用於可攜式終端的天線設備及具有天線設備的可攜式終端的製作方法
2023-04-27 19:07:31 3
用於可攜式終端的天線設備及具有天線設備的可攜式終端的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種用於可攜式終端的天線設備及具有該天線設備的可攜式終端，所述可攜式終端具有主板。該天線設備包括：主天線，電連接到主板的饋線。金屬框架被構造成形成可攜式終端的外部的殼體框架的一部分，金屬框架被分成分離開的第一部分和第二部分。所述第一部分電連接到主天線或主板的饋線並被設計成進行輻射，所述第二部分電連接到主板的接地表面。該金屬框架增強整個天線性能，而非通過幹擾導致天線性能削弱。
【專利說明】用於可攜式終端的天線設備及具有天線設備的可攜式終端
[0001]本申請是申請日為2012年4月16日、申請號為201210110600.4、發明名稱為「用於可攜式終端的天線設備及具有天線設備的可攜式終端」的發明專利申請的分案申請。
【技術領域】
[0002]本公開涉及一種可攜式終端中的天線設備。
【背景技術】
[0003]目前，歸因於電信領域中的快速進步，可攜式終端(例如，手機、智慧型手機、PDA、平板電腦、膝上型電腦等)正變成現代社會的必需品。
[0004]近年以來，普通可攜式終端的功能已經得到擴展，同時尺寸和重量已經保持到最小。纖薄、總體上呈矩形而沒有突出的天線的裝置已經普及。在這些裝置中，配置了用於語音通信、網際網路接入等的內置天線。然而，擴展的功能需要更多的電子器件，使得內部空間受到限制。因此，對於這些裝置來說，設計難題在於:找到合適的空間以封裝包括內置天線的附加部件，同時保持所述裝置纖薄、重量輕且小。
[0005]對於天線的情況，天線相對於其他部件的布置及設計必須足以實現要求的性能指標。一般來說，設計難題在於:在當今的小裝置中封裝足夠長度的天線以滿足要求。此外，近來為美感而設置的金屬主體已經被構造成形成可攜式終端的外觀的殼體框架的一部分。該金屬主體導致RF功率的反射，從而導致天線的性能劣化。
【發明內容】
[0006]本發明的一方面在於至少基本上解決上述問題和/或缺點，並且在於至少提供下面的優點。因此，本發明的一方面在於提供一種用於可攜式終端的天線設備，該天線設備用於防止為美感而設置且被構造成殼體框架的一部分的金屬主體使天線性能劣化。
[0007]本發明的另一方面在於提供一種用於可攜式終端的天線設備，該天線裝置通過將殼體框架的金屬主體用作天線輻射器來增強天線性能。
[0008]根據本發明的一方面，提供一種用於具有主板的可攜式終端的天線設備。該天線設備包括:主天線，電連接到主板的饋線。金屬框架被構造成形成可攜式終端的外部的殼體框架的一部分。金屬框架被分成分離開的第一部分和第二部分。所述第一部分電連接到主天線或主板的饋線並被設計成進行輻射。所述第二部分與主板的接地表面電連接。
[0009]在本發明的各個實施例中，金屬框架通過用作附加輻射元件、改進內置天線的匹配、在附加頻帶輻射和/或減少噪聲來增強天線性能，而非使內置天線的性能劣化。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]通過下面結合附圖進行的詳細描述，本發明的上述特徵和優點將會變得更加清楚，在附圖中:
[0011]圖1是示出根據本發明的示例性實施例的可攜式終端的立體圖；
[0012]圖2A是示出根據本發明的示例性實施例的裝配在可攜式終端內的天線設備的構造的俯視圖；
[0013]圖2B示出了可攜式終端的示例性金屬框架；
[0014]圖3是示出不包括作為天線的金屬框架的傳統天線設備與根據本發明的包括作為天線的金屬框架的天線設備之間的天線性能的比較的曲線圖；
[0015]圖4是示出根據本發明的示例性實施例的包括用作天線元件的金屬框架的殼體框架的構造的視圖。
【具體實施方式】
[0016]在下文中，下面將參照附圖來描述本發明的示例性實施例。為了清楚和簡要的目的，不詳細描述公知的功能或構造，這是因為所述公知的功能或構造會使本發明在不必要的細節上變模糊。考慮到本發明中的功能而限定的下面描述的術語可以根據用戶和操作者的意圖或實施而不同。因此，應該在整個說明書的公開的基礎上來限定所述術語。
[0017]簡要地說，本發明涉及一種用於可攜式終端的天線設備，其中，被構造成殼體框架的一部分的金屬框架被實現為用於增強天線性能而非使內置天線性能劣化的天線元件。該金屬框架可具有增強可攜式終端的美感的附加目的。
[0018]此外，本發明涉及一種包括天線設備的電子裝置，其中，被構造成殼體框架的一部分的金屬框架被實現為用於增強天線性能而非使內置天線性能劣化的天線元件。該電子裝置可以是可攜式通信終端或可攜式終端。
[0019]圖1是示出根據示例性實施例的可攜式終端10的立體圖。可攜式終端可以是電子裝置的一個示例。此外，可攜式終端可以是可攜式通信終端。可攜式終端10包括限定外表面的殼體框架11，在殼體框架11內設置有下面的組成元件:顯示器12，用於顯示圖像和視頻；揚聲器13,用於輸出聲音；麥克風14,用於輸入音頻信號；按鍵按鈕15或觸摸按鍵，用於用戶輸入。顯示器12可以是液晶顯示器(LCD)、等離子顯示器(TOP)等，另外，顯示器12可以是應用觸摸傳感器的觸控螢幕。觸控螢幕顯示通過天線接收的數據。與前述元件相關的電子器件以及其他處理電子器件、控制電子器件和RF通信電子器件可安裝在將要描述的可攜式終端的主印刷電路板上。
[0020]殼體框架11包括金屬框架16，金屬框架16可被設置為增強可攜式終端10的美感和/或剛度。金屬框架16圍繞主印刷電路板(母板)。在傳統可攜式終端中，這種類型的金屬框架導致其與主板和內置天線的電磁相互作用。結果，傳統金屬框架由於幹擾而削弱了內置天線的性能。如下面所詳細描述的，在下面給出了用於解決這個問題的本發明提出的構造。金屬框架16被分離成至少兩個部分。金屬框架16的第一部分是子天線，並通過第一部分本身的輻射和改進與主天線的匹配來輔助主天線的輻射。金屬框架16的第二部分可以是去除了噪聲的接地主體。
[0021]圖2A是根據本發明的示例性實施例的位於可攜式終端10內的天線設備110的示例性構造的俯視圖。天線設備110在操作頻帶或波段從可攜式終端10發送信號/接收到達可攜式終端10的信號。可攜式終端10包括主印刷電路板100 (例如，可攜式終端10的母板)，主印刷電路板100包括RF通信單元(未示出)，RF通信單元具有與天線設備110配合的收發器。主板100包括將RF通信單元和天線設備110電連接的饋線112，主板100還包括接地表面101，天線設備110接地到接地表面101。
[0022]天線設備110包括主天線111和至少一個子天線，所述至少一個子天線能夠輔助主天線111的輻射和/或發送/接收與主天線111的頻帶不同的頻帶的信號。主天線111可以是附著到設置在可攜式終端10內且固定到主板100上的載體的類型、直接附著到主板100的類型等。在可選實施方式中，主天線111可以是突出到可攜式終端10的外部的外置類型。主天線111可突出到可攜式終端10的外部。
[0023]具體地說，子天線可以是殼體框架的金屬框架16，金屬框架16也被設置為增強可攜式終端10的美感。如前面描述的，金屬框架16被分離成至少兩個部分。金屬框架16的第一部分16-1是子天線，該子天線能夠通過連接裝置19與主天線111電連接並與主天線111 一起輻射。即，第一部分16-1從主天線111接收表面電流並輻射。連接裝置19可以是任何合適的裝置，例如，機械壓力式電連接器、彈簧加載式電連接器、焊接式電連接器等電連接器。(同樣的連接器適用於下面討論的連接裝置18和20。)
[0024]金屬框架16的第一部分16-1通過在操作頻帶用作附加輻射元件而有利地增強天線性能，從而增加總體的有效天線尺寸。這會無需在可攜式終端10內增加任何額外空間而有益地實現。
[0025]這裡，注意的是，在可選設計中，第一部分16-1可直接連接到饋線112且仍然以期望的方式輻射，而非如描述的直接電連接到主天線111。
[0026]在金屬框架16中與第一部分16-1分離的第二部分16-2在一個或多個預定位置，通過諸如連接裝置IS1的至少一個連接裝置電連接到主板100的接地表面101 (用作接地主體)。即，第二部分16-2用作根據本發明的示例性實施例的天線設備的附加接地主體。如圖2B所描繪的，第二部分16-2可圍繞可攜式終端10的整個主體延伸成一個U形件。SP，第二部分16-2可被構造成U形，以沿著可攜式終端10的外周連續延伸，從而沿著總體上呈矩形的可攜式終端10的兩個縱向側的全部和至少一個橫向側延伸。在本示例中，四個連接裝置IS1US2US3和IS4中的每個連接裝置用於在各個預定點處將第二部分16-2接地到主板100的接地表面。
[0027]金屬框架16的第二部分16-2可防止第二部分16_2本身與主板100之間的電磁相互作用導致的噪聲。當傳統可攜式終端中的金屬框架未被構造成接地主體時，可由於與可攜式終端的主天線或主板的電磁相互作用而使天線性能劣化。相比之下，本發明的實施例通過將金屬框架分成兩個分離的部分並使第二部分16-2接地來減輕這個問題。
[0028]雖然第二部分16-2在一個或多個點處與主板100的接地表面101電連接，但是第二部分16-2可被設計成由於接地電流等導致在可攜式終端10的操作頻帶內共振。第二部分16-2還可被設計成不共振。此外，第二部分16-2可通過在第二部分16-2與主天線111或第一部分16-1之間的策略性位置處布置合適的磁性材料而與主天線111和第一部分16-1磁率禹合。
[0029]用於使第二部分16-2不共振(因此，不輻射)的一種方式在於:第二部分16-2具有比在主天線111或第一部分16-1的共振頻率的1/4波長小的長度。根據可攜式終端10的操作頻帶，第二部分16-2的整個U形長度可以比在操作波段的1/4波長長，因此，第二部分16-2可被設計成在沿著外周的一個或多個點處不連續，使得第二部分16-2的各個子部分將小於1/4波長。
[0030]即使在第二部分16-2具有比在主天線111或第一部分16-1的共振頻率的1/4波長大的長度的情況下，用於防止第二部分16-2輻射的另一種方式在於:設置以比在共振頻率的1/4波長小的間隔布置的多個連接裝置18i。因此，在圖2B的示例中，假設整個U形長度超過1/4波長，然而，使用沿著外周相鄰的連接裝置之間的距離為dl3的四個連接裝置181、182、183和184。利用被設定為小於1/4波長的距離dl3，防止了第二部分16_2輻射。
[0031]仍然參照圖2A，為了用於無線通信，主板100可包括諸如射頻(RF)連接器102、接地表面101、晶片、電路圖案等的元件。主板100包括與RF連接器102電連接的饋線112、與接地表面101電連接的接地點113。在圖2A中，接地表面101以剖視圖示出，以示出RF連接器102和饋線112的示例性構造。饋線112可以是(例如)微帶發送線的導電帶，而接地表面101作為微帶的接地表面。在示例性實施例中，主天線111與饋線112和接地點113電連接。即，預定長度的短截線在預定位置從主天線111延伸，以連接到接地點113。然而，在其他實施方式中，可去除主天線111至接地點113的連接。
[0032]主天線111可包括分別對應於饋線112和接地點113的饋電針和接地針，以建立合適的電連接。主天線111通過饋線112接收饋電電流。此外,主天線111通過接地點113與接地表面101電連接。
[0033]另外，天線設備還可包括第二子天線114，第二子天線114通過預定裝置20電連接到金屬框架16的第一部分16-1。第二子天線114可輔助主天線111的輻射，或者可發送/接收與主天線111的頻帶不同的頻帶的信號。如示出的那樣，第二子天線114可被構造在可攜式終端10內。
[0034]在沒有電連接到第一部分16-1的情況下，主天線111可能在可攜式終端10的操作波段內的期望共振頻率不匹配。通過連接到用作第一子天線的第一部分16-1以及通過第一子天線16-1連接到合適設計的第二子天線114，可補償這種不匹配，以減少或有效地消除這種不匹配。此外，子天線16-1和114可在與主天線111的頻帶不同的頻帶發送/接收信號。作為一個示例，主天線111可在呼叫波段發送/接收信號，子天線16-1和114可在藍牙(Bluetooth)、無線保真(WiFi)、數字多媒體廣播(DMB)、全球定位系統(GPS)等的頻帶發送/接收信號。(天線設備110的這個方面可類似於對數周期天線的特性，而天線的不同部分被設計成在不同的頻率進行輻射/接收。)
[0035]圖3是示出不包括作為天線的金屬框架的傳統天線設備與根據本發明的還包括作為示例性天線的金屬框架的天線設備之間的天線性能比較的曲線圖。
[0036]如圖3所示，與傳統技術相比，本發明的示例性天線設備已經改進了在相應的頻帶(例如，碼分多址(CDMA)、個人通信服務(PCS))的天線性能。換句話說，因為主天線與金屬框架幹擾，所以認為傳統天線設備不會很好地工作。如在性能比較曲線中所看到的，本發明的示例性天線在可攜式終端的兩個操作頻帶展現出較高的效率。
[0037]這裡，注意的是，根據本發明的示例性實施例的天線設備可通過在主板100中進一步包括天線匹配裝置或匹配電路來校正天線111、16-1和/或114在共振頻率的不匹配。
[0038]用於保證主天線的性能的一種方法是去除金屬框架，但是如上面描述的，可認識到的是，當在殼體框架處構造金屬框架以形成在美學上令人愉悅的外觀時，根據本發明的示例性實施例的天線設備的構造在改進天線性能方面是有效的。此外，除了金屬框架16之夕卜，本發明可應用於金屬框架16的等同物，即，在不考慮美感的情況下在殼體框架處構造的且使主天線ill的性能劣化的金屬主體。然而，本發明承認:一體的金屬框架因其形式可通過與主板100電磁相互作用而容易地與主天線111發生幹擾。因此，如前面描述的，根據本發明的示例性實施例的金屬框架16被分離成至少兩個部分，被分離的部分分別被實現為子天線和接地主體。在可選實施方式中，被分離的部分中僅有一個部分可連接(例如，僅有部分16-1或部分16-2可被設計成分別連接到主天線111和接地表面101，而其他部分「不連接(floating)」)。
[0039]一般來說，主天線111位於可攜式終端10的頂部或底部。其原因是，當用戶將可攜式終端握在他/她的手中時，可攜式終端的兩側通常與用戶的手接觸。因此，通過將主天線111布置在可攜式終端的頂部或底部，使得由於用戶的手接觸可攜式終端的兩側而導致的幹擾更小。考慮到此，可期望的是，子天線位於可攜式終端的頂部或底部，這個實施例在圖2A和圖2B中示出。
[0040]此外，如果用戶將傳統可攜式終端握在他/她的手中，則金屬框架通常與用戶的手接觸。這導致天線性能進一步削弱。即使在根據本發明的示例性實施例的天線設備中，如果手觸及傳導電流的金屬框架16，則同樣不能保證改進的天線性能。具體地說，如果手觸及金屬框架16的第一部分16-1，則不可能保證改進的天線性能。在下面參照圖4描述用於解決這個問題的構造。
[0041]圖4是示出根據本發明的示例性實施例的構造有金屬框架的殼體框架的視圖。如示出的那樣，金屬框架16從殼體框架11凹入，以防止用戶的手接觸第一部分16-1。金屬框架16具有至少兩個切開部分17 (還在圖2中示出)，且金屬框架16被分離成至少兩個部分16-1和16-2或多個部分。此外，金屬框架16被暴露到外部，且被構造成從殼體框架11的外表面凹入。因此，當用戶將終端握在他/她的手中時，手不會觸及金屬框架16，所以可保證改進的天線性能。具體地說，如前面描述的，金屬框架16的第一部分16-1不會與用戶的手接觸，因此，可實現改進的天線性能。
[0042]如上面描述的，根據本發明的天線設備可使金屬框架實現為能夠增強天線性能的元件，該金屬框架被構造成提供在美學上令人愉悅的外觀的殼體框架的一部分。
[0043]雖然已經參照本發明的特定優選實施例示出並描述了本發明，但是本領域的技術人員將理解的是，在不脫離由權利要求限定的本發明的精神和範圍的情況下，可在此進行形式上和細節上的各種改變。
【權利要求】
1.一種可攜式終端，包括: 第一天線，電連接到主板的饋線； 金屬框架，被構造成形成可攜式終端的外部的殼體框架的一部分，並被分成至少一個第一部分和至少一個第二部分，所述至少一個第一部分電連接到第一天線，所述至少一個第二部分與所述至少一個第一部分分離。
2.根據權利要求1所述的可攜式終端，其中，第一天線包括電連接到接地表面的短截線。
3.根據權利要求1所述的可攜式終端，所述可攜式終端還包括至少一個第二天線，所述至少一個第二天線設置在殼體框架內、電連接到所述至少一個第一部分。
4.根據權利要求3所述的可攜式終端，其中，所述至少一個第二天線連接到第一天線或金屬框架的所述至少一個第一部分，以補償第一天線或金屬框架的所述至少一個第一部分在可攜式終端的共振頻率的不匹配。
5.根據權利要求1所述的可攜式終端,其中，金屬框架被暴露到外部,且從殼體框架的外表面凹入。
6.根據權利要求1所述的可攜式終端，其中，金屬框架的所述至少一個第一部分被構造成補償第一天線在可攜式終端的操作波段內的共振頻率的不匹配。
7.根據權利要求1所述的可攜式終端，其中，第一天線和金屬框架的所述至少一個第一部分被構造成分別在不同的頻帶發送和接收信號。
8.根據權利要求7所述的可攜式終端，其中，金屬框架的所述至少一個第一部分被構造成在藍牙、無線保真、數字多媒體廣播、全球定位系統中的至少一個的頻帶發送和接收信號。
9.根據權利要求1所述的可攜式終端，其中，金屬框架的所述至少一個第二部分和主板的接地表面通過沿著金屬框架的所述至少一個第二部分的長度隔開預定距離的多個連接裝置而電連接。
10.根據權利要求9所述的可攜式終端，其中，所述預定距離小於在第一天線或金屬框架的所述至少一個第一部分的共振頻率的1/4波長。
11.根據權利要求1所述的可攜式終端，其中，所述至少一個第二部分具有比在第一天線或金屬框架的所述至少一個第一部分的共振頻率的1/4波長小的長度。
12.根據權利要求1所述的可攜式終端，其中，第一天線被構造成在碼分多址和個人通信服務中的一個的頻帶發送和接收信號。
13.根據權利要求1所述的可攜式終端，其中，第一天線設置在主板的頂部或底部。
14.根據權利要求1所述的可攜式終端，其中，第一天線是附著到固定到主板的載體的類型和設置在主板上的類型中的任意一種類型。
15.根據權利要求1所述的可攜式終端，其中，所述至少一個第二部分電連接到主板的接地表面。
16.根據權利要求1所述的可攜式終端，其中，第一天線被設置為靠近金屬框架的所述至少一個第一部分。
17.根據權利要求1所述的可攜式終端，其中，所述至少一個第一部分是單獨的基本上直線形段，具有相對端部，並在所述相對端部的每個端部處與所述至少一個第二部分隔開一定空間。
18.根據權利要求17所述的可攜式終端，所述可攜式終端還包括設置在殼體框架內的至少一個第二天線，其中， 基本上直線形段的相對端部中的一個端部通過連接裝置電連接到第一天線， 基本上直線形段的相對端部中的另一個端部通過另一個連接裝置電連接到所述至少一個第二天線。
19.一種可攜式終端,包括: 第一天線，電連接到主板的饋線； 金屬框架，被構造成形成可攜式終端的外部的殼體框架的一部分，並被分成至少一個第一部分和至少一個第二部分，所述至少一個第一部分電連接到第一天線，所述至少一個第二部分與所述至少一個第一部分分離， 其中， 金屬框架基本上圍繞可攜式終端的整個外周， 所述至少一個第一部分包括具有左端部和右端部的段，所述左端部與所述至少一個第二部分的第一端隔開第一空間，所述右端部與所述至少一個第二部分的第二端隔開第二空間，所述至少一個第一部分接收表面電流以與第一天線一起輻射， 所述至少一個第二部分在沿著所述外周的至少一點處電連接到主板的接地表面。
20.根據權利要求19所述的可攜式終端，其中，第一空間和第二空間中的每個是切開空間，由於在沿著所述外周的所述至少一點處電連接到接地表面，而防止所述至少一個第二部分福射。
【文檔編號】H01Q1/44GK104319478SQ201410584683
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2012年4月16日 優先權日:2011年4月14日
【發明者】金宰熙, 邊俊豪, 樸世鉉, 李東炫, 金錫虎 申請人:三星電子株式會社