本发明涉及一种电子装置。
背景技术：
物联网(internet of things，IOT)的兴起及发展，带动了通信产业的蓬勃发展。任何山川、河流、土壤、温度、湿度等大自然信息，或者车辆、建筑物等物体信息均可被收集整合到相应的网络，即透过网络将事物联系起来。如此现有的智能电子产品，例如智能电子开关通常都内设有天线。然而，目前现有的智能电子开关出于安全性能的考量，其底座一般为金属材质。该金属材质的底座容易对设置于其内的天线产生屏蔽效应，进而降低天线辐射性能。
技术实现要素：
有鉴于此，有必要提供一种辐射性能较佳的电子装置。
一种电子装置，包括：
底座，所述底座由金属材料制成；
辐射体，所述辐射体部分收容或全部收容于所述底座内；以及
耦合件，所述耦合件设置于所述辐射体远离所述底座的一侧；
其中，所述耦合件由金属材料制成，所述耦合件与所述辐射体间隔设置，且所述耦合件于所述底座内的底面上的投影与所述辐射体于所述底座内的底面上的投影部分重叠。
上述电子装置通过设置所述耦合件，并使得所述耦合件与所述辐射体间隔设置，进而使得两者相互耦合，从而使得所述辐射体不易受所述底座的影响。另外，所述耦合件可有效增加所述辐射体的辐射面积并改变其辐射方向，进而使得所述电子装置具有较佳的辐射效率、高增益以及正向辐射特性。
附图说明
图1为本发明第一较佳实施例的电子装置的分解示意图。
图2为图1所示电子装置的组装示意图。
图3为沿图2所示电子装置中III-III线的截面图。
图4为图1所示电子装置的平面示意图。
图5为图1所示电子装置的S参数(散射参数)曲线图。
图6为图1所示电子装置的辐射效率图。
图7为图1所示电子装置的总辐射效率图。
图8为图1所示电子装置未设置耦合件的辐射增益图。
图9为图1所示电子装置设置耦合件的辐射增益图。
图10为图1所示电子装置中耦合件仅设置第一接地部的示意图。
图11为图1所示电子装置中耦合件仅设置第二接地部的示意图。
图12为图1所示电子装置中耦合件未设置接地部的示意图。
图13为图1所示耦合件在不同接地条件下电子装置的S参数(散射参数)曲线图。
图14为图1所示耦合件在不同接地条件下电子装置的辐射效率图。
图15为图1所示耦合件在不同接地条件下电子装置的总辐射效率图。
图16为图10所示耦合件仅设置第一接地部的辐射增益图。
图17为图11所示耦合件仅设置第二接地部的辐射增益图。
图18为图12所示耦合件未设置接地部的辐射增益图。
图19为本发明第二较佳实施例的电子装置的整体示意图。
图20为图19所示电子装置的平面示意图。
图21为图19所示电子装置的S参数(散射参数)曲线图。
图22为图19所示电子装置的辐射效率图。
图23为图19所示电子装置的总辐射效率图。
图24为图19所示电子装置未设置耦合件的辐射增益图。
图25为图19所示电子装置设置耦合件的辐射增益图。
图26为本发明第三较佳实施例的电子装置的平面示意图。
图27为本发明第四较佳实施例的电子装置的平面示意图。
主要元件符号说明
电子装置 100、200、300、400
底座 11
收容空间 115
盖体 13
基板 14
接地点 141
馈入点 143
净空区 145
辐射体 15、25、35、45
接地段 151、251、451
馈入段 153、253、353、453
辐射段 155、255、355、455
耦合段 457
耦合件 17
第一接地部 171
第二接地部 173
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当一个元件被称为“电连接”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“电连接”另一个元件，它可以是接触连接，例如，可以是导线连接的方式，也可以是非接触式连接，例如，可以是非接触式耦合的方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参阅图1及图2，本发明第一较佳实施方式提供一种电子装置100。在本实施例中，所述电子装置100为一智能电子开关。所述电子装置100包括底座11、盖体13、基板14、辐射体15以及耦合件17。所述辐射体15与耦合件17组成所述电子装置100的天线结构。所述电子装置100可通过此天线结构与另一电子装置传递无线信号。
在本实施例中，所述底座11大致呈方形，其可由导电材料(例如金属)制成。可以理解，该底座11的形状不局限于所述方形，其还可为其他形状，例如圆形或椭圆形等。所述底座11形成有一端开口的收容空间115。所述收容空间115用以容置所述电子装置100的基板14、处理单元等电子元件或电路模块于其内。
所述盖体13的形状及结构与所述底座11相对应。所述盖体13可通过螺钉等卡持结构组装至所述底座11上，并部分封闭所述收容空间115，进而收容所述基板14、处理单元等电子元件或电路模块。可以理解，所述盖体13可由绝缘材料(例如塑胶或陶瓷)制成。
在本实施例中，该基板14为印刷电路板(printed circuit board,PCB)，其可采用环氧树脂玻璃纤维(FR4)等介电材质制成。所述基板14设置于所述收容空间115内，其上设置有接地点141、馈入点143及净空区145。该接地点141与所述电子装置100的系统接地面(图未示)电连接，进而为所述辐射体15提供接地。该馈入点143与所述接地点141间隔设置，用于电连接至一信号源，例如射频收发单元(图未示)，进而为所述辐射体15馈入电流。所述净空区145设置于所述基板14的一侧，且临近所述接地点141及馈入点143设置。所述净空区145的形状及其于所述基板14上的位置可根据用户具体需求进行调整。所述净空区145是指所述电子装置100内无导体存在的区域，用以防止外在环境中的电子元件如电池、振动器、喇叭、电荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)等对所述辐射体15产生干扰，造成其工作频率偏移或辐射效率变低。在本实施例中，所述净空区145的尺寸大致为5*20mm2。
所述辐射体15部分收容或全部收容于所述收容空间115内，且临近所述净空区145设置。在本实施例中，所述辐射体15整体设置于与所述基板14相垂直的平面内。在本实施例中，所述辐射体15为一倒F型天线，其包括接地段151、馈入段153以及辐射段155。所述接地段151大致呈矩形条状，其一端与所述接地点141电连接，用以为所述辐射体15提供接地。所述接地段151的另一端则沿垂直且远离所述基板14的方向延伸。所述馈入段153大致呈矩形条状，其与所述接地段151设置于同一平面。所述馈入段153的一端电连接至所述馈入点143，用以为所述辐射体15馈入电流。所述馈入段153的另一端则沿平行所述接地段151且远离所述基板14的方向延伸，以与所述接地段151相互平行设置。所述辐射段155大致呈矩形条状，其与所述接地段151及馈入段153垂直设置。具体的，所述辐射段155的一端电连接至所述接地段151远离所述接地点141的一端，另一端沿垂直且靠近所述馈入段153的方向延伸，直至与所述馈入段153远离所述馈入点143的一端垂直连接。接着所述辐射段155越过所述馈入段153，以继续沿垂直且远离所述馈入段153的方向延伸，直至所述辐射段155的末端于所述底座11内的底面上的投影与所述耦合件17于所述底座11内的底面上的投影部分重叠，进而与所述接地段151、馈入段153共同形成所述F型结构。所述底座11内的底面与所述基板14平行。
在本实施例中，所述耦合件17由金属材料制成，例如可以是电子装置100的金属外观件、液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCM)或触控面板的接地面、液晶显示器下方的遮蔽罩(Shielding Cover)、或者利用激光直接成型(Laser Direct Structuring，LDS)技术设置于所述电子装置100的外观件内侧的金属结构。在本实施例中，所述耦合件17为所述电子装置100的金属外观件，例如所述电子装置100的屏幕金属外框。所述耦合件17设置于所述盖体13上，并与所述盖体13共同封闭所述收容空间115。在本实施例中，所述耦合件17设置于所述辐射体15远离所述基板14的一侧，且与所述辐射体15间隔设置。所述耦合件17于所述底座11内的底面上的投影与所述辐射体15中所述辐射段155于所述底座11内的底面上的投影部分重叠。
请一并参阅图3，在本实施例中，所述接地段151的长度大于所述馈入段153的长度。所述辐射体15的高度，即所述接地段151的长度为do。所述辐射段155的长度为la。所述收容空间115的高度，即所述底座11遮蔽所述辐射体15的高度为di。所述辐射体15与所述耦合件17之间的间距为gc。所述耦合件17及所述辐射体15中辐射段155于所述底座11内的底面上重叠的投影宽度为lc。在本实施例中，do＝6.5mm，la＝19mm，di＝3.5mm，lc＝2mm，gc＝1mm。
可以理解，请一并参阅图1及图4，在本实施例中，所述耦合件17还包括两个接地部，即第一接地部171及第二接地部173。其中第一接地部171及第二接地部173分别设置于所述耦合件17的两端。所述第一接地部171整体设置于与所述耦合件17垂直的平面内。所述第一接地部171的一端垂直连接至所述耦合件17靠近所述辐射体15的一端，另一端接地，用以为所述耦合件17提供接地。所述第二接地部173整体设置于与所述耦合件17垂直的平面内。所述第二接地部173的一端垂直连接至所述耦合件17远离所述辐射体15的一端，另一端接地，用以为所述耦合件17提供接地。
请一并参阅图5至图7，图5为所述电子装置100的S参数(散射参数)曲线图。其中曲线S51为所述电子装置100未设置所述耦合件17的S11值。曲线S52为所述电子装置100设置所述耦合件17的S11值。
图6为所述电子装置100的辐射效率曲线图。其中曲线S61为所述电子装置100未设置所述耦合件17的辐射效率。曲线S62为所述电子装置100设置所述耦合件17的辐射效率。
图7为所述电子装置100的总辐射效率曲线图。其中曲线S71为所述电子装置100未设置所述耦合件17的总辐射效率。曲线S72为所述电子装置100设置所述耦合件17的总辐射效率。
显然，从图5至图7可明显看出，当所述电子装置100设置所述耦合件17后，所述辐射体15与所述耦合件17相互耦合，进而使得流过所述辐射体15的电流可耦合至所述耦合件17，进而有效提高所述辐射体15的辐射性能及增益。另外，在本实施例中，所述电子装置100工作在WIFI频段。当然，可以理解的是，所述电子装置100不局限于工作于所述WIFI频段，其还可以设计为工作于其他频段，例如GPS/BT/2G/3G/4G频段。
请一并参阅图8及图9，图8为所述电子装置100未设置所述耦合件17的辐射增益图。图9为所述电子装置100设置所述耦合件17的辐射增益图。显然，所述电子装置100未设置所述耦合件17时的增益为-0.7dB，而设置所述耦合件17后，其增益为5.8dB，即设置所述耦合件17可有效提高所述电子装置100的辐射增益。另外，所述耦合件17的设置可使得所述电子装置100的辐射能量主要集中在上半球场型。即所述电子装置100靠近所述盖体13的方向具有较高的辐射功率，而靠近所述底座11的方向具有较低的辐射功率。也就是说，当所述电子装置100设置所述耦合件17后，可改变其辐射方向，使得所述电子装置100具有高天线效率、高增益及正向辐射的特性。可以理解，所述上半球场型与下半球场型构成所述电子装置100的辐射场型。
可以理解，在其他实施例中，所述接地部的数量不限于上述所述的两个，其具体数量及位置可根据具体情况进行调整。例如，所述耦合件17可包括多个接地部，所述耦合件17通过所述多个接地部接地。又如，请一并参阅图10及图11，所述耦合件17可仅包括一个接地部，例如仅包括第一接地部171(请参图10)或仅包括第二接地部173(请参图11)，而省略另外的接地部。当然，可以理解的是，请一并参阅图12，在其他实施例中，所述接地部还可直接省略。即所述电子装置100不包括任何接地部，所述耦合件17与所述辐射体15间隔设置，且悬空(floating)设置。
请一并参阅图13，为所述耦合件17在不同接地条件下所述电子装置100的S参数(散射参数)曲线图。其中曲线S131为所述耦合件17设置两个接地部，即第一接地部171及第二接地部173时所述电子装置100的S11值。曲线S132为所述耦合件17仅设置第一接地部171时所述电子装置100的S11值。曲线S133为所述耦合件17仅设置第二接地部173时所述电子装置100的S11值。曲线S134为所述耦合件17未设置任何接地部，即悬空设置时所述电子装置100的S11值。
请一并参阅图14，为所述耦合件17在不同接地条件下所述电子装置100的辐射效率曲线图。其中曲线S141为所述耦合件17设置两个接地部，即第一接地部171及第二接地部173时所述电子装置100的辐射效率。曲线S142为所述耦合件17仅设置第一接地部171时所述电子装置100的辐射效率。曲线S143为所述耦合件17仅设置第二接地部173时所述电子装置100的辐射效率。曲线S144为所述耦合件17未设置任何接地部，即悬空设置时所述电子装置100的辐射效率。
请一并参阅图15，为所述耦合件17在不同接地条件下所述电子装置100的总辐射效率曲线图。其中曲线S151为所述耦合件17设置两个接地部，即第一接地部171及第二接地部173时所述电子装置100的总辐射效率。曲线S152为所述耦合件17仅设置第一接地部171时所述电子装置100的总辐射效率。曲线S153为所述耦合件17仅设置第二接地部173时所述电子装置100的总辐射效率。曲线S154为所述耦合件17未设置任何接地部，即悬空设置时所述电子装置100的总辐射效率。
请一并参阅图16至图18，图16为所述耦合件17仅设置第一接地部171时所述电子装置100的辐射增益图。图17为所述耦合件17仅设置第二接地部173时所述电子装置100的辐射增益图。图18为所述耦合件17未设置任何接地部，即悬空设置时所述电子装置100的辐射增益图。
显然，从图13至图18可看出，所述耦合件17在不同的接地条件下，例如所述耦合件17通过两个接地部，即第一接地部171及第二接地部173接地、所述耦合件17通过第一接地部171接地、所述耦合件17通过第二接地部173接地、所述耦合件17悬空设置，均不影响所述电子装置100的辐射效率、天线增益及辐射方向，即所述电子装置100仍具有较佳的辐射效率、较高的天线增益及正向辐射特性，符合天线设计要求。
可以理解，请一并参阅图19及20，本发明第二较佳实施方式提供一种电子装置200。所述电子装置200包括底座11、盖体13、基板14、辐射体25以及耦合件17。所述电子装置200与电子装置100的区别在于，所述辐射体25为一回路(loop)天线。具体的，所述辐射体25包括接地段251、馈入段253及辐射段255。所述接地段251大致呈矩形条状，其一端与所述接地点141电连接，用以为所述辐射体25提供接地。所述接地段251的另一端则沿垂直且远离所述基板14的方向延伸。所述馈入段253大致呈矩形条状，其与所述接地段251设置于同一平面。所述馈入段253的一端电连接至所述馈入点143，用以为所述辐射体25馈入电流。所述馈入段253的另一端则沿平行所述接地段251且远离所述基板14的方向延伸，以与所述接地段251相互平行设置。所述辐射段255的一端电连接至所述接地段251远离接地点141的一端，另一端则电连接至所述馈入段253远离所述馈入点143的一端。具体的，所述辐射段255为一曲折状片体，其一端电连接至所述接地段251远离接地点141的一端，并沿远离所述接地段251的方向延伸，接着弯折一直角，以沿远离所述接地段251且靠近所述耦合件17的方向延伸，直至所述辐射段255于所述底座11内的底面上的投影与所述耦合件17于所述底座11内的底面上的投影部分重叠。接着再弯折一直角，以沿靠近所述馈入段253的方向延伸，最后再弯折一直角，以沿靠近所述接地段251及馈入段253的方向延伸，直至与所述馈入段253远离所述馈入点143的一端电连接，进而与所述接地段251、馈入段253共同形成所述回路(loop)型结构。
请一并参阅图21，为所述电子装置200的S参数(散射参数)曲线图。其中，曲线S211为所述电子装置200未设置所述耦合件17时的S11值。曲线S212为且所述电子装置200设置所述耦合件17时的S11值。
图22为所述电子装置200的辐射效率曲线图。其中曲线S221为所述电子装置200未设置所述耦合件17的辐射效率。曲线S222为所述电子装置200设置所述耦合件17的辐射效率。
图23为所述电子装置200的总辐射效率曲线图。其中曲线S231为所述电子装置200未设置所述耦合件17的总辐射效率。曲线S232为所述电子装置200设置所述耦合件17的总辐射效率。
请一并参阅图24至图25，图24为所述电子装置200未设置所述耦合件17的辐射增益图。图25为所述电子装置200设置所述耦合件17的辐射增益图。其中，所述电子装置200未设置所述耦合件17时的增益为-0.4dB，而设置所述耦合件17后，其增益为6.1dB。显然，当所述辐射体25为回路天线时，所述电子装置200仍具有较佳的辐射效率、较高的天线增益及正向辐射特性，符合天线设计要求。
可以理解，请一并参阅图26，本发明第三较佳实施方式提供一种电子装置300。所述电子装置300包括辐射体35以及耦合件17。所述电子装置300与电子装置100的区别在于，所述辐射体35为一单极(Monopole)天线。具体的，所述辐射体35包括馈入段353及辐射段355，即所述接地段153省略。所述馈入段353的一端电连接至所述馈入点143，用以为所述辐射体35馈入信号。所述辐射段355的一端电连接所述馈入段353远离所述馈入点143的一端，另一端朝靠近所述耦合件17的方向延伸，直至其于所述底座11内的底面上的投影与所述耦合件17于所述底座11内的底面上的投影部分重叠。
可以理解，请一并参阅图27，本发明第四较佳实施方式提供一种电子装置400。所述电子装置400包括辐射体45以及耦合件17。所述电子装置400与电子装置100的区别在于，所述辐射体45为一耦合(couple)天线。具体的，所述辐射体45包括接地段451、馈入段453、辐射段455及耦合段457。所述接地段451的一端电连接至所述接地点141，用以为所述辐射体45提供接地。所述馈入段453的一端电连接至所述馈入点143，用以为所述辐射体45馈入信号。所述辐射段455的一端电连接所述接地段451远离所述接地点141的一端，另一端朝靠近所述耦合件17的方向延伸，直至其于所述底座11内的底面上的投影与所述耦合件17于所述底座11内的底面上的投影部分重叠。所述耦合段457的一端电连接所述馈入段453远离所述馈入点143的一端，另一端朝靠近所述耦合件17且平行所述辐射段455的方向延伸。在本实施例中，所述耦合段457于所述底座11内的底面上的投影与所述耦合件17于所述底座11内的底面上的投影亦部分重叠。另外，所述馈入段453的长度小于所述接地段451的长度。因此，所述耦合段457设置于所述辐射段455远离所述耦合件17的一侧，且与所述辐射段455间隔设置。当电流自所述馈入点143馈入后，所述电流将流经所述耦合段457，并通过所述耦合段457耦合至所述辐射段455，接着电流再通过所述辐射段455耦合至所述耦合件17。
可以理解，在其他实施例中，所述耦合段457于所述底座11内的底面上的投影与所述耦合件17于所述底座11内的底面上的投影亦可不重叠，仅需确保所述耦合段457与所述辐射段455间隔设置，以使得流过所述耦合段457的电流可耦合至所述辐射段455即可。
可以理解，在其他实施例中，所述辐射体15/25/35/45亦不局限于上述所述的倒F型天线、回路(loop)天线、单极(Monopole)天线以及耦合(couple)天线，其形状及结构还可根据具体需求进行调整。
可以理解，请一并参阅图19、图20、图26及图27，在本发明的第二至第四较佳实施方式中，所述电子装置200/300/400中的耦合件17均包括第一接地部171及第二接地部173。当然，与本发明第一较佳实施方式中电子装置100的耦合件17类似，所述电子装置200/300/400中的耦合件17中的接地部的数量亦不限于两个，其具体数量及位置可根据具体情况进行调整。例如，所述电子装置200/300/400中的耦合件17可包括多个接地部、仅包括一个接地部或者直接悬空(floating)设置。
可以理解，在其他实施例中，所述电子装置100/200/300/400不局限于智能电子开关，其还可为其他产品，例如穿戴式装置(如智能手表、手环等)、手机、平板电脑等电子产品。当所述电子装置100/200/300/400应用于穿戴式装置时，所述耦合件17的设置还可有效降低人体、手或其他外在环境对所述辐射体15/25/35/45的影响。
本发明的电子装置100/200/300/400通过设置所述耦合件17，并使得所述耦合件17与所述辐射体15/25/35/45间隔设置，进而使得两者相互耦合，从而使得所述辐射体15不易受所述底座11的影响。另外，所述耦合件17可有效增加所述辐射体15的辐射面积并改变其辐射方向，进而使得所述电子装置100/200/300/400具有较佳的辐射效率、高增益以及正向辐射特性。