电子设备的制作方法

1.本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种电子设备。


背景技术：

2.随着无线通信技术的进步，人们已经可以在信号较弱的地区，如山区等环境下实现正常通话。但在地下车库、电梯、高铁、隧道等信号较弱或通信终端处于高速移动状态下的场景仍然存在通信质量差，呼通率低，甚至无法接通的情况。其原因一方面是由于基站信号覆盖不足，另一方面是由于终端发射功率有限，导致终端无法与基站建立连接，导致通信质量差甚至无法连接的现象。
3.天线是一种将射频电路输出的能量转换为空间中的电磁波从而实现远距离通信的器件。天线效率即辐射到空间的能量与天线输入端口馈入能量的比值。天线效率越高代表能量转换能力越强。当前无线通信终端中的天线效率一般仅为20%~40%，有的甚至只有10%。绝大部分能量由于天线效率低无法得到利用，高天线效率有利于延长电池续航时间。
4.目前提高终端天线性能的途径主要有三种，第一种方法是优化天线布局，提高多天线隔离度，改善系统吞吐率。上述途径一定程度上可以改善通信质量，但具体技术实施较为复杂，且单一天线效率并未得到实质改善。第二种方法是针对mimo（multi-input-multi-output多输入多输出）天线的波束成形（beamforming）技术。波束成形通过调节多天线相位实现不同方向的波束合成，从而实现某个方向上天线性能的提升。这种方法适用于毫米波频段的定向天线，对于6ghz以下的频段，由于天线方向图本身不具有很强的方向性，波束成形算法的效果并不明显。第三种方法是在现有天线的基础上增加背夹天线。这种方法不仅增加了整机成本，而且需要增加额外的天线支撑结构，特别影响产品外观。如何在不改变整机结构的同时大幅提升天线性能成为亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种电子设备，以同时满足不改变整机装配流程和提升天线性能的需求。
6.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种电子设备，包括：壳体，内部中空形成有容置槽；无线收发器，收容于所述容置槽内；第一天线，收容于所述容置槽内，并与所述无线收发器电性连接；第二天线，与所述壳体连接，并与所述第一天线间隔相对；所述第二天线可选择性地与所述无线收发器电性连接，并在断开连接时所述第二天线可由所述第一天线耦合馈电。
7.根据本发明的一个实施例，所述电子设备还包括收容于所述容置槽内的天线开关、第一阻抗调谐部和第二阻抗调谐部，所述第二天线通过所述天线开关与无线收发器电性连接；所述第一阻抗调谐部设于所述第一天线与所述无线收发器之间；所述第二阻抗调谐部设于所述第二天线和所述天线开关之间。
8.根据本发明的一个实施例，所述壳体包括后盖和从所述后盖的周缘弯折延伸出的
侧缘，所述后盖与侧缘共同围合形成所述容置槽；所述第一天线设于所述侧缘的内表面上。
9.根据本发明的一个实施例，所述第二天线设于所述侧缘的外表面上；所述第二天线和第一天线在侧缘上的投影至少部分重合。
10.根据本发明的一个实施例，所述第二天线可弯曲，且具有与所述侧缘的外轮廓相匹配的弯曲弧度，以与所述侧缘贴合固定。
11.根据本发明的一个实施例，所述第二天线包括水平延伸的直边段和从所述直边段的两端圆弧过渡形成的两个弧形段；所述直边段和所述侧缘的顶端面贴合，所述弧形段与所述侧缘的角落贴合。
12.根据本发明的一个实施例，所述第二天线由透明薄层状导电金属网格材料制成。
13.根据本发明的一个实施例，所述壳体包括后盖和从所述后盖的周缘弯折延伸出的侧缘，所述后盖与侧缘共同围合形成所述容置槽；所述电子设备还包括天线支架，所述天线支架间隔位于所述后盖的内侧，用以固定所述第一天线。
14.根据本发明的一个实施例，所述第二天线设于所述后盖的内表面上，所述第二天线和所述第一天线在后盖上的投影至少部分重合。
15.根据本发明的一个实施例，所述第二天线设于所述后盖的外表面上，所述第二天线和所述第一天线在后盖上的投影至少部分重合。
16.根据本发明的一个实施例，所述电子设备还包括保护套，所述保护套为环状框架结构，并具有与所述壳体的外形相适配的轮廓；所述保护套从外侧包裹在所述壳体的侧缘上；所述第二天线位于所述保护套的内层中，或者所述保护套的内侧面上，或者所述保护套的外侧面上。
17.根据本发明的一个实施例，所述壳体和所述保护套均采用绝缘材料制成。
18.由上述技术方案可知，本发明提供的一种电子设备至少具有如下优点和积极效果：该电子设备通过在壳体上新增第二天线，以提高弱信号或高速移动场景下的天线性能，从而改善通信。由于无需改变现有终端的外观和结构，不改变整机装配的工艺流程，不改变原有的天线布局，具有制作成本低、实用性强的优点。具体为，第二天线与第一天线间隔相对，能够通过耦合的方式进行电能量的传导。其工作原理为无线收发器发出的高频信号经过高频电路传输到第一天线，高频能量通过第一天线向自由空间辐射，并在第二天线上产生感应电流，感应电流通过第二天线再次向自由空间辐射，形成辐射场的叠加，实现增强第一天线性能的目的。
附图说明
19.图1为本发明实施例一中电子设备的局部结构示意图；图2为本发明实施例一中第一天线和第二天线的布置示意图；图3为本发明实施例一中第一天线和第二天线工作的原理框图；；图4为本发明实施例二中壳体增设有保护套的示意图；图5为本发明实施例三中第一天线由天线支架固定的示意图；图6为本发明实施例三中第二天线在壳体的位置示意图；图7为本发明实施例三中第一天线和第二天线的布置示意图；
图8为本发明实施例四中第一天线和第二天线的布置示意图。
20.附图标记说明如下：100-壳体、10-后盖、13-侧缘、101-容置槽、1-第一天线、11-第一阻抗调谐部、2-第二天线、21-直边段、23-弧形段、201-通孔、22-第二阻抗调谐部、3-无线收发器、4-天线开关、5-天线支架、300-保护套。
具体实施方式
21.体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
22.本发明提供一种电子设备，通过在壳体上设置第二天线，以提高弱信号或高速移动场景下的天线性能，从而改善通信。由于无需改变现有终端的外观和结构，不改变整机装配的工艺流程，不改变原有的天线布局，具有制作成本低、实用性强的优点。
23.本发明的电子设备不局限于手机、平板电脑、个人穿戴数码设备等。
24.以下通过几个实施例对于电子设备的具体结构进行详细说明。
25.电子设备具体实施例一请参照图1，图1示出了本实施例提供的一种电子设备的具体结构，其主要包括壳体100、第一天线1、第二天线2和无线收发器3（无线收发器3的结构在下文的附图3详细说明）。其中，壳体100的内部中空形成有容置槽101；无线收发器3收容于容置槽101内；第一天线1收容于容置槽101内，并与无线收发器3电性连接；第二天线2与壳体100连接，并与第一天线1间隔相对；第二天线2可选择性地与无线收发器3电性连接，并在断开连接时第二天线2可由第一天线1耦合馈电。
26.具体地，壳体100主要作为承载电子设备内部元件的载体。壳体100具有矩形轮廓，包括矩形的后盖10和从后盖10的周缘向同一侧弯折延伸出的侧缘13，侧缘13的四个角落均通过圆弧过渡设计为圆角。后盖10与侧缘13共同围合形成容置槽101。容置槽101能够放置pcb电路板、液晶显示屏、无线收发器3、天线等电子元件。
27.如图1所示，第一天线1粘贴设于侧缘13的内表面上。并且，以图1的视图方向为准，第一天线1位于壳体100的顶部。
28.请结合图2，第二天线2设于侧缘13的顶部的外表面上，即第一天线1和第二天线2关于壳体100为内外隔开相对。
29.第二天线2可弯曲，且具有与侧缘13的外轮廓相匹配的弯曲弧度，以与侧缘13贴合固定。
30.具体地，第二天线2包括水平延伸的直边段21和从直边段21的两端圆弧过渡形成的两个弧形段23。直边段21和侧缘13的顶端面贴合。并且，直边段21开设有与壳体100顶部设置的耳机孔相对应的通孔201，以及直边段21设有与壳体100上的长条形槽相适配的凹
槽。两个弧形段23分别与侧缘13顶部的两个角落一一贴合。
31.在本实施例中，第二天线2由可弯曲的透明、薄层状导电金属网格材料制成。其目的在于，第二天线2通过弯曲以更好地适应并贴合在侧缘13的外表面上，薄状的设计不会引起壳体100的厚度的增加，透明的设计不会影响壳体100的整体外观颜色，保证了壳体100的外观的一致性。
32.第一天线1与第二天线2之间的间距为0.2mm。在如此距离之下，两个天线可以通过耦合的方式进行电能量的传导。
33.具体为，第二天线2用于增强第一天线1的性能。其工作原理为无线收发器3发出的高频信号经过高频电路传输到第一天线1，高频能量通过第一天线1向自由空间辐射，并在第二天线2上产生感应电流，感应电流通过第二天线2再次向自由空间辐射，形成辐射场的叠加，实现增强第一天线1性能的目的。
34.在本实施例中，第二天线2和第一天线1在侧缘13上的投影至少部分重合。进一步地，第一天线1与第二天线2具有相同或相似的天线图案，天线图案为规则或不规则的二维或三维多边形结构，多边形包括至少一条直线或曲线。应理解的是，上述“至少部分重合”可以表示为两个天线的投影图案可以仅有部分重合或者完全重合，并且，为达到更好的性能，两者重合区域覆盖第一天线1上的电流波峰，实现最强耦合。
35.请进一步参照图3，本实施例的电子设备还包括收容在壳体100内部的天线开关4、第一阻抗调谐部11和第二阻抗调谐部22。
36.第二天线2通过天线开关4与无线收发器3电性连接，通过天线开关4的断开和闭合，实现第二天线2可选择性地与无线收发器3电性连接。第一阻抗调谐部11设于第一天线1与无线收发器3之间，用以减少高频能量的反射。同理，第二阻抗调谐部22设于第二天线2和天线开关4之间。
37.天线开关4的切换由电子设备的处理单元控制。当天线开关4断开时，第二天线2没有通电，其作为辅助天线使用；第二天线2由第一天线1耦合馈电，用于增强第一天线1性能。当天线开关4导通时，第二天线2通电可以作为独立天线工作，此时第二阻抗调谐部22用于第二天线2的阻抗匹配。
38.在本实施例中，壳体100由绝缘材料制成，如塑料、玻璃、皮革、陶瓷等。壳体100的厚度为0.8mm。
39.在本实施例中，第二天线2为薄层状导电金属网格材料的天线，厚度为0.2mm，金属线宽为3微米，线间距为8微米，方阻为0.3欧姆。第二天线2可以通过第一天线1耦合馈电，当然也可以由同轴线、弹片、fpc等方式馈电。
40.在本实施例中，第一天线1为fpc材质的天线，第一天线1采用平面倒f天线（inverted-f antenna，ifa）的形式，具有独立的馈电点和接地点，馈电点和接地点分别通过金属弹片与主板电性连接。在第一天线1的无线收发通路上设置有t型阻抗匹配网络。在第二天线2的无线收发通路上设置的天线开关4处于断开状态，此时第二天线2对第一天线1起到辅助增强的作用。
41.在本实施例中，第一天线1和第二天线2具有多频带工作特性，可工作于蜂窝通信频段，也可工作于wifi、gps和北斗频段。具体为，第一天线1工作在700mhz-5ghz的蜂窝通信网络频段，第二天线2与第一天线1集成后将改变第一天线1的阻抗匹配，可以通过第一阻抗
调谐部11进行阻抗匹配，实现最大能量传输。
42.无线通信终端一般包含多个天线，应理解的是，本专利所述第一天线1泛指其中的某一个天线，且并未局限于其中的一个天线，第二天线2泛指具备增强第一天线1性能的所有天线。
43.电子设备具体实施例二请参照图4，本实施例与实施例一不同之处在于，电子设备还包括保护套300。
44.保护套300为环状框架结构，具有与壳体100的外形相适配的轮廓。保护套300从外侧包裹在壳体100的侧缘13上。在本实施例中，壳体100和保护套300均由绝缘材料制成，通常采用塑料材质。
45.第一天线1设于壳体100的顶部的内表面上。第二天线2位于保护套300顶部的内层中。两者平行间隔且相对。
46.当然在一些实施例中，第二天线2还可以位于保护套300的内侧面上，或者保护套300的外侧面上。需要说明的是，当第二天线2位于保护套300的内层中和内侧上，即在第二天线2不外露的情况下，第二天线2可以由透明薄层状导电金属网格材料或不透明薄层状导电金属材料构成。
47.第二天线2和第一天线1在壳体100上的投影至少部分重合。应理解的是，上述“至少部分重合”可以表示为两个天线的投影图案可以仅有部分重合或者完全重合，并且，为达到更好的性能，两者重合区域覆盖第一天线1上的电流波峰，实现最强耦合。
48.在使用时，当天线开关4断开时，第二天线2没有通电，其作为辅助天线使用；第二天线2由第一天线1耦合馈电，用于增强第一天线1性能。当天线开关4导通时，第二天线2通电可以作为独立天线工作，此时第二阻抗调谐部22用于第二天线2的阻抗匹配。
49.电子设备具体实施例三与实施一不同之处在于，本实施例的电子设备的第一天线1设于天线支架5上。
50.请参照图5，电子设备还包括天线支架5，天线支架5设于pcb电路板上，并与壳体100的后盖10间隔相对。第一天线1固定在天线支架5上。
51.请参照图6，第二天线2粘附于后盖10的内表面上。以图7的视图方向为准，第二天线2沿竖立的壳体100高度方向上的高度位置和第一天线1的高度位置一致。
52.请参照图7，第一天线1和第二天线2间隔相对，两者之间没有任何物体遮挡。在本实施例中，第一天线1与第二天线2之间的间距为0.3mm。
53.第二天线2和第一天线1在后盖10上的投影完全重合，以达到较好的性能。
54.第二天线2可由第一天线1隔空耦合，增强第一天线1的性能。其工作原理为无线收发器3发出的高频信号经过高频电路传输到第一天线1，高频能量通过第一天线1向自由空间辐射，并在第二天线2上产生感应电流，感应电流通过第二天线2再次向自由空间辐射，形成辐射场的叠加，实现增强第一天线1性能的目的。
55.在本实施例中，壳体100为普通塑胶材质，厚度0.8mm。第二天线2为薄层状导电金属网格材料的天线，厚度为0.2mm，金属线宽为3微米，线间距8微米，方阻为0.3欧姆。
56.第一天线1为lds材质的天线。第一天线1采用平面倒f天线的形式，具有独立的馈电点和接地点，馈电点和接地点通过金属弹片与主板电性连接。在第一天线1的无线收发通路上设置有π型阻抗匹配网络。在第二天线2的无线收发通路上设置的天线开关4处于断开
状态，此时第二天线2对第一天线1起到辅助增强的作用。
57.第一天线1工作在2.45ghz的wifi频段，第二天线2与第一天线1集成后将改变第一天线1的阻抗匹配，可以通过第一阻抗调谐部11进行阻抗匹配，实现最大能量传输。
58.电子设备具体实施例四请参照图8，本实施例的电子设备的第一天线1设于天线支架5上，其与实施三不同之处在于，第二天线2粘附于后盖10的外表面上。
59.第一天线1固定在天线支架5上，以位于壳体100的内侧。第二天线2位于壳体100的外侧，并与第一天线1平行相对。第二天线2可由第一天线1隔空耦合，以增强第一天线1的性能。
60.在本实施例中，第二天线2和第一天线1在壳体100上的投影完全重合，以达到较好的性能。
61.在一些实施例中，第二天线2还可以设于保护套300上，从而位于壳体100的外侧。
62.虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。