CN102509857A - 一种天线及采用所述天线设计的移动通信终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天线及采用所述天线设计的移动通信终端，所述天线为双层走线，天线上用于连接电路板的两个连接点分别为馈点和地点，在第一层走线上单独走出一段地线，连接所述的地点；第二层走线形成馈线，与所述的馈点连通；两层走线通过过孔接触连通。本发明通过将天线设计成双层走线的空间立体结构形式，并为天线提供一条专门的地线，作为天线的参考地，从而减小了天线周围的金属对该天线在接收和发射无线电信号时产生的干扰影响，增大了无线电信号的传输距离和传输速率。将所述天线应用到移动通信终端的设计中，可以显著提升移动通信终端的无线灵敏度，优化***的接收和发射性能。

Description

一种天线及采用所述天线设计的移动通信终端

技术领域

本发明属于无线通信***技术领域，具体地说，是涉及一种天线的结构设计以及采用所述结构的天线设计的移动通信终端。

背景技术

随着移动通信技术的发展和普及，平板电脑逐渐成为一种深受消费者喜爱的通信终端类电子产品。相对于传统的笔记本电脑，平板电脑具有移动性好、个性化强、便利性佳等优点。它将传统电脑的办公、娱乐功能与手机的通话、无线上网功能集成在一起，使人们的生活更加方便、快捷。

目前市场上生产平板电脑的厂家有很多，研制出来的平板电脑在功能和样式上也多种多样，但是几乎所有的平板电脑产品都会带有蓝牙和/或WiFi功能。WiFi即wireless fidelity的英文缩写，在无线局域网的范畴是指“无线相容性认证”，同时也是一种无线联网技术。目前，国内WiFi热点越来越多，覆盖范围越来越广，WiFi上网变得越来越方便。在享受便捷的同时，许多消费者也发现了平板电脑中存在的一些问题，例如：使用蓝牙传输文件距离近，而WiFi信号强度弱、上网速率比较慢等。究其原因我们发现，各个平板电脑生产厂家为了追求更好的外观和手感，绝大多数的平板电脑都会采用金属后盖和边框。金属的大面积使用给产品中的天线设计带来了很大的难度和极高的挑战，由于无法消除金属材料对天线的影响，所以导致平板电脑的无线接收性能下降，严重影响了用户的体验。

基于此，如何提升蓝牙和/或WiFi无线接收性能已经成为各个平板电脑及智能手机生产厂家急需解决的主要问题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种天线的结构设计，以减小天线受周边金属材料的影响，改善通信类电子产品的无线接收性能。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种天线，所述天线为双层走线，天线上用于连接电路板的两个连接点分别为馈点和地点，在第一层走线上单独走出一段地线，连接所述的地点；第二层走线形成馈线，与所述的馈点连通；两层走线通过过孔接触连通。

对于第二层走线与馈点的连接可以采用两种方式：

一种是，将所述第二层走线的一端直接连接到所述的馈点上，另一端通过过孔与第一层走线的地线相接触。

为了满足天线的带宽和转换效率，所述第二层走线的长度应至少为天线所要接收的无线电信号波长的1/4。

第二种是，在所述第一层走线上单独走出一段馈线，连接在第二层走线与馈点之间。

具体连接方式可以为：将所述第二层走线的一端通过过孔与第一层走线的地线相接触，另一端通过过孔与第一层走线中馈线的一端相接触，第一层走线中馈线的另一端连接所述的馈点。

优选的，所述第一层走线中的馈线与第二层走线的长度之和至少应为天线所要接收的无线电信号波长的1/4，以满足天线的带宽和转换效率。

进一步的，所述的馈点、地点最好与第一层走线同层。

优选的，所述天线为蓝牙天线或者WiFi天线，由FPC制成。

基于上述天线结构，本发明还提供了一种采用所述天线设计的移动通信终端，包括电路板和天线，所述天线设计成双层走线，天线上用于连接电路板的两个连接点分别为馈点和地点，在第一层走线上单独走出一段地线，连接所述的地点；第二层走线形成馈线，与所述的馈点连通；两层走线通过过孔接触连通。

进一步的，所述移动通信终端的后盖一部分为金属材料，其余部分为非金属材料，所述天线粘贴在非金属材料后盖的内侧，天线的馈点和地点在所述后盖装配到位后分别与移动通信终端内部电路板的信号线和地线对应连通。

优选的，所述移动通信终端可以是平板电脑或者手机等。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明通过将天线设计成双层走线的空间立体结构形式，并为天线提供一条专门的地线，作为天线的参考地，从而减小了天线周围的金属对该天线在接收和发射无线电信号时产生的干扰影响，增大了无线电信号的传输距离和传输速率。将所述天线应用到移动通信终端的设计中，可以显著提升移动通信终端的无线灵敏度，优化***的接收和发射性能。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是现有移动通信终端后盖的一种实施例的结构示意图；

图2是传统天线的一种实施例的走线图；

图3是本发明所提供的天线的一种实施例的走线图；

图4是本发明所提供的天线的另一种实施例的走线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细地描述。

在移动通信终端的设计中，无线灵敏度是一项很重要的指标，关系到通信的距离和信号的稳定性问题。要提高***的无线灵敏度，天线的设计至关重要。在目前的很多移动通信终端的外观设计中，生产厂家为了追求更加美观的外部造型和手摸质感，往往需要采用金属材料设计移动通信终端的边框和后盖等部位。大面积金属材料的使用也使得终端内部天线的工作环境变得越来越差，给天线的接收和发射性能造成了严重的影响。

以目前的平板电脑为例进行说明。目前的平板电脑很多都设计有金属边框1和部分为金属材料的后盖2，如图1所示。图1中，后盖的A部分由金属材料制成，其余部分B由非金属材料制成，比如塑料等非金属材料。其中，金属材料的后盖A往往作为电池舱后盖，运行用户拆装以更换电池；而非金属材料的后盖B则往往固定装配，一般不允许用户拆卸，平板电脑的天线通常就布设在与非金属材料的后盖B相对应的位置处，例如布设在如图1所示的虚线框区域4内。在天线左右两侧的非金属材料的后盖B上还可以进一步设置音腔3，以对外播放音频信号。

对于目前的平板电脑和手机等移动通信终端来说，其整机厚度往往追求越薄越好，通常要求限制在10mm左右。这样除去显示屏、机壳和电路板的厚度后，天线到电路板的距离也只有3mm多。另外，天线周围都是金属材料，因此工作环境很差，给天线的设计带来很大的难度。

本实施例以2.4GHz频段的蓝牙或者WiFi天线为例进行具体说明。

由于天线周围的金属较多，因此天线走线很容易与周边部分金属在多个频点形成谐振，从而影响天线在 2.4GHz频点的接收和发射性能。以现有天线设计方案中性能相对较好的环形天线为例，其走线如图2所示，在网络分析仪上测试，该环形天线在2.4-2.84GHz频段内虽然其电压驻波比可以达到2左右，但是由于受周围金属的影响，其实际测试效率很低，只有10%左右。

为了改善天线的性能，减小其受周围金属环境的影响，本实施例提出了双层走线的天线设计思想，如图3、图4所示，即采用两层走线来形成所述的天线，并将天线的两个连接点分别定义为馈点8和地点9，用于与移动通信终端内部电路板的信号线和地线对应连通（对于蓝牙或者WiFi天线来说，应具体与电路板上的蓝牙电路或者WiFi电路对应连接），以传输无线电信号。

本实施例在天线的第一层走线（图3、图4中以实线表示第一层走线）上专门走出一段地线5，连接所述的地点9；将第二层走线（图3、图4中以虚线表示第二层走线）形成馈线6，并与所述的馈点8连通，两层走线通过过孔10接触连接，由此形成的蓝牙/WiFi天线由于有了一条专门的地线，从而为天线提供了一个参考地，这样就减小了周围其他金属对该天线产生的干扰和影响，进而有利于提升移动通信终端的无线收发性能和稳定性。

本实施例的天线可以采用电解铜材料制成，优选采用柔性电路板FPC制作而成。对于第一层走线的地线5可以设计成多种形状，例如如图3所示的横置U型或者如图4所示的近似横置Y型等，具体形状可以根据移动通信终端内部为天线预留的空间大小、形状以及测试效果综合考量确定。作为所述天线的两个连接点——馈点8和地点9，既可以与第一层走线同层，比如都设置在上表层；也可以与第二层走线同层，比如都设置在下表层。本实施例优选在上表面漏铜，形成所述的馈点8和地点9，如图3、图4所示。为了方便地点9与不同形状的地线5连接，可以走一段直的地线12连接在所述的地线5与地点9之间；对于位于下表层的馈线6则可以将其一端通过过孔10与位于上表层的地线5接触连接，馈线6的另一端则可以直接通过过孔或者采用焊接的方式与位于上表层的馈点8连接。由于理论上，当天线的长度与其所要接收的无线电信号的波长相当时，天线的发射和接收转换效率最高，因此，天线的长度可以根据其所要发射和接收信号的频率（通过发射和接收的无线电信号的中心频率即可换算出对应的无线电信号的波长）来决定。但是实际上，在目前的手机和平板电脑等移动通信终端的天线环境中，由于受终端内部空间的限制，天线的长度要达到无线电信号的整个波长是基本不可能的，因此，本实施例优选将天线的馈线长度设计在天线所要接收的无线电信号波长的至少1/4，即将位于下表面的馈线6长度设计在所述天线所要接收的无线电信号波长的至少1/4，从而在满足布设空间及天线带宽要求的同时，能够得到相对较高的转换效率。对于2.4GHz频段的蓝牙或者WiFi天线来说，所述馈线6的长度可以设计在31.2mm左右，以获取相对较高的发射和接收转换效率。

当然，也可以在第一层走线中专门走一段馈线7，如图3、图4所示，连接在馈点8与第二层的馈线6之间，具体可采用过孔实现两层馈线的连通，即将第二层馈线6的一端通过过孔10与第一层走线的地线5接触连接，馈线6的另一端通过过孔11与第一层走线的馈线7接触连接，然后通过第一层走线的馈线7连接所述的馈点8。采用这种天线设计方式时，为了在满足有限的天线布设空间的前提下，获得相对较高的发射和接收转换效率，优选将第二层的馈线6和第一层走线的馈线7的总长度设置在天线所要接收的无线电信号波长的至少1/4。对于2.4GHz频段的蓝牙或者WiFi天线来说，优选将两段馈线6、7的总长度设计在31.2mm左右，以使形成的天线能够获取相对较高的转换效率。

为了使馈线6和馈线7的总长度在移动通信终端预留的天线布设空间范围内满足设计要求，可以将馈线6设计成直线形或者迂回曲线形等，具体形状可以根据移动通信终端的实际布设情况合理设计确定，本实施例并不仅限于以上举例。

将使用上述双层走线设计的立体结构形式的天线布设在平板电脑产品中，比如粘贴在非金属材料的后盖B的内侧，例如图1所示的虚线框区域4内，并使天线的两个连接点——馈点8和地点9在后盖B装配到机壳上后，刚好能够与电路板上的信号线和地线接触连通，从而实现平板电脑对无线电信号的接收和发射，完成通信任务。

将本实施例所设计的采用立体走线结构的天线在网络分析仪上进行测试，天线的驻波比在2.4-2.84GHz频段内可以达到2左右，效率也能够达到40%以上，相比传统单层走线结构的天线来说，本实施例的天线受周围金属的影响明显减小，无线性能明显改善。

将本实施例所提出的采用双层走线结构形式设计的蓝牙/WiFi天线与传统采用单层环形走线结构形式设计的蓝牙/WiFi天线进行测试比较，其结果可参见下表所示：

天线类型	通过蓝牙听音乐的距离	同一位置同一热点的WiFi信号强度	同一位置同一热点的WiFi上网速率
				单层环形天线	30米左右	-85dBm左右	2-5Mbps
双层走线天线	50-60米	-79dBm左右	11Mbps

由上表的测试结果可以清楚地看出：使用双层走线结构形式的天线的平板电脑，在通过蓝牙听音乐时，最远距离能够达到50米以上，而使用传统的单层环形天线的平板电脑，通过蓝牙听音乐的最远距离只有30米左右。在WiFi性能上，使用同一个热点，将平板电脑放在同样的位置进行测试，使用双层走线天线的平板电脑搜索到该热点的信号强度在-79dBm左右，上网速率能达到11Mbps以上；而使用单层环形天线的平板电脑搜到的信号强度只有-85dBm，上网速率最多只有5Mbps。

通过实际测试清楚的说明，本实施例所提出的双层走线结构的天线受周围金属的影响更小，性能要远远好于传统单层走线方案设计的天线。

当然，除了蓝牙或者WiFi天线可以采用上述的双层走线结构设计方式外，对于用于链接移动通信网络的移动通信天线来说同样适用。这种结构的天线不仅可以设计在平板电脑产品中，同样也可以设计在智能手机等其他移动通信设备中，以提高设备的无线性能。

应当指出的是，以上所述仅是本发明的一种优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种天线，其特征在于：所述天线为双层走线，天线上用于连接电路板的两个连接点分别为馈点和地点，在第一层走线上单独走出一段地线，连接所述的地点；第二层走线形成馈线，与所述的馈点连通；两层走线通过过孔接触连通。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于：所述第二层走线的一端连接所述的馈点，另一端通过过孔与第一层走线的地线相接触。

3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于：所述第二层走线的长度至少为天线所要接收的无线电信号波长的1/4。

4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于：在所述第一层走线上单独走出一段馈线，连接在第二层走线与馈点之间。

5.根据权利要求4所述的天线，其特征在于：所述第二层走线的一端通过过孔与第一层走线的地线相接触，另一端通过过孔与第一层走线中馈线的一端相接触，第一层走线中馈线的另一端连接所述的馈点。

6.根据权利要求5所述的天线，其特征在于：所述第一层走线中的馈线与第二层走线的长度之和至少为天线所要接收的无线电信号波长的1/4。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的天线，其特征在于：所述的馈点、地点与第一层走线同层。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的天线，其特征在于：所述天线为蓝牙天线或者WiFi天线，由FPC制成。

9.一种移动通信终端，其特征在于：设置有如权利要求1至8中任一项权利要求所述的天线。

10.根据权利要求9所述的移动通信终端，其特征在于：所述移动通信终端的后盖一部分为金属材料，其余部分为非金属材料，所述天线粘贴在非金属材料后盖的内侧，天线的馈点和地点在所述后盖装配到位后分别与移动通信终端内部电路板的信号线和地线对应连通。

Images