CN102842749B - 一种电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种电子设备，该电子设备包括一第一壳体，所述第一壳体为导电壳体，所述电子设备还包括：第一无线通信模块，设置有第一输入接口；第一射频线，第一端与所述第一输入接口电连接，第二端与所述第一壳体电连接；第一导电体，与所述电子设备的地连接，悬空或并行于所述第一壳体，与所述第一壳体间隔一定距离；在所述第一射频线的第二端，所述第一射频线中的芯线与所述第一壳体电连接，所述第一射频线中的屏蔽层与所述第一导电体电连接。本发明利用电子设备中的导电壳体作为无线发射的天线臂，不再需要在金属外壳上割开一块电磁净空区域，也不需要利用塑胶与金属一体成型方式来制作外壳，因此提高了材料质感与机构强度。

Description

一种电子设备

技术领域

本发明涉及无线通信技术，特别是一种电子设备。

背景技术

现有的使用金属或其它导电材料作为外壳的电子设备，为了达到无线收发的效果要求，一般都是于金属外壳上割开一块电磁净空区域以放置天线。然而上述设计会极大的影响工业设计和产品型态，并使得产品成本增加，降低结构强度。

为了解决上述问题，现有技术中利用塑胶与金属一体成型方式来制作外壳，但这种方式同样也会增加产品成本，并使得金属外壳的质感受到极大的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种电子设备，使用导电壳体来进行无线信号的发送，降低产品成本，提高材料质感与机构强度。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种电子设备，包括一第一壳体，所述第一壳体为导电壳体，所述电子设备还包括：

第一无线通信模块，设置有第一输入接口；

第一射频线，具有第一端和第二端，其中，所述第一射频线的第一端与所述第一输入接口电连接，所述第一射频线的第二端与所述第一壳体电连接；

第一导电体，与地连接，与所述第一壳体间隔一定距离；

在所述第一射频线的第二端，所述第一射频线中的芯线与所述第一壳体电连接，所述第一射频线中的屏蔽层与所述第一导电体电连接；

所述第一无线通信模块通过所述第一壳体和所述第一导电体实现射频信号的收发。

上述的电子设备，其中，还包括：

第二导电体，一端电连接所述第一导电体，另一端电连接所述第一壳体。

上述的电子设备，其中，所述电子设备还包括：

设置于所述第一射频线的第二端和所述第一壳体之间的匹配电路；

所述匹配电路的一端与所述第一壳体电连接，在所述第一射频线的第二端，所述第一射频线中的芯线与所述匹配电路的另一端电连接。

上述的电子设备，其中，所述匹配电路具体包括：

一端接地，另一端与第一连接点电连接的第一电阻/或电容，；

一端接地，另一端与第二连接点电连接的可调电容；

一端与第一连接点电连接，另一端与第二连接点电连接的调节电路；

所述第一壳体与所述第一连接点电连接，在所述第一射频线的第二端，所述第一射频线中的芯线与所述第二连接点电连接。

上述的电子设备，其中，

所述电子设备还包括一与地连接的第二壳体，和所述第一壳体通过一转动连接机构以可转动方式连接；

所述转动连接结构包括：

作为所述第一导电体的第一导电固定件，固定于所述第二壳体，与第二壳体电连接，具有一轴体安装槽；

一导电轴，安装于所述轴安装槽中；

第二导电固定件，固定于所述第一壳体，与所述导电轴转动连接；

导电轴，与所述金属固定件电连接；

在所述第一射频线的第二端，所述第一射频线中的芯线与所述导电轴电连接，所述第一射频线中的屏蔽层通过所述第一导电固定件或第二壳体与地电连接。

上述的电子设备，其中，还包括：

设置于所述第一射频线的第二端和所述导电轴之间的匹配电路；

所述匹配电路的一端与所述第一导电区域电连接，在所述第一射频线的第二端，所述第一射频线中的芯线与所述匹配电路的另一端电连接。

上述的电子设备，其中，所述匹配电路具体包括：

一端接地，另一端与第一连接点电连接的第一电阻/电容，；

一端接地，另一端与第二连接点电连接的可调电容；

一端与第一连接点电连接，另一端与第二连接点电连接的调节电路；

所述导电轴与所述第一连接点电连接，在所述第一射频线的第二端，所述第一射频线中的芯线与所述第二连接点电连接。

上述的电子设备，其中，所述电子设备还包括：

用于实现静电防护的静电防护电路；

所述静电防护电路的一端与所述第一壳体电连接，另一端接地。

上述的电子设备，其中，所述电子设备还包括：

第二无线通信模块，设置有第二输入接口；

第二射频线，具有第一端和第二端，其中，所述第二射频线的第一端与所述第二输入接口电连接；

第一滤波电路；

第二滤波电路；

匹配电路；

所述第一滤波电路的第一端和第二滤波电路的第一端分别通过所述匹配电路与所述第一壳体电连接；

所述第一射频线的第二端，所述第一射频线中的芯线与所述第一滤波电路的第二端电连接；

在所述第二射频线的第二端，所述第二射频线中的芯线与所述第二滤波电路的第二端电连接。

上述的电子设备，其中，所述第一导电体为片状金属体结构，所述片状金属体的侧边与所述第一壳体相对。

本发明实施例具有以下有益效果：

本发明实施例的电子设备中，利用电子设备中的导电壳体作为无线发射的天线臂，并通过射频线连接无线通信模块和导电壳体，在无线通信模块和导电壳体间进行射频信号的交互，在实现天线功能的同时，降低了产品成本，同时，由于不再需要在金属外壳上割开一块电磁净空区域，也不需要利用塑胶与金属一体成型方式来制作外壳，因此提高了材料质感与机构强度。

本发明实施例中，通过上述第二导电体的设置，在第一导电体和第一壳体之间形成了短路连接，使得第一壳体、第一导电体和第二导电体配合形成了PIFA(皮法)天线，降低了第一导电体的长度要求，使得天线更加小型化，能够适用于更多的电子设备。

本发明实施例中，还设置有匹配电路，该匹配电路中设置有可调的电容和/或可调的电感，因此在天线的阻抗发生变化时，能够通过调解所述可调电容和/或所述可调电感来实现阻抗自适应匹配，改善了阻抗匹配，降低了功率损耗。

附图说明

图1为射频线的结构示意图；

图2为本发明实施例中实现第一壳体和第一导电体短路的结构示意图；

图3为本发明实施例中一种匹配电路的结构示意图；

图4为本发明实施例中一种ESD防护电路的结构示意图；

图5为本发明实施例中的滤波电路的一种实现方式的结构示意图。

图6为本发明实施例中的突出结构与安装主板的壳体上凹槽结构的示意图。

具体实施方式

本发明实施例的电子设备中，利用电子设备中的导电壳体作为无线发射的天线臂，并通过射频线连接无线通信模块和导电壳体，在无线通信模块和导电壳体间进行射频信号的交互，在实现天线功能的同时，降低产品成本，提高材料质感与机构强度。

本发明实施例的电子设备包括一第一壳体，所述第一壳体为导电壳体，所述电子设备还包括：

第一无线通信模块，设置有第一输入接口；

第一射频线，具有第一端和第二端，其中，所述第一射频线的第一端与所述第一输入接口电连接，所述第一射频线的第二端与所述第一壳体电连接；

第一导电体，与地连接，且与所述第一壳体间隔一定距离；

在所述第一射频线的第二端，所述第一射频线中的芯线与所述第一壳体电连接，所述第一射频线中的屏蔽层与所述第一导电体电连接；

所述第一无线通信模块通过所述第一壳体和所述第一导电体实现射频信号的收发。

其中，该第一无线通信模块可以是提供WCDMA通信服务的无线通信模块，也可以是提供Wifi通信服务的无线通信模块，还可以是提供TD-SCDMA通信服务的无线通信模块，当然，还可以是提供其它无线通信服务(如地面数字电视服务)的无线通信通信模块，在此不一一列举，不管无线通信模块的通信制式如何，其差别仅在于响应频段的差别，在天线的工作方式上没有差别。

在本发明的具体实施例中，该第一导电体安装于第一壳体时，其通过一个绝缘件安装到第一壳体上，第一导电体与第一壳体的相对位置关系并不一定，可以是二者之间平行，也可以是不平行。

该导电体与地连接可以是与电子设备的地连接(如主板地等)，也可以是通过射频线屏蔽层连接到无线通信模块的地。

当然，在本发明的具体实施例中，当第一导电体设置于电子设备的具有显示屏的壳体内时，考虑到第一导电体与第一壳体相对的部分会额外产生寄生电容，为了降低寄生电容的影响，在本发明的具体实施例中，所述第一导电体采用如图2所示的片状金属体结构，第一导电体垂直于该金属壳体，所述片状金属体的面积较小的侧边与所述第一壳体相对，降低了第一导电体与金属壳体之间的相对面积，从而减小寄生电容。

当采用上述方式时，第一导电体垂直于金属壳体(即第一壳体)，由于天线具有一定的尺寸要求，如果第一导电体的高度小于安装有显示屏的壳体高度时，则这种结构没有什么问题，但当第一导电体的高度高于安装有显示屏的壳体高度时，此时需要在壳体安装有显示屏的一面设置一凸起结构来容纳第一导电体高出壳体的部分。从而不改变电子设备的外观面的完成性，即闭合状态下的外表面的形状平整。

而考虑到第一壳体与第二壳体的转动连接，该第一导电体设置于壳体上位于两个转动连接结构之间的部分。

而考虑到第一壳体与第二壳体的转动连接，还需要保证该凸起结构在转动过程中不会与安装主板的下壳体干涉，此时，应该在安装主板的壳体上设置一凹槽结构(如一个弧形槽)，使得凸起结构在转动过程中不会与安装主板的下壳体干涉，一种具体的形状如图6所示。

一般而言，电子设备的外壳都包括至少两个壳体，即第一壳体和第二壳体，如笔记本电脑包括用于装配LCD屏的第一壳体和用于装配主板的第二壳体，而如翻盖、滑盖的手机也包括用于装配LCD屏的第一壳体和用于装配主板的第二壳体，而即使是直板手机和PAD等设备，其外壳也是分为了两个部分。

在本发明的具体实施例中，上述的第一壳体作为天线的一个辐射枝，而第一导电体与电子设备的地连接，作为天线地，其中射频线的芯线与所述第一壳体电连接，所述第一射频线中的屏蔽层与所述第一导电体电连接，通过这种连接方式，形成了利用金属壳体实现了天线功能的同时，降低了产品成本，同时，由于不再需要在金属外壳上割开一块电磁净空区域，也不需要利用塑胶与金属一体成型方式来制作外壳，因此提高了材料质感与机构强度。

如图1所示，为射频线的结构示意图，其中，射频线包括如下几个部分：

中央的芯线11；

包覆所述芯线11的第一绝缘层12；

包覆所述绝缘层12的屏蔽层13，为导电材质形成；

包覆所述屏蔽层13的第二绝缘层14。

其中上述的芯线是用于传输射频信号，因此与作为辐射面的第一壳体电连接，而屏蔽层则与作为天线地的第一导电体电连接。

至于芯线与第一壳体的馈点位置的设置以及屏蔽层与第一导电体的连接点的设置与天线的响应频率、第一壳体的面积以及第一导电体与壳体间的距离、以及第一导电体与壳体之间的相对面积等因素相关，简要说明如下。

众所周知的频率谐振公示如下：

f＝1/(2π(LC)^1/2)

天线的工作原理天线本身就是一个振荡器，在第一壳体的面积确定的情况下，调整馈点的位置、第一壳体与第一导电体之间的距离以及第一导电体与壳体之间的相对面积等就可以改变其中的电感L和/或电容C，使得天线能够工作在合适的频段。

上述的天线结构中，为了使得天线能够工作在合适的频段，第一导电体的长度要求较大，但考虑到电子设备的体积小型化的趋势，为了降低第一导电体的长度需求，在本发明的具体实施例中，在本发明的具体实施例中，如图2所示，还包括：

第二导电体25，一端电连接所述第一导电体26，另一端电连接所述第一壳体21。

通过上述第二导电体25的设置，在第一导电体26和第一壳体21之间形成了短路连接，其中第二导电体25通过焊接点24与第一壳体21之间形成了电连接，而射频线23的屏蔽层与第一导电体26连接，而射频线23的芯线则在馈点23处与第一壳体21连接。

由于第二导电体25，在第一导电体26和第一壳体21之间形成了短路连接，使得第一壳体21、第一导电体26形成了PIFA(皮法)天线，降低了第一导电体26的长度要求，使得天线更加小型化，能够适用于更多的电子设备。

本发明具体实施例中，在金属外壳的上方，搭建一个电磁回路，利用PIFA天线原理，把金属壳体作为PIFA的辐射枝，悬空构建的回路作为天线的地。回路与金属壳体部可有一个或是多个短路点，来调整天线频宽。

在本发明的具体实施例中，利用导电壳体作为天线臂时，为了改善阻抗匹配，降低功率损耗，在本发明的具体实施例中，该电子设备还包括：

设置于所述第一射频线的第二端和所述第一壳体之间的匹配电路；

所述匹配电路的一端与所述第一壳体电连接，在所述第一射频线的第二端，所述第一射频线中的芯线与所述匹配电路的另一端电连接，所述第一射频线中的芯线通过所述匹配电路与所述第一壳体电连接，

当然，考虑作为天线臂的壳体经常被用户触摸，此时，天线的阻抗会发生变化，在这种情况下，为了实现阻抗的自适应调整，所述匹配电路为一可调电路结构，如图3所示，所述匹配电路具体包括：

一端接地，另一端与第一连接点(图中左边的黑点)电连接的第一电阻R1；当然，该电阻也可以使用电容来替换。

一端接地，另一端与第二连接点(图中右边的黑点)电连接的可调电容C1；

一端与第一连接点电连接，另一端与第二连接点电连接的调节电路；

所述第一壳体与所述第一连接点电连接，在所述第一射频线的第二端，所述第一射频线中的芯线与所述第二连接点电连接。

而其中该调节电路中至少包括一可调器件，如可调电感或者可调电容，下面说明一种具体的实现方式如下。

如图3所示，该调节电路具体包括一并联电路和第二电容C2，并联电路和第二电容C2以串联方式连接，其中，该并联电路包括相互并联的可调电感、第二电阻和第三电容。

上述如图3所示的电路中，在天线的阻抗会发生变化时，能够通过调解所述可调电容C1和/或所述可调电感中来实现阻抗自适应匹配，改善了阻抗匹配，降低了功率损耗。

在现有的笔记本电脑这种电子设备中，对于另外一个壳体(第二壳体)而言，其一般与地连接，而第二壳体和所述第一壳体通过一转动连接机构以可转动方式连接，在本发明的具体实施例中，该天线结构可以通过该转动连接机构来实现。

一般而言，第一壳体和第二壳体以转动连接结构实现转动连接时，该转动连接结构都包括：

与第一壳体固定连接的第一固定件；

与第二壳体固定连接的第二固定件；

第一固定件和第二固定件同时转动连接到一个转轴上，实现二者之间的转动连接。

在本发明的具体实施例中，将上述的第一固定件、第二固定件和转轴都以导电材料制成，形成两个导电固定件和导电轴，将固定于所述第二壳体的第一导电固定件作为第一导电体，并在第一导电固定件上形成一轴体安装槽，该导电轴，安装于所述轴安装槽中，同时与所述第一导电固定件和第二导电固定件电联接，将所述第一导电固定件作为第一导电体，在所述第一射频线的第二端，所述第一射频线中的芯线与所述导电轴电连接，由于所有固定件和轴体都是导电件，因此导电轴与芯线的连接点就形成了天线的馈点，而所述第一射频线中的屏蔽层通过所述第一导电固定件和第二壳体与地连接，也可以直接通过第二壳体与地电连接。

同时，第一导电固定件与导电轴也是电联接，因此通过导电轴实现了第一导电固定件和第一壳体的短路连接，实现了PIFA天线。

当然上述的结构下，还是可以在第一射频线的第二端和所述导电轴之间增加一匹配电路来调节阻抗，改善阻抗匹配，降低功率损耗，所述匹配电路的一端与所述导电轴电连接，在所述第一射频线的第二端，所述第一射频线中的芯线与所述匹配电路的另一端电连接。

而上述的匹配电路具体包括：

一端接地，另一端与第一连接点电连接的第一电阻/电容，；

一端接地，另一端与第二连接点电连接的可调电容；

一端与第一连接点电连接，另一端与第二连接点电连接的调节电路；

所述导电轴与所述第一连接点电连接，在所述第一射频线的第二端，所述第一射频线中的芯线与所述第二连接点电连接。

为了进一步实现静电防护功能，本发明实施例的电子设备还包括用于实现静电防护的静电防护电路；所述静电防护电路的一端与所述第一壳体电连接，另一端接地。

如图4所示，为一种静电防护电路的具体结构示意图，其中包括：

一第四电容C4、第五电容C5和ESD保护器件D1，其中，所述C4的一端与所述第一壳体电连接，而另一端通过所述D1接地，所述C5一端接地，另一端连接到连接所述C4和D1的连接线上。ESD保护电路与匹配网络结合，C1为匹配网络电容，C5为ESD保护器件D1的寄生电容。

当然，上述的静电防护电路和匹配电路可以单独使用，但也可以结合起来使用。

在本发明的具体实施例中，以上都是以一个无线通信模块进行的说明，但应当理解的是，本发明实施例也可以利用相同的导电壳体为不同的无线通信模块提供收发服务，说明如下。

本发明实施例的电子设备还包括：

第二无线通信模块，设置有第二输入接口；

第二射频线，具有第一端和第二端，其中，所述第二射频线的第一端与所述第二输入接口电连接；

第一滤波电路；

第二滤波电路；

匹配电路；

所述第一滤波电路的第一端和第二滤波电路的第一端分别通过所述匹配电路与所述第一壳体电连接；

所述第一射频线的第二端，所述第一射频线中的芯线与所述第一滤波电路的第二端电连接；

在所述第二射频线的第二端，所述第二射频线中的芯线与所述第二滤波电路的第二端电连接；

所述第二射频线的第二端，所述第二射频线的屏蔽层与所述第一导电体电连接。

以第一无线通信模块为3G全频段无线通信模块，而第二无线通信模块为Wifi无线通信模块为例说明如下。

如图5所示，端口2和3分别连接第一射频线和第二射频线，而端口1连接匹配网络，此时匹配网络输出的信号会分别输出到上方的电路和下方的电路，经过端口2和3分别输出到第一射频线和第二射频线，进而传输到为3G全频段无线通信模块和Wifi无线通信模块，由于端口2和3输出的信号已经进行了频率的过滤，所以相对于不经过滤波电路的方式，其效果更好。

通过对图5中电阻、电容和电感的参数的选择，可以滤除不同频段的信号，满足无线通信模块的需求，当然，应当理解的是，上述的具体电路结构可以***，上述仅仅是列举一种可能实现的具体电路结构，并不能说明本发明实施例仅能使用图5所示的特定电路结构来实现。

当然，在上述的无线通信模块为3个或3个以上时，只不过并联的滤波电路相应增加而言，并没有其他的差别，在比不再详细描述。

上述的各种电路都可以单独设置或者集成到主板上，但其设置方式并不会对本发明实施例造成影响，在此不再详细描述。

应当理解的是，本发明具体实施例提供的是一种如何利用金属壳体来形成天线的实现方案，对于其中的第一金属体的形状、馈点位置等如何来满足天线的频段要求是本领域技术人员通过常规实验可以得到的，在此不作详细说明。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电子设备，包括一第一壳体，其特征在于，所述第一壳体为金属导电壳体，所述电子设备还包括：

第一无线通信模块，设置有第一输入接口；

第一射频线，具有第一端和第二端，其中，所述第一射频线的第一端与所述第一输入接口电连接，所述第一射频线的第二端与所述第一壳体电连接；

第一导电体，与地连接，且与所述第一壳体间隔一定距离；

在所述第一射频线的第二端，所述第一射频线中的芯线与所述第一壳体电连接，所述第一射频线中的屏蔽层与所述第一导电体电连接；

所述第一无线通信模块通过所述第一壳体和所述第一导电体实现射频信号的收发。

2.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，还包括：

第二导电体，一端电连接所述第一导电体，另一端电连接所述第一壳体。

3.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括：

设置于所述第一射频线的第二端和所述第一壳体之间的匹配电路；

所述匹配电路的一端与所述第一壳体电连接，在所述第一射频线的第二端，所述第一射频线中的芯线与所述匹配电路的另一端电连接。

4.根据权利要求3所述的电子设备，其特征在于，所述匹配电路具体包括：

一端接地，另一端与第一连接点电连接的第一电阻/或电容；

一端接地，另一端与第二连接点电连接的可调电容；

一端与第一连接点电连接，另一端与第二连接点电连接的调节电路；

所述第一壳体与所述第一连接点电连接，在所述第一射频线的第二端，所述第一射频线中的芯线与所述第二连接点电连接。

5.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于：

所述电子设备还包括一与地连接的第二壳体，和所述第一壳体通过一转动连接机构以可转动方式连接；

所述转动连接结构包括：

作为所述第一导电体的第一导电固定件，固定于所述第二壳体，与第二壳体电连接，具有一轴体安装槽；

一导电轴，安装于所述轴体安装槽中，与所述第一导电固定件电联接；

第二导电固定件，固定于所述第一壳体，与所述导电轴转动连接；

在所述第一射频线的第二端，所述第一射频线中的芯线与所述导电轴电连接，所述第一射频线中的屏蔽层通过所述第一导电固定件或第二壳体与地电连接。

6.根据权利要求5所述的电子设备，其特征在于，还包括：

设置于所述第一射频线的第二端和所述导电轴之间的匹配电路；

所述匹配电路的一端与所述导电轴电连接，在所述第一射频线的第二端，所述第一射频线中的芯线与所述匹配电路的另一端电连接。

7.根据权利要求6所述的电子设备，其特征在于，所述匹配电路具体包括：

一端接地，另一端与第一连接点电连接的第一电阻/电容；

一端接地，另一端与第二连接点电连接的可调电容；

一端与第一连接点电连接，另一端与第二连接点电连接的调节电路；

所述导电轴与所述第一连接点电连接，在所述第一射频线的第二端，所述第一射频线中的芯线与所述第二连接点电连接。

8.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括：

用于实现静电防护的静电防护电路；

所述静电防护电路的一端与所述第一壳体电连接，另一端接地。

9.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括：

第二无线通信模块，设置有第二输入接口；

第二射频线，具有第一端和第二端，其中，所述第二射频线的第一端与所述第二输入接口电连接；

第一滤波电路；

第二滤波电路；

匹配电路；

所述第一滤波电路的第一端和第二滤波电路的第一端分别通过所述匹配电路与所述第一壳体电连接；

在所述第一射频线的第二端，所述第一射频线中的芯线与所述第一滤波电路的第二端电连接；

在所述第二射频线的第二端，所述第二射频线中的芯线与所述第二滤波电路的第二端电连接；

在所述第二射频线的第二端，所述第二射频线的屏蔽层与所述第一导电体电连接。

10.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述第一导电体为片状金属体结构，所述片状金属体的侧边与所述第一壳体相对。