具有金属外壳的电子设备中的天线及其电子设备的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种具有金属外壳的电子设备中的天线及其电子设备，具有金属外壳的电子设备中的天线包括：所述电子设备的金属外壳，所述金属外壳的一侧敞口；至少两个短路探针，其设于所述金属外壳内，用于接地；以及一馈电探针，其设于所述金属外壳内，用于激励电磁信号；其中所述金属外壳的敞口侧设有用于封闭所述金属外壳且不屏蔽信号的侧挡板。本实用新型通过将一侧设置不屏蔽信号的侧挡板的电子设备的金属外壳作为天线的辐射体，并通过在金属外壳的上盖和下盖之间设置用于激励电磁信号的馈电探针和用于接地的短路探针，以共同形成谐振天线，从而提高了天线的辐射效率并使天线不再具有明显的方向性，满足了金属外壳电子设备的天线的无线需求。
【专利说明】
具有金属外壳的电子设备中的天线及其电子设备
技术领域
[0001] 本实用新型属于天线技术领域，特别涉及一种具有金属外壳的电子设备中的天线 及其电子设备。
【背景技术】
[0002] 利用电磁波来传递信息的电子设备，都是依靠天线来进行工作，而在一般的电子 设备中，常见的多频段隐藏式天线(Multi Band-Internal Antenna)为PCB天线形式，PCB天 线是无线接收和发射用的PCB(Printed Circuit Board印制电路板)上的部分。在正常情况 下，这种天线形式能很好地满足电子设备的设计需要。笔记本电脑就是采用这种较为常见 的PCB天线。当传统的PCB天线的工作环境为塑料(或者对信号无屏蔽作用的其他材料)材 质，例如笔记本电脑的底座或上盖的外壳为塑料材质，在平面结构环境下，此类天线的构成 为cable(天线馈线30)+PCB20+塑料外壳10,如图1所示。但随着市场对笔记本电脑的外壳金 属化的需求增加，越来越多的笔记本电脑在设计时采用金属外壳。采用金属外壳不仅能提 高笔记本电脑的散热性和强度，同时还能使笔记本电脑更有质感，能够提高用户的视觉感 受。
[0003] 但是，笔记本电脑的外壳金属化会恶化天线环境，严重降低天线的辐射效率并破 坏天线的全向性。其中天线效率的降低，必然会导致无线吞吐量的下降；而方向性的恶化， 最直接的影响就是导致笔记本电脑在某些方向上的无线信号降低。上述两点在实际使用中 都会严重影响到用户体验。
[0004]因此，当传统PCB天线的工作环境为金属(或者对信号有屏蔽作用的其他材料)材 质，在平面结构环境下，此类天线的构成就改变为cable(天线馈线30)+PCB20+金属外壳40+ 天线窗50，如图2所示，通过在金属外壳上开一定尺寸的天线窗，能够减小金属环境对天线 的影响。但是，这种通过开天线窗的方式，并没有显著减小全双金属外壳对天线环境恶化的 影响，同时天线窗的使用又会带来其他设计上的问题，如增加金属外壳设计成本，降低机构 强度及外观完整性等。
[0005] 还有一种LDS(Laser Direct Structuring激光直接成型）天线，其是在成型的塑 料支架上，利用激光镭射技术直接在支架上化镀形成金属天线，如图3所示，在塑料材质立 方体结构的speaker box(扬声器箱60)的一侧面设置LDS的本体70,其它的五个侧面则均做 镀金处理并作为天线。但是这种LDS天线的全向性依然很差，同样不能满足电子设备金属外 壳环境下的无线需求。 【实用新型内容】
[0006]针对现有技术中存在的电子设备在金属外壳环境下，传统的PCB天线结构形式和 LDS天线结构形式均容易恶化天线的工作环境，且天线窗的使用又会带来成本增加，降低机 构强度的技术问题，本实用新型提供一种能够满足无线需求的具有金属外壳的电子设备中 的天线。
[0007] 为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
[0008] -种具有金属外壳的电子设备中的天线，包括：
[0009] 所述电子设备的金属外壳，所述金属外壳的一侧敞口；
[0010] 至少两个短路探针，其设于所述金属外壳内，用于接地；以及
[0011] -馈电探针，其设于所述金属外壳内，用于激励电磁信号;其中
[0012] 所述金属外壳的敞口侧设有用于封闭所述金属外壳且不屏蔽信号的侧挡板。
[0013] 作为优选，所述金属外壳包括相对设置的上盖、下盖和连接于所述上盖和下盖的 外缘间的侧壁;所述侧挡板的材质为塑料;所述馈电探针的其中一端和短路探针的其中一 端固定连接于所述上盖或下盖的内壁上，另一端与所述下盖或上盖接触。
[0014] 作为进一步优选，所述馈电探针包括介质基板、第一探针本体、第一焊盘和双层 PCB板，所述第一探针本体的一端通过所述第一焊盘焊接于所述介质基板上，所述介质基板 与双层PCB板相连并位于同一水平面内，且所述介质基板粘接于所述上盖或下盖的内壁上； 所述短路探针包括金属片、第二探针本体和第二焊盘，所述第二探针本体通过所述第二焊 盘焊接于所述金属片上，且所述金属片粘接于所述上盖或下盖的内壁上。
[0015] 作为进一步优选，所述短路探针设置为两个。
[0016] 作为进一步优选，还包括一金属挡板，所述金属挡板固定于所述金属外壳内并与 所述金属外壳及侧挡板形成封闭空间，所述馈电探针和短路探针设于所述封闭空间内，且 所述馈电探针与两个短路探针并排位于同一条直线上。
[0017] 作为进一步优选，所述上盖和下盖之间的距离不小于3mm。
[0018] 作为进一步优选，所述金属挡板呈L形，所述上盖和下盖均呈矩形，所述金属挡板 的一侧与所述上盖或下盖固定连接，与该侧相对的另一侧与所述下盖或上盖相接触。
[0019] 作为进一步优选，所述金属挡板的互相垂直的两个部分的长度不等，且所述馈电 探针设置于两个所述短路探针之间并沿平行于所述金属挡板的长度较大的部分的延伸方 向设置。
[0020] -种电子设备，包括上述的具有金属外壳的电子设备中的天线。
[0021] 作为优选，所述电子设备为笔记本电脑。
[0022] 与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果是:本实用新型通过将一侧设置 不屏蔽信号的侧挡板的电子设备的金属外壳作为天线的辐射体，并通过在金属外壳的上盖 和下盖之间设置用于激励电磁信号的馈电探针和用于接地的短路探针，以共同形成谐振天 线，从而提高了天线的辐射效率并使天线不再具有明显的方向性，满足了金属外壳电子设 备的天线的无线需求。
【附图说明】
[0023] 图1为现有技术中塑料外壳电子设备的PCB天线结构示意图；
[0024]图2为现有技术中金属外壳电子设备的PCB天线结构不意图；
[0025]图3为现有技术中电子设备的LDS天线结构示意图；
[0026]图4为本实用新型实施例一中的具有金属外壳的电子设备的天线的局部结构不意 图；
[0027]图5为本实用新型中的具有金属外壳的电子设备的天线的馈电探针的结构示意 图；
[0028] 图6为本实用新型中的具有金属外壳的电子设备的天线的短路探针的结构示意 图；
[0029] 图7为本实用新型实施例一中的具有金属外壳的电子设备的天线的反射系数图；
[0030] 图8为本实用新型实施例一中的具有金属外壳的电子设备的天线在2.4GHz频段的 辐射方向图；
[0031] 图9为本实用新型实施例一中的具有金属外壳的电子设备的天线在5GHz频段的辐 射方向图；
[0032] 图10为本实用新型实施例二中的具有金属外壳的电子设备的天线的侧视断面结 构示意图；
[0033]图11为本实用新型实施例三中的具有金属外壳的电子设备的天线的结构示意图。
[0034] 其中：
[0035] 1-上盖； 2-下盖；
[0036] 3-馈电探针； 31-介质基板；
[0037] 32-第一焊盘； 33-第一探针本体；
[0038] 34-双层 PCB 板；
[0039] 4-短路探针； 41-金属片；
[0040] 42-第二焊盘； 43-第二探针本体；
[0041] 5-敞口； 6-侧挡板；
[0042] 7-金属挡板； 8-封闭空间。
【具体实施方式】
[0043]为使本领域技术人员更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实 施例对本实用新型作详细说明。
[0044] 本实用新型中的实施例公开了一种具有金属外壳的电子设备中的天线，如图4至 图11所示，该天线包括电子设备中的金属外壳、均设于金属外壳内的用于激励电磁信号的 馈电探针3和至少两个用于接地的短路探针4,其中，金属外壳的一侧敞口，并在敞口5侧设 有用于封闭金属外壳且不屏蔽信号的侧挡板6。该天线利用设置一侧不会屏蔽信号的侧挡 板6的金属外壳作为天线的主要辐射体，以解决具有金属外壳的电子设备中的金属材质对 信号的屏蔽问题，并利用馈电探针3来激励电磁信号，然后通过至少两个短路探针4连接金 属外壳，以共同形成谐振天线，达到收发信号的目的。
[0045] 本实用新型中的电子设备包括但并不限于笔记本电脑、手机、平板等，以下实施例 仅以笔记本电脑为例进行说明。笔记本电脑包括有显示屏和键盘，显示屏和键盘分别具有 各自的金属外壳，本实施例中的天线优选为设置于键盘的金属外壳内。
[0046] 实施例一
[0047] 继续结合图4,金属外壳包括相对设置的上盖1、下盖2和连接于上盖1和下盖2的外 缘间的侧壁（图中未示出）；侧挡板6(图4中未示出，可参见图10)的材质为塑料;馈电探针3 的其中一端和短路探针4的其中一端固定连接于上盖1或下盖2的内壁上，另一端则与下盖2 或上盖1接触。为了便于加工，馈电探针3和短路探针4的固定端通常位于下盖2处，其固定方 式可以采用粘接等方式，既能将短路探针4和馈电探针3固定于金属外壳内，又简化了短路 探针4和馈电探针3与金属外壳的连接结构。
[0048]馈电探针3的具体结构请结合图5,馈电探针3包括介质基板31、第一探针本体33、 第一焊盘32和双层PCB板34，第一探针本体33的一端固定于第一焊盘32上，第一焊盘32焊接 于介质基板31上，介质基板31与双层PCB板34相连并位于同一水平面内，且介质基板31粘接 于下盖2的内壁上，双层PCB板用于布线。
[0049]短路探针4的具体结构请结合图6,短路探针4包括金属片41、第二探针本体43和第 二焊盘42，第二探针本体43的一端固定于第二焊盘42上，第二焊盘42焊接于金属片41上，且 金属片41粘接于下盖2的内壁上。
[0050] 经过测试，实施例一的具有金属外壳的电子设备中的天线的辐射效率如下表1所 示：
[0051] 表 1
[0053] 另外结合表1、图7、图8和图9,在2.4GHz及5GHz频段的VSWR〈1.5,也就是具有良好 的驻波特性;2.4GHz及5GHz频段无明显方向性，也就是全向性良好;2.4GHz频段增益约为-3dBi，5GHz频段增益约为-4.5dBi，能够满足金属壳体电子设备的无线需求。
[0054] 实施例二
[0055] 继续结合图10，其与实施例一的不同之处在于，还包括一金属挡板7，金属挡板7固 定于金属外壳内并与不屏蔽信号的侧挡板6形成封闭空间8,一馈电探针3和两个短路探针4 设于封闭空间8内，馈电探针3与短路探针4并排设于同一条直线上，且封闭空间8内无金属 干扰物(金属电子元件）。本实施中的天线通过设置金属挡板7,可以提高具有金属外壳的电 子设备中的天线的效能。
[0056] 本实施例中的上盖1和下盖2之间的距离不小于3mm，两个短路探针4之间的距离可 根据接收信号的频率设置，例如对于2.4GHz而言，两个短路探针4之间的距离不小于90mm， 以使金属挡板7的作用达到最佳。
[0057] 而当金属挡板7呈L形，上盖1和下盖2呈矩形时，金属挡板7的一侧与上盖1或下盖2 固定连接，与该侧相对的金属挡板7的另一侧与第下盖2或上盖1相接触即可，这样可以简化 工艺，降低成本。
[0058]呈L形的金属挡板7具有互相垂直的两个板面，两个板面的长度可根据接收信号的 频率设置，例如对于2.4GHz而言，该两个板面的长度分别不大于110mm和15mm。且当馈电探 针3和短路探针4沿平行于金属挡板7的长度较大的板面的延伸方向设置时，能够使封闭空 间8不会占用过多的金属外壳的内部空间，以保证电子元件的设置空间。
[0059] 实施例三
[0060] 继续结合图11，其与实施例一的不同之处在于，根据天线的使用环境，短路探针4 可设置为三个以上，图11中共示出了七个短路探针4,以改善天线的VSWR(Voltage Standing Wave Ratio电压驻波比），提高天线效率，并合理改善天线方向性。
[0061] 本实用新型的实施例还公开了一种电子设备，包括上述的具有金属外壳的电子设 备中的天线。电子设备优选为笔记本电脑，并将笔记本电脑的键盘的金属外壳作为天线的 主要福射体，通过调节短路点（短路探针4与金属外壳的接触点）与馈电点（馈电探针3与金 属外壳的接触点）的物理参数使天线在所需工作频率工作，以解决金属外壳对信号的屏蔽 影响。当然，上述的电子设备并不限于笔记本电脑，也可以是手机、手表等，因此其外形比如 上盖和下盖的形状也应当随之进行调整。
[0062] 以上实施例仅为本实用新型的示例性实施例，不用于限制本实用新型，本实用新 型的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本实用新型的实质和保护范围 内，对本实用新型做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本实用新 型的保护范围内。
【主权项】
1. 一种具有金属外壳的电子设备中的天线，其特征在于，包括： 所述电子设备的金属外壳，所述金属外壳的一侧敞口； 至少两个短路探针，其设于所述金属外壳内，用于接地；以及 一馈电探针，其设于所述金属外壳内，用于激励电磁信号;其中 所述金属外壳的敞口侧设有用于封闭所述金属外壳且不屏蔽信号的侧挡板。2. 根据权利要求1所述的具有金属外壳的电子设备中的天线，其特征在于，所述金属外 壳包括相对设置的上盖、下盖和连接于所述上盖和下盖的外缘间的侧壁;所述侧挡板的材 质为塑料;所述馈电探针的其中一端和短路探针的其中一端固定连接于所述上盖或下盖的 内壁上，另一端与所述下盖或上盖接触。3. 根据权利要求2所述的具有金属外壳的电子设备中的天线，其特征在于，所述馈电探 针包括介质基板、第一探针本体、第一焊盘和双层PCB板，所述第一探针本体的一端通过所 述第一焊盘焊接于所述介质基板上，所述介质基板与双层PCB板相连并位于同一水平面内， 且所述介质基板粘接于所述上盖或下盖的内壁上;所述短路探针包括金属片、第二探针本 体和第二焊盘，所述第二探针本体通过所述第二焊盘焊接于所述金属片上，且所述金属片 粘接于所述上盖或下盖的内壁上。4. 根据权利要求2或3所述的具有金属外壳的电子设备中的天线，其特征在于，所述短 路探针设置为两个。5. 根据权利要求4所述的具有金属外壳的电子设备中的天线，其特征在于，还包括一金 属挡板，所述金属挡板固定于所述金属外壳内并与所述金属外壳及侧挡板形成封闭空间， 所述馈电探针和短路探针设于所述封闭空间内，且所述馈电探针与两个短路探针并排位于 同一条直线上。6. 根据权利要求5所述的具有金属外壳的电子设备中的天线，其特征在于，所述上盖和 下盖之间的距离不小于3mm。7. 根据权利要求5所述的具有金属外壳的电子设备中的天线，其特征在于，所述金属挡 板呈L形，所述上盖和下盖均呈矩形，所述金属挡板的一侧与所述上盖或下盖固定连接，与 该侧相对的另一侧与所述下盖或上盖相接触。8. 根据权利要求7所述的具有金属外壳的电子设备中的天线，其特征在于，所述金属挡 板的互相垂直的两部分的长度不等，且所述馈电探针设置于两个所述短路探针之间并沿 平行于所述金属挡板的长度较大的部分的延伸方向设置。9. 一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的具有金属外壳的电子 设备中的天线。10. 根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备为笔记本电脑。
【文档编号】H01Q1/22GK205646153SQ201620325744
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年4月15日
【发明人】秦坤, 安凯, 王合舟
【申请人】合肥联宝信息技术有限公司