施方式中图4所示的各电感器相同。

在图9(A)中，电容器C22是作为电子部件的电容器或由导体图案形成的电容器，是图8所示的电抗元件3的例子。像这样，通过在第2路径22插入电容器C22，从而能够提高第2辐射元件的谐振频率。

在图9(B)中，电感器L22是作为电子部件的电感器或由导体图案形成的电感器，是图8所示的电抗元件3的例子。像这样，通过在第2路径22插入电感器L22，从而能够降低第2辐射元件的谐振频率。

在图9(C)中，电容器C22是作为电子部件的电容器或由导体图案形成的电容器，电感器L22是作为电子部件的电感器或由导体图案形成的电感器。由电容器C22和电感器L22构成了LC并联电路。该LC并联电路是图8所示的电抗元件3的例子。

像这样，通过在第2路径22插入LC并联电路，从而能够使第2路径 22的合成电抗看起来较大，从而规定第2辐射元件的谐振频率。即，在 LC并联电路的并联谐振频率下，由第2路径22引起的谐振消失，实质上第2路径22消失。在比LC并联电路的并联谐振频率高的频带中，LC并联电路成为电容性，在比LC并联电路的并联谐振频率低的频带中，LC并联电路成为电感性。因此，在分配给第2辐射元件的频带比LC并联电路的谐振频率高时，能够提高第2辐射元件的谐振频率。相反，在分配给第 2辐射元件的频带比LC并联电路的谐振频率低时，能够降低第2辐射元件的谐振频率。

《第5实施方式》

在第5实施方式中，对在第1辐射元件与供电电路之间具备阻抗匹配电路的天线装置进行例示。

图10(A)是设置于第5实施方式涉及的天线装置的变压器型匹配电路所构成的阻抗匹配电路41的电路图，图10(B)是其等效电路图。如图10(A)所示，该阻抗匹配电路41具备与供电电路1连接的第1线圈 L1和与第1线圈L1耦合的第2线圈L2。阻抗匹配电路41是如下的自耦变压器，即，将第1线圈L1和第2线圈L2串联连接，将第1线圈L1和第2线圈L2的串联连接电路的两端作为第1输入输出端口，并将第2线圈L2的两端作为第2输入输出端口。在图10(A)中，端子(P1-G) 间是第1输入输出端口，端子(P2-G)间是第2输入输出端口。

阻抗匹配电路41是经由互感M使第1线圈L1和第2线圈L2进行了强耦合的变压器型电路。如图10(B)所示，该阻抗匹配电路41能够等效变换为由三个电感元件Z1、Z2、Z3形成的T型电路。

若用L1来表示图10(A)所示的第1线圈L1的电感，用L2来表示第2线圈L2的电感，用M来表示互感，则图10(B)的第1电感元件Z1 的电感为L1+M，第2电感元件Z2的电感为-M，第3电感元件Z3的电感为L2+M。因此，阻抗变换比为(L1+L2+2M)∶L2。例如，在供电电路1侧为50Ω且天线侧为5Ω时，进行10∶1的阻抗变换。一般来说，环形天线与供电电路1相比，天线阻抗低，因此，通过像这样使用可得到大的阻抗变换比的阻抗匹配电路41，从而容易使阻抗匹配。

端子(P1-G)间的电感为L1+L2+2M，因此能够通过较少匝数的第1线圈L1以及第2线圈L2实现高阻抗变换比。因此，能够抑制变压器型匹配电路的电阻成分，能够抑制插入损耗。

图11是由本实施方式涉及的另一个变压器型匹配电路构成的阻抗匹配电路42的电路图。如图11所示，该阻抗匹配电路42具备与供电电路1 连接的第1线圈L1和与第1线圈L1耦合的第2线圈L2。由该第1线圈 L1和第2线圈L2构成了变压器。在图11中，端子(P1-G)间是第1 输入输出端口，端子(P2-G)间是第2输入输出端口。

阻抗匹配电路42是第1线圈L1和第2线圈L2经由互感M进行了强耦合的变压器。

像这样，也可以使用相互进行磁场耦合的第1线圈L1以及第2线圈 L2被分离的构造的阻抗匹配电路42。

此外，也可以将图10(A)、图10(B)、图11所示的变压器型匹配电路和其它电抗元件组合而构成阻抗匹配电路。

附图标记说明

C22、Cs：电容器；

GAP1：间隙；

L1：第1线圈；

L2：第2线圈；

L22、Lab、Lcb、Lcd、Lef：电感器；

ST：弹簧端子；

Z1：第1电感元件；

Z2：第2电感元件；

Z3：第3电感元件；

1：供电电路；

3：电抗元件；

10：框；

11：第1导体部；

11A：第1连接导体；

11B：第2连接导体；

12：第2导体部；

12A：第3连接导体；

20：电路基板；

20G：接地导体；

21：第1路径；

22：第2路径；

31：下部壳体；

32：显示面板；

33：玻璃膜；

41、42：阻抗匹配电路；

100：壳体；

101、103、104、104A、104B、104C：天线装置；

201：电子设备。

Claims (3)

1.一种天线装置，构成于电子设备，所述电子设备具备：壳体，具有导电性的框；以及电路基板，容纳在该壳体内，

所述天线装置的特征在于，

所述电路基板具备接地导体和与该接地导体连接的供电电路，

所述框具备第1导体部和第2导体部，

所述第1导体部的一部分与所述供电电路连接，

所述第1导体部的一部分与所述电路基板的接地导体连接，

所述第2导体部的一部分与所述电路基板的接地导体连接，

所述第2导体部相对于所述第1导体部隔开间隙进行配置，

由所述供电电路、所述第1导体部以及所述接地导体构成第1路径，

由所述供电电路、所述第1导体部、所述间隙、所述第2导体部以及所述接地导体构成第2路径，

由所述第1路径形成的第1辐射元件的谐振频率比由所述第2路径形成的第2辐射元件的谐振频率低，

所述天线装置具备：阻抗匹配电路，连接在所述第1辐射元件与所述供电电路之间，使所述第1辐射元件和所述供电电路的阻抗匹配，

所述阻抗匹配电路具有：变压器型匹配电路，包含相互进行磁场耦合的第1线圈以及第2线圈。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，

具备：电抗元件，插入到所述第2路径。

3.一种电子设备，具备：壳体，具有导电性的框；以及电路基板，容纳在该壳体内，由所述框以及所述电路基板构成了天线装置，

所述电子设备的特征在于，

所述电路基板具备接地导体和与该接地导体连接的供电电路，

所述框具备第1导体部和第2导体部，

所述第1导体部的一部分与所述供电电路连接，

所述第1导体部的一部分与所述电路基板的接地导体连接，

所述第2导体部的一部分与所述电路基板的接地导体连接，

所述第2导体部相对于所述第1导体部隔开间隙进行配置，

由所述供电电路、所述第1导体部以及所述接地导体构成第1路径，

由所述供电电路、所述第1导体部、所述间隙、所述第2导体部以及所述接地导体构成第2路径，

由所述第1路径形成的第1辐射元件的谐振频率比由所述第2路径形成的第2辐射元件的谐振频率低，

所述天线装置具备：阻抗匹配电路，连接在所述第1辐射元件与所述供电电路之间，使所述第1辐射元件和所述供电电路的阻抗匹配，

所述阻抗匹配电路具有：变压器型匹配电路，包含相互进行磁场耦合的第1线圈以及第2线圈。

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