本发明涉及无线通信领域，特别涉及一种金属屏蔽盖缝隙天线及电子设备。
背景技术：
近年来，随着各种电子通信设备，特别如物联网技术的快速发展与应用。对于智能终端的普及，所以系统集成度的要求也越来越高。基于某些情况的应用的限制，系统体积足够小且便于集成在诸如便携音箱、灯具、开关等各种应用中，物联网系统体积是制约物联网的进一步发展一个因素，则如何使天线足够小且便于安装的问题亟待解决。
目前，市面上所应用的天线的性能与具体物联网系统有关，天线对于不同的工作环境需要不同的调试匹配，对天线性能、体积、外观、安装方便等越来越高。因此，如何提供一种充分利用空间且性能满足基本要求的小型化天线，提高物联网系统的集成度与应用，成为了物联网领域亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种金属屏蔽盖缝隙天线及电子设备，通过一种能充分利用空间且能满足要求的小型化天线，解决物联网系统体积限制物联网系统的集成和应用问题，还克服了传统的无线通信物联网芯片使用板载或额外pifa天线的布局浪费和成本提升的问题。
本发明提供的一种金属屏蔽盖缝隙天线，它包含：
金属屏蔽盖体，其具有若干个导电面；
开槽缝隙，其设置在金属屏蔽盖体的至少部分导电面上；
天线接地部，其与接地平面连接；
天线馈电端子，其与射频收发电路连接，从所述天线馈电端子开始沿所述开槽缝隙形成导电路径；
所述天线接地部是由至少部分导电面形成，或者与至少部分导电面连接；所述天线馈电端子由至少部分导电面形成，或者与至少部分导电面连接；所述金属屏蔽盖体与所述射频收发电路在垂直方向上至少部分重叠。
优选地，所述金属屏蔽盖体可为立方体、圆柱体或不规则立体结构；
所述导电路径位于二维导电平面中，所述二维导电平面是所述金属屏蔽盖体的任意一个导电面或任意一个导电面所在的平面；
或者，所述导电路径位于三维立体导电结构体中：所述三维立体导电结构体由所述金属屏蔽盖体的若干个导电面形成；或由所述天线馈电端子所在的平面及金属屏蔽盖体的若干个导电面形成，其中天线馈电端子所在的平面不是金属屏蔽盖体的任意一个导电面。
优选地，金属屏蔽盖缝隙天线还包含天线支点，其形成在所述金属屏蔽盖体的至少部分导电面上，或其与所述金属屏蔽盖体的至少部分导电面连接。
优选地，所述天线馈电端子和天线支点处在所述金属屏蔽盖体的同一导电面上或分别处在所述金属屏蔽盖体的不同导电面上；
或者，天线馈电端子与天线支点二者中的一个处在所述金属屏蔽盖体任意一个导电上或任意一个导电面所在的平面，另外一个与所述金属屏蔽盖体的任意导电面连接，并设置在所述金属屏蔽盖体形成的包围结构的内部；
或者，天线馈电端子和天线支点分别设置在所述金属屏蔽盖体形成的包围结构的内部，并分别与所述金属屏蔽盖体的同一导电面或不同导电面连接。
优选地，所述开槽缝隙形成在所述金属屏蔽盖体的顶面上；开槽缝隙的外围形状可为条状、矩形、圆形、椭圆形或多边形。
所述天线馈电端子是通过切割所述金属屏蔽盖体上垂直于所述顶面的任意一个垂直导电面形成，或者天线馈电端子是连接于所述顶面内侧的薄片金属结构；天线支点是通过切割所述金属屏蔽盖体上垂直于所述顶面的任意一个垂直导电面形成，或者天线支点是连接于所述顶面内侧的薄片金属结构。
优选地，所述天线接地部由至少部分导电面形成时，是在金属屏蔽盖体上除去开槽缝隙所在导电面、所述天线馈电端子、所述天线支点后的所有剩余导电面或一部分剩余导电面上，形成所述天线接地部。
优选地，所述天线馈电端子与天线接地部之间通过缝隙隔开；所述天线馈电端子与天线支点之间通过导电面和缝隙隔开；或者，所述天线馈电端子与天线支点之间的通过缝隙隔开。
优选地，所述射频收发电路设置在电路板上；所述天线接地部焊接在所述电路板上，或者所述金属屏蔽盖缝隙天线通过屏蔽盖夹置固定连接至所述电路板。
优选地，所述电路板上焊接有馈电焊盘、支点焊盘和天线接地焊盘；所述天线馈电端子与所述馈电焊盘连接；所述射频收发电路通过传输线与所述馈电焊盘连接；所述天线支点与所述支点焊盘连接；所述天线接地部与所述天线接地焊盘连接。
本发明还提供了一种电子设备，它包含：无线通信系统，设有如上文所述的金属屏蔽盖缝隙天线，和与其连接通信的射频收发电路；所述金属屏蔽盖缝隙天线的一部分还连接到无线通信系统设置的接地平面。
优选地，所述接地平面设有接地参考部分，所述金属屏蔽盖缝隙天线至少部分与所述参考接地部分连接。
优选地，所述无线通信系统还包含用于传输信号的传输线；所述无线通信系统还包含天线匹配电路，其设置于所述射频收发电路和所述馈电焊盘之间，通过传输线与所述射频收发电路和所述馈电焊盘连接；所述金属屏蔽盖缝隙天线与所述天线匹配电路在垂直方向至少部分重叠。
优选地，所述射频收发电路包含工作在一个或多个射频通信频带的射频收发器，所述射频通信频带包含了2.4ghz处的wifi频带、或5ghz处的wifi频带、或2.4ghz处的蓝牙通信频带。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)在充分利用电子设备内部空间，同时也保证了良好的通信性能；(2)有效地降低了无线通信模块的体积和成本；(3)还可用于某些穿戴类无线通信设备，在满足基本性能要求下，节约了局部无线通信电路的布局空间，更好地满足各种不同应用的要求。
附图说明
图1实施例一的包含射频收发电路与金属屏蔽盖缝隙天线布局示意图；
图2实施例一的电子设备示意图；
图3实施例一的金属屏蔽盖缝隙天线的开槽缝隙示意图；
图4实施例一的金属屏蔽盖缝隙天线的正面示意图；
图5实施例一的金属屏蔽盖缝隙天线的背面示意图；
图6实施例一的金属屏蔽盖缝隙天线的正面立体图；
图7实施例一的射频收发电路与金属屏蔽盖缝隙天线的俯视示意图；
图8实施例二的金属屏蔽盖缝隙天线的正面示意图；
图9实施例三的金属屏蔽盖缝隙天线示意图；
图10实施例三的电磁特性初步数据示意图；
图11实施例四的金属屏蔽盖缝隙天线示意图；
图12实施例四的电磁特性初步数据示意图。
其中，1.电路板；2.金属屏蔽盖缝隙天线；3.天线匹配电路；3a.第一元件；3b.第二元件；3c.第三元件；4.射频收发电路；5.电子设备；6.存储和处理电路；7.无线通信系统；8.金属屏蔽盖体；9.开槽缝隙；10.第一面天线接地部；11.第二面天线接地部；12.第三面天线接地部；13.第四面天线接地部；10a.第一接地焊盘；11a.第二接地焊盘；12a.第三接地焊盘；14a.第四接地焊盘；14.天线支点；15.天线馈电端子；15a.馈电焊盘；16.切割缝隙；17.天线馈电端子；18.切割缝隙；19.第四面天线接地部；20.第二面天线接地部；21.第三面天线接地部；22.第一面天线接地部；23.天线支点；24.金属屏蔽盖体；25.开槽缝隙；271.第一传输线；272.第二传输线；273.第三传输线；28.天线支点；29.天线馈电端子；30.天线支点；31.天线馈电端子；32.开槽缝隙；33.金属屏蔽盖体；34.切割缝隙；35.金属屏蔽盖体；35-1.开口边沿直线；36.开槽缝隙；37.第四面天线接地部；38.第二面天线接地部；39.第三面天线接地部；40.第一面天线接地部；41.第二面天线接地部。
具体实施方式
本发明提供了一种金属屏蔽盖缝隙天线及电子设备，为使本发明更明显易懂，下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的说明。
本发明提供的一种电子设备5包含无线通信系统7、存储和处理电路6，如图2所示，无线通信系统7包括金属屏蔽盖缝隙天线2和基于短距离和长距离无线通信的射频收发电路4。无线通信系统7还可包含传输信号的传输线，传输线连接射频收发电路4和天线匹配电路3及金属屏蔽盖缝隙天线2。
如图1所示，射频收发电路4和天线匹配电路3安装在电路板1上，金属屏蔽盖天线2在垂直方向上至少部分覆盖射频收发电路4与天线匹配电路3，金属屏蔽盖缝隙天线2与电路板1连接。其中，天线匹配电路3是按需设计的；射频收发电路4可在2.4ghz和5ghz处的wifi(ieee802.11)频带以及2.4ghz蓝牙通信频带进行工作，但射频收发电路4并不局限于在上述通信频带工作。
实施例一：
如图4所示，金属屏蔽盖缝隙天线2包含金属屏蔽盖体8，金属屏蔽盖体8的各个表面均为导电面，金属屏蔽盖体8包含开槽缝隙9、天线馈电端子15、天线支点14和天线接地部。其中，金属屏蔽盖体8可为立方体、圆柱体或不规则立体结构。
如图3所示，在金属屏蔽盖体8的顶面上开槽，形成开槽缝隙9，能得到有效导电路径来辐射微波信号，图3和图4中的箭头指示为有效导电路径方向，即从天线馈电端子15开始，沿开槽缝隙9的外围结构而形成该有效导电路径。开槽缝隙9的外围形状可以是矩形、圆形、椭圆形或者其他多边形。
其中，调节开槽缝隙9的形状、宽度和长度，可满足金属屏蔽盖缝隙天线2有关辐射效率和方向性的实际要求。
天线馈电端子15和天线支点14可以在金属屏蔽盖体8上的任意导电面上通过切割形成。结合图4、图5和图7所示，本例中切割金属屏蔽盖体8的其中一个垂直导电面，形成了天线馈电端子15和天线支点14。天线馈电端子15一端与顶面边缘连接，另一端焊接于电路板1上的馈电焊盘15a；天线支点14一端与顶面边缘连接，另一端焊接于电路板1上的支点焊盘14a。
在金属屏蔽盖体8上除去开槽缝隙9所在的顶面、天线馈电端子15和天线支点14后剩余的导电面，至少有部分形成天线接地部。在第一实施例中，该天线接地部包括第一面天线接地部10、第二面天线接地部11、第三面天线接地部12和第四面天线接地部13，对应形成在四个垂直导电面上。
电路板1上还焊接有第一接地焊盘10a、第二接地焊盘11a、第三接地焊盘12a和第四接地焊盘13a。第一面天线接地部10与第一接地焊盘10a焊接、第二面天线接地部11与第二接地焊盘11a焊接，第三面天线接地部12与第三接地焊盘12a焊接，第四面天线接地部13与第四接地焊盘13a焊接。
如图6所示，天线支点14与天线馈电端子15在同一垂直导电面上，通过切割天线馈电端子15所在的垂直导电面产生切割缝隙16，从而在天线馈电端子15与第二面接地部11之间形成间隔。通过调节天线馈电端子15的宽度和切割缝隙16的大小，可调整并优化金属屏蔽盖缝隙天线2的天线阻抗和通信频带带宽。
其中，根据不同形状的开槽缝隙9，按需来放置天线支点14，且天线支点14的位置可在金属屏蔽盖体8的表面上，也可单独放置在金属屏蔽盖缝隙天线2的内部，在某些实施应用中也可不设置天线支点14。
如图7所示，射频收发电路4通过第一传输线271连接匹配电路3，匹配电路3通过第三传输线273连接馈电焊盘15a，且天线馈电端子15与电路板1上的馈电焊盘15a焊接，从而实现了射频收发电路4与天线馈电端子15的连接。
天线匹配电路3中包含第二传输线272、第一元件3a、第二元件3b和第三元件3c；第二传输线272设置在第一元件3a和第二元件3b之间，第三元件3c与第二传输线272连接，且第三元件3c同时接地。天线匹配电路3中的第一元件3a、第二元件3b、第三元件3c可以是电感、电容、电阻等无源元件。
图7中虚线标注所示为实施例一中天线匹配电路3的内部结构，该内部结构为t型。但天线匹配电路3并不局限于此t型，还可是pi型等各种合理的结构。其中用于匹配的电子元件个数也不局限于实施例一中的三个电子元件，还可由其它数量的电子元件来组成天线匹配电路3。
其中，天线匹配电路3并不是必须的，在某些实施应用中，安装在电路板1上的射频收发电路4可直接通过传输线连接天线馈电焊盘15a，从而使射频收发电路4与天线馈电端子15连接，进行信号收发。
如图6所示，金属屏蔽盖缝隙天线2至少有部分与天线匹配电路3在垂直方向上重叠，金属屏蔽盖缝隙天线2至少有部分与射频收发电路4在垂直方向上重叠。
金属屏蔽盖缝隙天线2还可完全覆盖射频收发电路4和天线匹配电路3，这在实现无线通信的同时，也降低了电磁辐射特定吸收率sar值。所以金属屏蔽盖缝隙天线2还可用于某些穿戴类无线通信设备，在满足基本性能要求下，节约了局部无线通信电路的布局空间，更好地满足不同应用的要求。
实施例二：
如图8所示为实施例二的金属屏蔽盖缝隙天线2的正面示意图，金属屏蔽盖缝隙天线2包含金属屏蔽盖体24，该金属屏蔽盖体24包含天线馈电端子17、天线支点23、天线接地部和顶面上的开槽缝隙25。
图8中的箭头指示为有效导电路径方向，即从天线馈电端子17开始，沿开槽缝隙25的外围结构而形成该有效导电路径。
在金属屏蔽盖体24上除去开槽缝隙25所在的顶面、天线馈电端子17和天线支点23后剩余的导电面，至少有部分形成天线接地部。实施例二中，该天线接地部分别为各垂直导电面上的第一面天线接地部22、第二面天线接地部20、第三面天线接地部21和第四面天线接地部19，其各自有一端连接顶面，另一端焊接在电路板1上对应的接地焊盘上。
实施例二中，通过切割金属屏蔽盖体24上的不同导电面，形成天线馈电端子17和天线支点23。
其中，天线支点23设置在第二面天线接地部20所在的导电面，其两侧有间隔地分布着第二面天线接地部20的两个部分。
在金属屏蔽盖体24上的另一个导电面，如第四面天线接地部19所在的导电面上设置天线馈电端子17，通过切割该导电面产生切割缝隙18，进而在天线馈电端子17与第四面接地部19之间形成间隔。
通过调节天线馈电端子17的宽度和切割缝隙18的大小，可调整并优化金属屏蔽盖缝隙天线2的阻抗和带宽。所以天线馈电端子的位置可根据具体应用场景来灵活设置。
实施例三：
如图11所示为实施例三的金属屏蔽盖缝隙天线2示意图。金属屏蔽盖缝隙天线2包含金属屏蔽盖体33，该金属屏蔽盖体33包含天线馈电端子31、天线支点30、天线接地部和顶面上的开槽缝隙32。
图11中的箭头指示为有效导电路径方向，即从天线馈电端子31开始，沿开槽缝隙32的外围结构而形成该有效导电路径。
在金属屏蔽盖体33上除去开槽缝隙32所在的顶面、天线馈电端子31和天线支点30后剩余的导电面，至少有部分形成天线接地部。
实施例三中，通过切割金属屏蔽盖体33上的不同导电面形成天线馈电端子31和天线支点30。该天线接地部分别为各垂直导电面上的第一面天线接地部40、第二面天线接地部38、第三面天线接地部39和第四面天线接地部37，其各自有一端连接顶面，另一端焊接在电路板1上对应的接地焊盘上。
实施例三中，通过切割金属屏蔽盖体33上的不同导电面形成天线馈电端子31和天线支点30。
其中，天线馈电端子31设置在第四面天线接地部37所在的导电面，通过切割该导电面产生切割缝隙34，进而在天线馈电端子31的一侧与第四面接地部37之间形成间隔。
在金属屏蔽盖体33上的另一个导电面，如第二面天线接地部38所在的导电面上设置天线支点30，使天线支点30的一侧与第二面天线接地部38之间留有间隔。而与实施例二最大的不同在于，实施例三中天线支点30到天线馈电端子31之间的垂直导电面全部切除。
通过调节天线馈电端子31的宽度和切割缝隙34的大小，可调整并优化金属屏蔽盖缝隙天线2的阻抗和带宽。所以天线馈电端子的位置可根据具体应用场景来灵活设置。
如图12所示，运用hfss电磁仿真软件得到的实施例三中电磁特性初步数据，图12中横坐标代表信号频率，纵坐标代表仿真得到的回波损耗s11值。本实施例仿真模型工作在2.4ghz，当m1＝2.45g时，s11值最小。图12中列举了2.4ghz无线通信频带的频点m1、m2、m3都满足基本信号传输要求。
实施例四：
如图9所示为实施例四的金属屏蔽盖缝隙天线2示意图。金属屏蔽盖缝隙天线2包含金属屏蔽盖体35，该金属屏蔽盖体35包含天线馈电端子29、天线支点28、天线接地部和顶面上的开槽缝隙36。
图9中的箭头指示为有效导电路径方向，即从天线馈电端子29开始，沿开槽缝隙36的外围结构而形成该有效导电路径。
在金属屏蔽盖体35上除去开槽缝隙36所在的顶面，至少有部分形成天线接地部。
实施例四中，天线馈电端子29和天线支点28都设置在金属屏蔽盖体35的内部空间中，其均不在金属屏蔽盖体35的任何一导电面上。且天线馈电端子29和天线支点28也分别与金属屏蔽盖体35本身的各导电面处在不同的平面上。
其中，可利用探针、圆柱、方柱、规则薄片等金属结构来形成天线馈电端子29和天线支点28，再将天线馈电端子29和天线支点28焊接于金属屏蔽盖体35的内部，其各自一端均连接在金属屏蔽盖体35的内部顶面上，另一端分别焊接在电路板1上的馈电焊盘和支点焊盘。
各个部分的天线接地部均是一端连接顶面，另一端焊接在电路板1上对应的接地焊盘上。
通过调整天线馈电端子29与金属屏蔽盖体35的开口边沿直线35-1的x方向距离和天线馈电端子29到第二面天线接地部41的y方向距离的大小，可以调整天线阻抗、带宽。调节开槽缝隙36的宽度、长度可以来调节天线工作的谐振频率。
如图10所示，运用hfss电磁仿真软件可以给出实施例三中体现的电磁特性初步数据，图10中横坐标代表信号频率，纵坐标代表仿真得到的回波损耗s11值。s11取最小值时，图10中有两个谷值出现，由此得出，实施例三中金属屏蔽盖缝隙天线2显示出一定的双频特性，信号频率分别对应于2.4ghz处的wifi频带、蓝牙通信频带和5ghz处的wifi频带，说明其可应用于某些特殊场景，图10中列举了无线通信频段的频点m6、m7、m8、m9、m10都满足基本信号传输要求。
可见，根据具体应用场景和性能要求，天线馈电端子与天线支点可通过切割金属屏蔽盖体形成；也可利用探针、圆柱、方柱、规则薄片等金属结构生成，焊接于金属屏蔽盖体内部。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。