CN103457024B - 一种移动终端的天线装置及移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动终端的天线装置及移动终端，在所述移动终端的侧面设置有金属边框，在所述金属边框上开缝，缝隙处填充有由非导电材质或者非导电混合物形成的填充部；在移动终端的内部形成一块净空区域，所述缝隙连通所述的净空区域；将围绕净空区域的一段金属边框作为天线的一部分，连通天线的调谐部，并通过天线的调谐部连接天线的信号馈点，天线的地馈点连接电路板的地层；围绕净空区域以外部分的金属边框与电路板的地层良好接触。本发明通过将金属边框与天线结合，从而在满足移动终端对金属质感外观设计需求的前提下，通过在净空区域内设计天线的可调谐部分，从而避开了手持效应的影响，确保天线具有良好的无线辐射性能。

Description

一种移动终端的天线装置及移动终端

技术领域

本发明属于移动通信终端技术领域，具体地说，是涉及一种移动终端的天线装置以及采用所述天线装置设计的移动终端。

背景技术

天线是移动通信终端必需的重要组成部分，它是移动终端和基站通信时发射和接收电磁波的一个重要的无线设备。在移动终端发射时，天线负责将电信号转化为电磁波辐射出去；同时又能及时地将接收到的电磁波转化为电信号，传输至移动终端内部的电路板。

天线设计的常规思路一般都是在基于对大面积金属有效规避的基础上进行的，并且需要保证足够的走线面积和高度。但是，随着LTE手机的逐渐上市，多模手机的品种越来越多，在天线数目增加的同时，每一根天线的生存空间越来越小，导致天线的走线面积难以保证。同时，随着手机技术的发展以及消费者需求的增多，手机的外形也向着超薄化方向发展。超薄化的外形导致天线的高度不足，给天线的设计带来极大的困扰。特别是目前有很多手机为了追求美观性，往往需要在其壳体上配置金属件，这些金属件会导致天线金属避让后的辐射空间狭小，同时金属装饰也会影响天线的辐射，不仅降低了天线效率，还会出现信号耦合等问题，给天线的辐射性能产生不利的影响，导致传统天线设计要求的远离金属器件和强辐射区域越发难以实现，给天线的调试提出了严峻的挑战，手机量产后的设计风险也随之增大。

由此可见，由于移动终端产品设计环境的改变，传统的天线设计已经不能满足严苛的现实环境。手机的金属质感和超薄外形与天线的设计原则发生了严重的冲突，给手机天线的设计带来极大的困扰。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的天线装置，通过改变传统的思维方式，直接将配置在移动终端上的金属件作为天线的一部分使用，由此既能满足金属外观的设计需求，又能保证天线良好的无线性能，达到了兼容效果。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种移动终端的天线装置，在所述移动终端的侧面设置有金属边框，在所述金属边框上开缝，缝隙处填充有由非导电材质或者非导电混合物形成的填充部；在移动终端的内部形成一块净空区域，所述缝隙连通所述的净空区域；将围绕净空区域的一段金属边框作为天线的一部分，连通天线的调谐部，并通过天线的调谐部连接天线的信号馈点，天线的地馈点连接电路板的地层；围绕净空区域以外部分的金属边框与电路板的地层良好接触。

进一步的，所述围绕净空区域的金属边框由所述的缝隙分成两段，为了提高天线的无线性能，选择长度大的一段金属边框作为所述天线的一部分。

优选的，所述天线的调谐部呈U型曲线或者S型曲线，在实现对天线低频调谐频段轻松调谐的基础上，满足对高频带宽的优化要求。

进一步的，所述天线的调谐部一端通过连接装置与作为天线一部分的金属边框相接触，另一端通过馈电连接部与布设在电路板上的信号馈点相连接。

优选的，所述馈电连接部呈L型或者直线型，以实现天线调谐部与信号馈点的连通。

又进一步的，所述连接装置可以是弹片或者pogo-pin连接器等电连接装置，与金属边框内侧临近缝隙的部位相接触，使天线的走线面积最大化。

为了对天线的高频带宽实现进一步的优化，在所述地馈点上还连接有寄生天线分支，作为连接在信号馈点上的主天线的一个寄生分支。

再进一步的，所述天线的信号馈点和地馈点布设在净空区域靠近所述缝隙的一半区域内，且所述天线的信号馈点在电路板上的布设位置相比地馈点在电路板上的布设位置更靠近所述缝隙的一侧，以方便天线的走线。

优选的，所述金属边框环绕移动终端的周边布设，所述缝隙开设在移动终端左侧或者右侧的上方或者下方，将电路板上方的整片区域或者下方的整片区域净空并与电路板的地层隔离，形成所述的净空区域。

基于上述天线装置的设计结构，本发明还提出了一种采用所述天线装置设计的移动终端，在所述移动终端的侧面设置有金属边框，在所述金属边框上开缝，缝隙处填充有由非导电材质或者非导电混合物形成的填充部；在移动终端的内部形成一块净空区域，所述缝隙连通所述的净空区域；将围绕净空区域的一段金属边框作为天线的一部分，连通天线的调谐部，并通过天线的调谐部连接天线的信号馈点，天线的地馈点连接电路板的地层；围绕净空区域以外部分的金属边框与电路板的地层良好接触。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明针对配置有金属边框的移动终端提出了一种特殊的天线装置设计方法，通过对金属边框进行特别处理，使其可以作为天线的一部分参与天线装置的整体设计，以满足天线对走线面积的设计要求。与此同时，通过在移动终端的内部电路板上形成净空区域，并在净空区域内设计天线的可调谐部分，再通过对所述的可调谐部分进行优化，由此可以实现天线的宽频覆盖性能，并能有效地避开手持效应的影响，进而在保证天线具有良好的无线辐射性能的基础上，实现了天线与大件金属的兼容，满足了移动终端对金属质感外观的设计需求。

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是本发明所提出的天线装置中金属边框的一种实施例的结构示意图；

图2是净空区域的开设位置及形状的一种实施例的结构示意图；

图3是净空区域内天线调谐部分及寄生分支的一种实施例的结构示意图；

图4是Loop天线的工作原理图。

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。

本发明针对装饰有金属边框的移动终端，提出了一种天线装置的结构设计。由于金属边框的存在，导致采用常规技术设计的天线，其辐射性能变得很差，几乎无法工作。为了规避金属边框对天线性能的影响，本发明首先对移动终端的金属边框进行开缝、局部接地等特殊处理，将金属边框的一部分作为天线加以利用，然后在移动终端的内部预留净空区域，并在净空区域内设计调谐天线，通过对天线的可调谐部分进行优化，以实现天线的宽频覆盖性能。

下面以手机作为所述的移动终端为例，对本发明所提出的天线装置的具体结构设计及其工作原理进行详细地阐述。

参见图1所示，在目前的很多手机产品上，为了追求外观的时尚性和美观度，往往需要在手机四周的侧面安装一圈由金属材料制成的装饰边框12，以增强手机的金属质感。由于金属边框12会严重影响天线的辐射，导致天线辐射功率的降低，因此设计有金属边框12的手机，其天线的辐射性能就很难保证。为了提高该类手机的辐射效率，以增强其射频信号的收发强度，本实施例颠覆传统天线的设计思路，将金属边框12引入到手机天线的结构设计中，以增强天线的无线性能。

具体来讲，本实施例首先在手机的金属边框12上开缝，形成缝隙13，使金属边框12在所述缝隙13处断开连接，参见图1所示。所述的开缝位置以临近手机内部天线的布设位置为准，最好开设在手机左侧面的上方或者下方位置，亦或者手机右侧面的上方或者下方位置。在所述缝隙13中填充有由非导电材质或者非导电混合物形成的填充部，并在手机内部的电路板上与所述缝隙13相对应的部位进行净空处理并与终端的主地隔开，形成净空区域11，用于天线调谐部分以及天线馈点的布设，参见图2所示。在本实施例中，所述终端的主地指手机PCB的铺铜主地，即电路板的整个地层。

考虑到手机外观的美观性，所述缝隙13的宽度一般设置在1~2mm之间，以不大于1mm为优选。填充在所述缝隙13中的填充部可以采用PC玻纤、ABS、PC+玻纤以及其混合材料等非金属材质或者非导电混合物制成，本实施例对此不进行具体限制。

所述净空区域11优选设置在电路板的上方或者下方，以占据电路板上方或者下方从左至右的整片区域为宜，如图2所示的开设位置及开设大小，以此为天线的调谐部分留出足够的走线空间，满足天线的低频性能。采用这种净空区域11布设方式，当手机的机芯、外壳和金属边框12装配到位后，所述缝隙13刚好正对所述的净空区域11，并与所述的净空区域11连通。这样一来，通过净空区域11便可以把金属边框12分成两部分：一部分为围绕净空区域11的部分，例如121段；另一部分为金属边框12的其余部分122，环绕电路板除所述净空区域以外的其它区域。将所述金属边框12的其余部分122与手机的主地21做良好的接地处理，即与手机PCB的地层充分接触连通。为描述清楚起见，本实施例以下将所述金属边框12的其余部分122称之为金属边框12的接地部分。

由于金属边框12的其中一部分环绕净空区域11，因此，可以作为天线的一部分进行设计。根据缝隙13在金属边框12上开设位置的不同，围绕净空区域11的金属边框部分有可能只有一段（如缝隙13位于净空区域11的边缘时），例如121段；也有可能出现两段，即由所述缝隙13隔开的两段121、123，参见图2所示。当围绕净空区域11的金属边框由缝隙13分成两段121、123时，可以选择其中一段作为天线的一部分参与天线的整体设计。

在由缝隙13隔开的两段金属边框121、123中，121段环绕手机的整个顶面或者底面，一端紧邻所述的缝隙13，另一端连接金属边框12的接地部分122；而123段为直线段，一端紧邻所述的缝隙13，另一端连接所述金属边框12的接地部分122。出于增大天线的走线面积，并实现天线的宽频覆盖方面的考虑，本实施例优选采用长度较长的一段金属边框121作为天线的一部分，进行手机天线的具体设计。

由于金属边框的121段环绕净空区域11布设，因此可以直接拿来作为天线使用，连接天线的信号馈点和地馈点，实现对射频信号的收发功能。但是，这种天线设计方式，在人手触摸到缝隙13时，会对天线的阻抗产生较大的影响，导致天线的辐射效率下降很多。为了解决这一问题，本实施例在净空区域11内进一步设计天线的调谐部，以将天线的敏感部位规避到远离缝隙13的位置（即人手不易触及到的区域），进而确保整个天线的性能保持良好。

具体参见图3所示，在电路板上形成的净空区域11内设置天线的信号馈点34和地馈点35，所述信号馈点34通过天线的调谐部31连接金属边框的121段，优选与121段内侧紧邻缝隙13的部位接触电连接，以形成Loop形式的天线图案。在本实施例中，所述调谐部31优选设计成U型曲线或者S型曲线，以实现耦合。将所述调谐部31的一端与连接装置33相连接，所述连接装置33可以是弹片、pogo-pin（探针连接器）或者其他导体互连设备，在金属边框12装配到位后，与金属边框的121段的内侧紧密接触；另一端连接信号馈点34，或者通过馈电连接部32与所述的信号馈点34相连接，构成净空区域11内的天线图案。

采用本实施例所设计的天线结构，射频信号从天线的信号馈点34馈入，经由天线的馈电连接部32、调谐部31、连接装置33与金属边框的121段互联，然后再经由金属边框的121段与金属边框12的接地部分122连接，实现与手机主地的互联。这个回路可以看成是一个Loop天线形式，其能有效覆盖目前移动终端常用的GSM850和GSM900频段，同时，该回路在高频段也会有谐振。Loop天线的工作原理图参见图4所示，其中，43、44分别为Loop天线的信号馈点和地馈点，连接在信号馈点43与地馈点44之间的环路为天线图案部分，地馈点44连接移动终端的主地41。

本实施例将天线的调谐部31设计成U型或者S型曲线耦合部分，该部分对于天线高频段带宽的优化特别重要，不仅可以实现对低频谐振频段的轻松调谐，而且对于高频带宽的优化也非常有用，可以实现天线的宽频覆盖性能。此外，正是由于该调谐部31的存在，才能保证当人手触摸到缝隙13时，整个天线的性能保持良好。究其原因是：由于从天线的信号馈点34到金属边框12的缝隙13处，天线需要经过调谐部31，通过该部分将天线的敏感部分规避到了远离缝隙的位置（即人手不易触及到的区域），故当人手触及到缝隙13处时，天线的谐振不但不会恶化，相反的，谐振实际上反而变得更好了。由此便有效地确保了当人手触及到金属边框12的缝隙13处时，天线仍然具有很好的谐振特性，天线的辐射效率不会下降得太过明显，仍在可控的下降范围以内，保证用户始终具有良好的使用体验。

在本实施例中，所述的馈电连接部32仅作为天线的调谐部31与信号馈点34的连接段使用，可以设计成直线型或者L型，以方便调谐部31与信号馈点34连接为原则。图3所示的天线图案，将调谐部31设计成U型，并针对调谐部31的端点位置以及信号馈点34的布设位置，将馈电连接部32设计成L型，以实现天线调谐部31与信号馈点34的连接。

为了进一步优化天线的高频带宽，本实施例在所述的净空区域11内还设计有寄生天线分支36，参见图3所示，连接天线的地馈点35。所述地馈点35与手机的主地21相连接。所述寄生天线36作为天线的寄生分支，可以设计成任意形状的环绕式图案，两端均与所述的地馈点35连接。由于天线的调谐部31与寄生天线36之间的耦合作用对于高频带宽的优化非常明显，因此，可以通过设计寄生天线36，来对手机天线的高频带宽加以优化。

对于天线的信号馈点34和地馈点35在净空区域11内的布设位置，以信号馈点34和地馈点35均布设在净空区域11的同一半区域内，且该半区域是缝隙13所在的区域为原则，参见图3所示。若缝隙13开设在金属边框12的左侧，则应选择净空区域11的左半边区域布设所述的信号馈点34和地馈点35；若缝隙12开设在金属边框12的右侧，则应选择净空区域11的右半边区域布设所述的信号馈点34和地馈点35。这一设计原则是考虑天线调谐部31的长度是依据天线所要求的辐射频段确定的，在长度确定的情况下若要形成U型或者S型的耦合曲线，显然馈点的布设位置不能距离缝隙13太远，否则，调谐部31趋于拉直，会导致天线的敏感部临近缝隙13的位置，在人手触摸到缝隙13时，对天线的辐射性能产生严重的影响，即出现手持效应。

另外，对于天线的信号馈点34和地馈点35的相对位置关系，以信号馈点34布设在靠近缝隙13的一侧为原则，以方便天线的调谐部31与寄生天线分支36走线，参见图3所示。即，所述天线的信号馈点34在电路板上的布设位置相比地馈点35在电路板上的布设位置应更靠近所述缝隙13的一侧。例如，将天线的信号馈点34和地馈点35布设在同一水平线上，若金属边框12的缝隙13开设在手机的左侧，则信号馈点34应位于地馈点35的左侧；若金属边框12的缝隙13开设在手机的右侧，则信号馈点34应位于地馈点35的右侧，以优化天线性能。

对于布设在净空区域11内的天线部分，无论是天线的调谐部31、馈电连接部32还是寄生天线36部分，都可以设计在机壳上面，也可以做在支架上面，当然，也可以采用冲压技术直接内嵌在机壳中，本实施例对此不进行具体限制。

本实施例通过将手机上的金属边框与手机天线结合，实现了二者之间的良好兼容，通过合理优化金属边框的开缝位置，馈电点的布局位置以及调谐部分的优化设计，从而有效避免了手持效应的影响，确保了天线的辐射效率。本实施例的天线装置结构设计，解决了目前高端***求的金属质感和超薄外形与天线设计原则之间产生的冲突，可以广泛应用在手机、平板电脑等对整机厚度以及金属质感外观有特殊要求的移动终端产品中，以满足该类产品对时尚外观的设计要求。

当然，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 (8)

1.一种移动终端的天线装置，在所述移动终端的侧面设置有金属边框，其特征在于：在所述金属边框上开缝，缝隙处填充有由非导电材质或者非导电混合物形成的填充部；在移动终端的内部形成一块净空区域，所述缝隙连通所述的净空区域；将围绕净空区域的一段金属边框作为天线的一部分，通过连接装置连通天线的调谐部的一端，天线的调谐部的另一端通过馈电连接部与布设在电路板上的信号馈点相连接，围绕净空区域以外部分的金属边框与电路板的地层良好接触，以形成Loop形式的天线图案；天线的地馈点连接电路板的地层；

所述天线的信号馈点和地馈点布设在净空区域靠近所述缝隙的一半区域内，且所述天线的信号馈点在电路板上的布设位置相比地馈点在电路板上的布设位置更靠近所述缝隙的一侧。

2.根据权利要求1所述的移动终端的天线装置，其特征在于：所述围绕净空区域的金属边框由所述的缝隙分成两段，选择长度大的一段金属边框作为所述天线的一部分。

3.根据权利要求2所述的移动终端的天线装置，其特征在于：所述天线的调谐部呈U型曲线或者S型曲线。

4.根据权利要求1所述的移动终端的天线装置，其特征在于：所述馈电连接部呈L型或者直线型。

5.根据权利要求1所述的移动终端的天线装置，其特征在于：所述连接装置为弹片或者pogo-pin连接器，与金属边框内侧临近缝隙的部位相接触。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的移动终端的天线装置，其特征在于：在所述地馈点上连接有寄生天线分支。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的移动终端的天线装置，其特征在于：所述金属边框环绕移动终端的周边布设，所述缝隙开设在移动终端左侧或者右侧的上方或者下方，将电路板上方的整片区域或者下方的整片区域净空并与电路板的地层隔离，形成所述的净空区域。

8.一种移动终端，其特征在于：设置有如权利要求1至7中任一项所述的移动终端的天线装置。