集成在金属外壳中的具有背腔天线阵列的装置制造方法及图纸

一种用于无线通信的电子设备(100)，包括金属外壳，其中所述无线通信由至少一个背腔缝隙天线实现。每个腔由顶部壳体(110)、金属壁、印刷电路板(140)的顶部的接地平面和底部壳体(150)的组合形成。

A device with a back cavity antenna array integrated in a metal shell

An electronic device (100) for wireless communication, including a metal shell, in which the wireless communication is realized by at least one back cavity slot antenna. Each cavity is formed by a combination of a top shell (110), a metal wall, a grounding plane at the top of the printed circuit board (140) and a bottom shell (150).

【技术实现步骤摘要】
集成在金属外壳中的具有背腔天线阵列的装置
本专利技术总体涉及包括金属壳体的无线通信设备领域。本专利技术可以集成到但不限于家庭网络电子设备，比如因特网网关、机顶盒、路由器和智能家居设备。
技术介绍
本节旨在向读者介绍本领域的各个方面，这可能与下面描述和/或要求保护的本公开的各个方面有关。认为该讨论有助于向读者提供背景信息以便于更好地理解本公开的各个方面。因此，应当理解，这些说明将以此轻描述，而不是现有技术的陈述。家庭网络设备比如因特网网关、机顶盒、路由器和智能家庭设备集成了许多无线系统，以提供多种服务和应用。这些包括符合各种通信标准的不同系统，例如比如WiFi、蓝牙、RF4CE、ZigBee、Zwave。因此，电子设备倾向于集成越来越多的天线，同时它们变得更小。因此，集成和共存受限以及制造和组装成本得到显著提高。通常，这种装置的外壳由塑料材料制成。产品外壳可以由于不同原因而用金属实现。金属高档精加工金属表面提供更时尚和更美观的产品。更好的机械阻力和密封性能使得金属壳体对室外设备感兴趣。金属外壳具有一些优点，例如由于更高的重量而增加的稳定性、由于外壳的鲁棒性提高而减小了尺寸、更有效的热管理、增加了与由电子部件引起的嵌入在电子产品中的噪声的隔离、以及更好地处理电磁兼容性(EMC)问题。使用例如压铸或加工技术制造这种金属外壳。然而，完整的金属壳体防止射频(RF)信号在外部环境与内部部件之间流动。因此，为了保持无线通信的性能，必须特别注意天线集成。移动电话行业的解决方案允许将手机中的天线与金属外壳集成。所提出的天线解决方案属于背腔贴片或缝隙天线类型。然而，大多数这些解决方案集成在具有有限数量的天线的小型设备上。对于集成多输入多输出(MIMO)WiFi能力或嵌入多个无线通信系统的无线通信设备，必须将一个以上的天线集成在金属壳体中。需要考虑以下一些约束来解决这个目标：整个天线系统的良好的角度覆盖，以便最小化在金属壳体情况下的性能(通过量)变化、天线之间的低RF耦合以及低成本机械解决方案，第一个在这种情况下特别难以实现。
技术实现思路
本专利技术的目的是至少部分地缓解上述缺陷。更具体地，本专利技术的目的是将多个背腔天线集成在用于无线通信设备的紧凑型金属壳体中。本公开是关于一种配置为执行无线通信的电子设备，包括：壳体，其包括壳体的第一部分和壳体的第二部分，所述壳体以金属材料实现或以非金属材料实现，非金属材料在其表面上金属化；印刷电路板，包括配置为提供至少无线通信能力的电子部件，所述电子部件至少包括用于至少一个天线馈线的驱动电路，所述印刷电路板包括在其第一表面上的接地平面，由天线馈线馈送的至少一个背腔天线，其中所述腔的第一部分由所述壳体的第一部分形成，所述壳体的第一部分包括垂直于所述第一部分的壁，所述壁关于天线的尺寸和位置调节所述背腔天线的谐振频率和品质因数，所述腔的第二部分由所述印刷电路的第一表面的接地平面形成，所述腔的第三部分由所述壳体的第二部分形成，且所述腔的第四部分由从所述壳体的第一部分朝向所述印刷电路板的第一表面竖立的壁形成，所述壁关于天线的尺寸和位置确定所述背腔天线的谐振频率和品质因数，其中，当组装所述壳体的第一部分、所述壳体的第二部分和所述印刷电路板时形成所述腔。在变型实施例中，天线是缝隙天线或贴片天线之一。根据变型实施例，所述壁通过压铸、通过机械加工实现，或通过固定到壳体的第一部分上的分开的金属部分来实现。在变型实施例中，还包括在壳体的第一部分的所述壁和所述印刷电路板的所述接地平面之间的电连接。所述电连接通过使用金属泡沫、弹簧触点、焊膏中的至少一种来实现。在第二方面，间隔件定位在所述壳体的第一部分和所述壳体的第二部分之间，所述间隔件在所述壳体的第一部分和所述壳体的第二部分之间提供间隙以操作缝隙天线。在第二方面的变型中，所述间隔件由电介质材料制成。在第三方面，金属壳体的至少一部分包括至少一个压铸或机械加工的缝隙，其在金属壳体中提供开口以操作缝隙天线。在第三方面的变型中，金属壳体中的所述开口填充有电介质材料。在第四方面，所述设备设计成水平放置，使得所述壳体的第一部分对应于顶部壳体，并且所述壳体的第二部分对应于底部壳体。在第五方面，所述设备设计成竖直放置，使得所述壳体的第一部分对应于左、右、前或后壳体之一，所述壳体的第二部分对应于相对侧。在前述方面的变型中，所述壳体的第二部分还包括从所述壳体的第二部分朝向印刷电路板竖立的壁。附图说明现在将参考附图，通过根据优选实施例的非限制性示例来描述本公开的优选特征，其中：图1A示出了根据优选实施例的无线通信设备的透视图；图1B示出了分解图，其示出了包括顶部壳体、间隔件、可选屏蔽件、印刷电路板和底部壳体的无线通信设备的不同部分的组装；图2A示出了顶部壳体的透视图；图2B示出了间隔件的透视图；图2C示出了印刷电路板的透视图；图2D示出了底部壳体的透视图；图3A示出了根据替代实施例的无线通信设备的透视图，没有集成四个5GHz天线的间隔件；图3B示出了根据替代实施例的无线通信设备的透视图，其中出于美学原因插入了假缝隙；图3C示出了根据替代实施例的无线通信设备的透视图，其中出于美学原因插入了具有不同方面的假缝隙；图3D示出了根据替代实施例的无线通信设备的透视图，其中缝隙天线被贴片天线取代。具体实施方式图1A示出了根据优选实施例的无线通信设备的透视图。在优选实施例中，设备100是机顶盒。它包括用于WiFi的四个5GHz天线和用于蓝牙无线通信的一个2.4GHz天线，尽管在图1A中未示出。通过各种连接器比如通用串行总线类型C(USB-C)或高清多媒体接口(HDMI)提供与比如用于呈现的电视机的其它设备的连接。该设备集成了或通过无线通信或通过物理连接器接收的视听信号的解码能力，以及通过用户界面与用户的交互。设备的壳体主要由金属制成，因此将无线通信能力与良好的性能相结合是非常有挑战性的。图1B示出了根据优选实施例的设备100的不同部分的组装的分解图。通过使用压铸或加工技术，顶部壳体110以金属实现，并形成背腔天线的第一部分。间隔件120允许在顶部壳体110和底部壳体150之间形成间隙，例如形成缝隙型天线。该间隔件优选地以介电材料(例如ABS材料)实现，其减小天线尺寸，但也可以是可增加天线效率的空气填充区域。间隙宽度控制天线带宽和效率。该机械部分可以通过模制注塑技术实现。可选屏蔽件130焊接或固定到印刷电路板140上以减少设备中的噪声。可以在电子部件与壳体的一个或两个金属部分之间施加可选热垫。为了降低热垫高度以节约成本，顶部和/或底部壳体的内侧可机械地匹配。印刷电路板140形成背腔天线的第二部分。在该腔表面区域中，印刷电路板包括至少一个导电层。通过使用压铸或机械加工技术，底部壳体150以金属实现，并形成背腔天线的第三部分。壁从顶部壳体110朝向印刷电路板140竖立，并且构成形成腔的第四部分并且在诸如侧面的其余区域上封闭腔的突起。因此，空腔通过顶部壳体、印刷电路板和底部壳体的组装形成。在将部件组装在一起之前，不存在腔。每个腔从RF电路连接到天线导体馈线，天线导体馈线与顶部和/或底部壳体直接连接，形成(缝隙)天线或电磁耦合到(缝隙)天线。金属壳体的鲁棒性允许最小化壳体的尺寸。在优选实施例中，设备的长度和宽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配置为执行无线通信的电子设备(100)，包括：‑壳体，其包括壳体的第一部分(110)和壳体的第二部分(150)，所述壳体以金属材料实现或以非金属材料实现，非金属材料在其表面上金属化；‑印刷电路板(140)，包括配置为提供至少无线通信能力的电子部件，所述电子部件至少包括用于至少一个天线馈线的驱动电路，所述印刷电路板包括在第一表面上的接地平面；‑由天线馈线馈送的至少一个背腔天线，其中所述腔的第一部分由所述壳体的第一部分形成，所述腔的第二部分由所述印刷电路的第一表面的接地平面形成，所述腔的第三部分由所述壳体的第二部分形成，且所述腔的第四部分由从所述壳体的第一部分朝向所述印刷电路板的第一表面竖立的壁形成，所述壁关于天线的尺寸和位置确定所述背腔天线的谐振频率和品质因数，其中，当组装所述壳体的第一部分(110)、所述壳体的第二部分(150)和所述印刷电路板(140)时形成所述腔。

【技术特征摘要】
2016.09.09 EP 16306131.01.一种配置为执行无线通信的电子设备(100)，包括：-壳体，其包括壳体的第一部分(110)和壳体的第二部分(150)，所述壳体以金属材料实现或以非金属材料实现，非金属材料在其表面上金属化；-印刷电路板(140)，包括配置为提供至少无线通信能力的电子部件，所述电子部件至少包括用于至少一个天线馈线的驱动电路，所述印刷电路板包括在第一表面上的接地平面；-由天线馈线馈送的至少一个背腔天线，其中所述腔的第一部分由所述壳体的第一部分形成，所述腔的第二部分由所述印刷电路的第一表面的接地平面形成，所述腔的第三部分由所述壳体的第二部分形成，且所述腔的第四部分由从所述壳体的第一部分朝向所述印刷电路板的第一表面竖立的壁形成，所述壁关于天线的尺寸和位置确定所述背腔天线的谐振频率和品质因数，其中，当组装所述壳体的第一部分(110)、所述壳体的第二部分(150)和所述印刷电路板(140)时形成所述腔。2.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述天线是缝隙天线或贴片天线之一。3.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述壁通过压铸实现。4.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述壁通过机械加工实现。5.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述壁是固定到所...

【专利技术属性】
技术研发人员：JM施泰尔，P米纳德，JP伯廷，A奥宾，
申请(专利权)人：汤姆逊许可公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR