CN110336113A - 一种可重构天线与显示屏组件集成的电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可重构天线与显示屏组件集成的电子设备，包括可重构天线与显示屏集成组件，其中柔性电路板包括传输线部分、位于柔性电路板底部的第一突出部分和第二突出部分及用于与主电路板PCB互连的连接器；可重构天线的辐射体设置于第一突出部分上，第二天线开关单元设置于第二突出部分上；其中路径选择开关与第一天线开关单元和第二天线开关单元共同构成可重构天线馈电路径与孔径调谐路径重构切换机制。本发明提高了***集成度，减少了位于电子设备底部的天线馈电及孔径调谐所需的印刷电路板PCB，可重构天线可以通过切换馈电路径与孔径调谐位置的方式，切换工作模式，并对该天线状态进行最优的配置。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子设备，具体涉及一种可重构天线与显示屏组件集成的电子设备。
背景技术
随着5G时代的到来，智能手机等移动电子设备的使用越来越普及。5G通信时代，频段数量及天线数量都会增加。电子设备尺寸则不断小型化、轻薄化，屏占比也在不断地提升。天线的净空环境不断缩小，使效率越来越低。智能设备金属中框或金属后盖的部分金属体作为天线辐射体，可以使天线尽量远离周围金属，天线净空增大，天线效率提升。在天线馈电通路或天线辐射体合适位置设置调谐器件Tuner，如调谐开关或可变电容，使天线可以工作在不同调谐器件状态对应的不同频段，也可以实现天线宽频带、多频段工作。对于整机底部的天线的馈电和调谐，现有通常用一个小的印刷电路板，放置天线馈电单元、调谐单元等。通过同轴线从主印刷电路板PCB将射频信号导入到底部小印刷电路板板上。调谐器件的控制信号、供电线路，则通过USB柔性信号排线，从主板转接到小印刷电路板PCB上，以实现对调谐器件的控制。
但是，由于智能设备底部天线采用金属中框或金属后盖的部分金属体作为天线辐射体，需要将其与主体金属体之间通过缝隙断开。因此天线辐射体通常与主体金属体之间存在一个2毫米左右宽度的缝隙，通过在缝隙内部纳米注塑之类的工艺保证物理连接强度。因此，这个缝隙区域通常会是天线电场强度较大的区域。当消费者用手握住该缝隙区域时，或头靠近该缝隙区域时，人体会对天线存在介质加载，会导致天线发生谐振频率偏移与效率急剧衰减，导致通讯信号断续甚至丢失的状况。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可重构天线与显示屏组件集成的电子设备，提高了***集成度，减少了位于电子设备底部的天线馈电及孔径调谐所需的印刷电路板PCB，可重构天线具有两条不同的天线馈电与孔径调谐路径，可以通过切换馈电路径与孔径调谐位置的方式，从一种天线工作模式切换到另一种天线工作模式，并对该天线状态进行最优的配置，以实现更佳的性能体验。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种可重构天线与显示屏组件集成的电子设备，所述电子设备包括主电路板PCB和电池，还包括可重构天线与显示屏集成组件、所述可重构天线与显示屏集成组件包括可重构天线、显示屏组件和金属中框，所述显示屏组件包括柔性电路板与显示屏模组，所述柔性电路板包括传输线部分、位于柔性电路板底部的第一突出部分和第二突出部分及用于与主电路板PCB互连的连接器；所述可重构天线的辐射体为第一天线辐射体，包括第一天线开关单元、第二天线开关单元及接地点，所述第一天线开关单元和接地点设置于第一突出部分上，所述第二天线开关单元设置于第二突出部分上；所述第一天线开关单元与第二天线开关单元，通过金属弹片或金属螺丝与所述天线辐射体导通，所述接地点与第一天线辐射体相连，第一天线开关单元、第二天线开关单元分别与路径选择开关相连；所述路径选择开关的公共端与位于柔性电路板内部的射频传输线相连，并通过连接器连接到主电路板PCB的射频模组，所述路径选择开关还分别与第一天线开关单元和第二天线开关单元连接，所述路径选择开关与第一天线开关单元和第二天线开关单元共同构成可重构天线馈电路径与孔径调谐路径重构切换机制。
作为一种优选，当路径选择开关与第一天线开关单元连通，与第二天线开关单元断开时，天线通过第一天线开关单元进行馈电，第一天线开关单元的其它接地开关及附属电感电容器件作为并联到地的阻抗匹配器件，第二天线开关单元的其它接地开关及附属电感电容器件作为天线孔径调谐器件。
作为一种优选，当路径选择开关与第二天线开关单元连通，与第一天线开关单元断开时，天线通过第二天线开关单元进行馈电，第二天线开关单元的其它接地开关及附属电感电容器件作为并联到地的阻抗匹配器件，第一天线开关单元的其它接地开关及附属电感电容器件作为天线孔径调谐器件。
作为一种优选，所述传输线部分包括第一控制线路、第二控制线路和第一射频线路，所述第一控制线路和第二控制线路分别用于控制第一天线开关单元和第二天线开关单元，所述第一射频线路一端通过连接器连接射频模组，另一端与路径选择开关相连。
作为一种优选，所述路径选择开关为单刀双掷开关，所述第一天线开关单元与第二天线开关单元均为单刀多掷开关。
作为一种优选，所述显示屏模组包括覆盖其上的透明塑料或玻璃与蓝宝石等的保护板、触摸屏模组、显示模组。
作为一种优选，所述柔性电路板材质采用改性聚酰亚胺MPI、液晶聚合物LCP或低温共烧陶瓷Low Temperature Co-fired Ceramic LTCC。具有优异的电学特征，介电常数几乎保持恒定；正切损耗小，且热膨胀非常小，可在保证较高可靠性的前提下实现高频高速软板。天线馈电射频线路为设置在柔性电路板内带状线，取代了传统的同轴线，节约了成本，解决了因电子设备内部可用高度不够，无法放置同轴线的难题。
本发明所提供的电子设备包括并不限定于移动通信设备，如手机、可穿戴设备、车联网设备、无人机、平板电脑等。其中可重构天线由馈电线路、路径选择单元、馈电单元（包括阻抗匹配单元）、直接馈电单元或间接耦合馈电单元、天线辐射体，及孔径调谐单元等部件构成。本发明所提供的天线，除天线辐射体外，其余组成单元均集成于显示屏组件之上。
本发明的有益效果是: 提高了***集成度，减少了位于电子设备底部的天线馈电及孔径调谐所需的印刷电路板PCB，可重构天线具有两条不同的天线馈电与孔径调谐路径，可以通过切换馈电路径与孔径调谐位置的方式，从一种天线工作模式切换到另一种天线工作模式，并对该天线状态进行最优的配置，以实现更佳的性能体验。用户不同使用场景，如左手、右手、头加手等时的天线配置状态，均可以预先设置在电子设备10的配置***中。当电子设备10侦测到其位于某一工作频段或某一用户使用场景时，可以对天线状态进行不同的配置，从而使天线工作在最佳需求状态下。
附图说明
图1为本发明实施例的示意图。
图2为本发明实施例的结构示意图。
图3为本发明实施例的内部结构示意图。
图4为本发明实施例传输线部分的剖视图。
图5为本发明实施例金属中框的示意图。
图6为本发明实施例可重构天线的示意图。
下面结合附图对本发明做进一步说明。
具体实施方式
结合各附图所示，一种可重构天线与显示屏组件集成的电子设备，所述电子设备10包括主电路板PCB30和电池40，还包括可重构天线与显示屏集成组件20、所述可重构天线与显示屏集成组件20包括可重构天线、显示屏组件21和金属中框22，所述显示屏组件21包括柔性电路板211与显示屏模组212，所述显示屏模组212包括覆盖其上的透明塑料或玻璃与蓝宝石等的保护板、触摸屏模组、显示模组。所述柔性电路板211包括显示模组控制线路、驱动IC、传输线部分2111、位于柔性电路板211底部的第一突出部分2112和第二突出部分2113及用于与主电路板PCB30互连的连接器2110；所述可重构天线的辐射体为第一天线辐射体221，包括第一天线开关单元2118、第二天线开关单元2119及接地点2120，所述第一天线开关单元2118和接地点2120设置于第一突出部分2112上，所述第二天线开关单元2119设置于第二突出部分2113上；所述第一天线开关单元2118与第二天线开关单元2119，通过金属弹片或金属螺丝与所述天线辐射体导通，所述接地点2120与第一天线辐射体221相连，第一天线开关单元2118、第二天线开关单元2119分别与路径选择开关2117相连；所述路径选择开关2117的公共端与位于柔性电路板211内部的射频传输线相连，并通过连接器2110连接到主电路板PCB30的射频模组，所述路径选择开关2117还分别与第一天线开关单元2118和第二天线开关单元2119连接，所述路径选择开关2117与第一天线开关单元2118和第二天线开关单元2119共同构成可重构天线馈电路径与孔径调谐路径重构切换机制。所述传输线部分2111包括第一控制线路2114、第二控制线路2115和第一射频线路2116，所述第一控制线路2114和第二控制线路2115分别用于控制第一天线开关单元2118和第二天线开关单元2119，所述第一射频线路2116一端通过连接器2110连接射频模组，另一端与路径选择开关2117相连。
当路径选择开关2117与第一天线开关单元2118连通，与第二天线开关单元2119断开时，天线通过第一天线开关单元2118进行馈电，第一天线开关单元2118的其它接地开关及附属电感电容器件作为并联到地的阻抗匹配器件，第二天线开关单元2119的其它接地开关及附属电感电容器件作为天线孔径调谐器件。
当路径选择开关2117与第二天线开关单元2119连通，与第一天线开关单元2118断开时，天线通过第二天线开关单元2119进行馈电，第二天线开关单元2119的其它接地开关及附属电感电容器件作为并联到地的阻抗匹配器件，第一天线开关单元2118的其它接地开关及附属电感电容器件作为天线孔径调谐器件。
本发明天线阻抗匹配器件，用于改善天线阻抗，其可以是开环匹配方式，也可以是闭环匹配方式，通过选择不同开关路径对应的电感电容器件，对天线不同频段及不同使用场景的阻抗进行调谐，可以实现天线宽频带、多频段、多使用场景的使用需求。作为一个优化的具体实施例，本发明所提供的第一天线开关单元2118与第二天线开关单元2119可以采用单刀四掷SP4T开关。第一天线开关单元2118的第四端口与第二天线开关单元2119的第一端口分别与单刀双掷SPDT路径选择开关2117的第一端口及第二端口连接。第一天线开关单元2118与第二天线开关单元2119的其余端口均通过电感电容到地。当所述第一天线开关单元2118与路径选择开关2117导通时，第二天线开关单元2119与路径选择开关2117断开。射频信号通过路径选择开关2117与第一天线开关单元2118馈入天线辐射体。第一天线开关单元2118的其余三路开关作为并联到地的天线匹配，可以起到阻抗匹配作用。第二天线开关单元2119的其余三路开关对天线辐射体进行感性或容性加载，改变天线辐射长度，从而实现天线不同频段切换。当所述第二天线开关单元2119与路径选择开关2117导通时，第一天线开关单元2118与路径选择开关2117断开。射频信号通过路径选择开关2117与第二天线开关单元2119馈入天线辐射体。第二天线开关单元2119的其余三路开关作为并联到地的天线匹配，可以起到阻抗匹配作用。第一天线开关单元2118的其余三路开关对天线辐射体进行感性或容性加载，改变天线辐射长度，从而实现天线不同频段切换。本发明所提供的可重构天线，当消费者的头或者手靠近天线，智能设备检测到天线性能恶化时，可以通过切换馈电路径与孔径调谐位置的方式，切换到另一种天线工作模式，以实现更佳的性能体验。
本发明所提供的电子设备10的金属中框22。所述金属中框22用于电子设备10的支撑作用，并为电子设备10提供一个完整的金属参考地。所述金属中框22底部有第一净空区，所述第一净空区从金属中框22底部边框主体通过断缝分割出第一天线辐射体221。所述断缝宽度通常在1~3mm左右。所述第一净空区通常还可以设置喇叭、USB、耳机等器件。所述天线辐射体在断缝处通过纳米注塑或其它工艺实现物理连接。所述断缝的形状、数量及位置还可以任意设置。所述第一天线辐射体221与所述第一天线开关单元2118及第二天线开关单元2119之间，通过金属弹片或金属螺丝相连。
图6为本发明所提供的可重构天线示意图。作为本领域专业人员，可以在不进行创造性发明的情况下，很容易地基于本发明衍生出其它变形形式，例如改变天线的阻抗匹配形式，改变孔径调谐器件的类型、数量及位置，改变接地点数量与位置等。
作为本发明的衍生形态，本行业相关专业人员可以在不进行创造性发明的情况下，在所述显示屏组件柔性电路板211设置一个或多个突起，用于放置天线馈电单元与天线孔径调谐单元。天线馈电单元可以由一个或多个调谐开关与可变电容进行组合搭配，天线孔径调谐单元也可以是一个或多个调谐开关与可变电容的组合搭配。天线的辐射体也可以在任意位置通过金属弹片或柔性电路板FPC进行延长或增加枝节。本发明通过将天线的馈电线路、馈电单元、孔径调谐单元及相关控制线路，均集成于显示屏组件柔性电路板上。提高了***集成度，减少了位于电子设备底部的天线馈电及孔径调谐所需的印刷电路板PCB，提高了孔径调谐位置灵活度，有效解决喇叭音腔等器件所在位置无法设置印刷电路板PCB，不方便设置多个开关单元的困难。
Claims (7)
1.一种可重构天线与显示屏组件集成的电子设备，所述电子设备（10）包括主电路板PCB（30）和电池（40），其特征在于：还包括可重构天线与显示屏集成组件（20）、所述可重构天线与显示屏集成组件（20）包括可重构天线、显示屏组件（21）和金属中框（22），所述显示屏组件（21）包括柔性电路板（211）与显示屏模组（212），所述柔性电路板（211）包括传输线部分（2111）、位于柔性电路板（211）底部的第一突出部分（2112）和第二突出部分（2113）及用于与主电路板PCB（30）互连的连接器（2110）；所述可重构天线的辐射体为第一天线辐射体（221），包括第一天线开关单元（2118）、第二天线开关单元（2119）及接地点（2120），所述第一天线开关单元（2118）和接地点（2120）设置于第一突出部分（2112）上，所述第二天线开关单元（2119）设置于第二突出部分（2113）上；所述第一天线开关单元2118与第二天线开关单元2119，通过金属弹片或金属螺丝与所述天线辐射体导通，所述接地点（2120）与第一天线辐射体（221）相连，第一天线开关单元（2118）、第二天线开关单元（2119）分别与路径选择开关（2117）相连；所述路径选择开关（2117）的公共端与位于柔性电路板（211）内部的射频传输线相连，并通过连接器（2110）连接到主电路板PCB（30）的射频模组，所述路径选择开关（2117）还分别与第一天线开关单元（2118）和第二天线开关单元（2119）连接，所述路径选择开关（2117）与第一天线开关单元（2118）和第二天线开关单元（2119）共同构成可重构天线馈电路径与孔径调谐路径重构切换机制。
2.如权利要求1所述的可重构天线与显示屏组件集成的电子设备，其特征在于：当路径选择开关（2117）与第一天线开关单元（2118）连通，与第二天线开关单元（2119）断开时，天线通过第一天线开关单元（2118）进行馈电，第一天线开关单元（2118）的其它接地开关及附属电感电容器件作为并联到地的阻抗匹配器件，第二天线开关单元（2119）的其它接地开关及附属电感电容器件作为天线孔径调谐器件。
3.如权利要求1所述的可重构天线与显示屏组件集成的电子设备，其特征在于：当路径选择开关（2117）与第二天线开关单元(2119)连通，与第一天线开关单元(2118)断开时，天线通过第二天线开关单元(2119)进行馈电，第二天线开关单元（2119）的其它接地开关及附属电感电容器件作为并联到地的阻抗匹配器件，第一天线开关单元（2118）的其它接地开关及附属电感电容器件作为天线孔径调谐器件。
4.如权利要求1所述的可重构天线与显示屏组件集成的电子设备，其特征在于：所述传输线部分（2111）包括第一控制线路（2114）、第二控制线路（2115）和第一射频线路（2116），所述第一控制线路（2114）和第二控制线路（2115）分别用于控制第一天线开关单元(2118)和第二天线开关单元（2119），所述第一射频线路（2116）一端通过连接器（2110）连接射频模组，另一端与路径选择开关（2117）相连。
5.如权利要求1所述的可重构天线与显示屏组件集成的电子设备，其特征在于：所述路径选择开关（2117）为单刀双掷开关，所述第一天线开关单元（2118）与第二天线开关单元（2119）均为单刀多掷开关。
6.如权利要求1所述的可重构天线与显示屏组件集成的电子设备，其特征在于：所述显示屏模组（212）包括覆盖其上的透明塑料或玻璃与蓝宝石等的保护板、触摸屏模组、显示模组。
7.如权利要求1所述的可重构天线与显示屏组件集成的电子设备，其特征在于：所述柔性电路板（211）材质采用改性聚酰亚胺MPI、液晶聚合物LCP或低温共烧陶瓷LowTemperature Co-fired Ceramic LTCC。
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