CN103579755B - 天线和用于形成天线的方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于具有金属边框的电子设备的天线和用于形成天线的方法。所述天线包括：辐射部，利用所述电子设备的金属边框来形成；馈电引脚，位于所述辐射部的第一位置上，用于馈送通信信号；接地引脚，位于所述辐射部的第二位置上，用于通过选频电路连接到地。在本发明的技术方案中，通过将电子设备的金属边框作为天线的辐射部分、并利用选频电路来获得所期望的频率带宽，使得电子设备具有良好的金属质感的同时保证了电子设备的天线性能。

Description

天线和用于形成天线的方法

技术领域

本发明涉及通信领域，更具体地，涉及一种天线和用于形成天线的方法。

背景技术

随着移动通信技术的迅猛发展，出现了各种类型的具有通信功能的电子设备，诸如计算机、个人数字助理、智能通信终端等。所述电子设备具有天线以传输信息和数据等。此外，所述电子设备作为用户日常携带的电子产品，其外观设计也为用户所关注。例如，用户对电子设备的厚度和金属质感的要求越来越高，超薄和金属质感成为移动终端设计的一种趋势。因此，不但期望作为移动通信设备的电子设备具有优良的天线性能、还期望该电子设备具有良好的金属质感。

以移动通信设备为例，所述移动通信设备的天线设计通常采用常规的平面倒F天线（PIFA，PlanarInvertedFAntenna）或者单极天线来进行内置天线设计，所述内置天线都容易受全金属后壳的影响，导致天线性能的恶化。为此，一种现有的解决方案是对移动通信设备的全金属后壳做局部掏空处理，以满足天线的辐射性能。然而，这种局部掏空处理降低了移动通信设备的外观设计的美感，且使得移动通信设备的整体金属质感被降低，同时也降低了超薄移动通信设备的结构强度设计。

此外，存在电子设备采用微带馈电缝隙辐射原理的天线设计方案，该天线也存在容易被手握到而使天线性能严重下降的问题，同时微带馈电缝隙也影响电子设备的外观和结构设计。

因此，电子设备的现有天线设计难以在保证天线性能的同时使电子设备具有良好的金属质感。

发明内容

本发明实施例提供了一种天线和用于形成天线的方法，其能够使电子设备具有良好的金属质感的同时保证电子设备的天线性能。

一方面，提供了一种天线，用于具有金属边框的电子设备，所述天线包括：辐射部，利用所述电子设备的金属边框来形成；馈电引脚，位于所述辐射部的第一位置上，用于馈送通信信号；接地引脚，位于所述辐射部的第二位置上，用于通过选频电路连接到地。

优选地，所述馈电引脚可通过天线带宽匹配网络连接到通信信号收发器，从而展宽所述天线的频率带宽。

优选地，所述第一位置和第二位置可以根据所述金属边框的周长、宽度和电导率确定。

优选地，所述天线还包括：附加接地引脚，位于所述辐射部的第三位置上，用于通过附加选频电路与地连接，其中，所述选频电路用于传送第一频率带宽的通信信号，所述附加选频电路用于传送第二频率带宽的通信信号，所述第一频率带宽中的频率高于所述第二频率带宽中的频率。

优选地，所述金属边框可以为四边形，所述第一位置可位于所述金属边框的一个角处，第二位置和第三位置可位于所述金属边框的同一边上。

优选地，与所述接地引脚连接的所述地可以是所述电子设备的电路主板的地。

优选地，所述金属边框可以是全金属边框。

另一方面，提供了一种用于形成天线的方法，用于具有金属边框的电子设备，所述方法包括：利用所述电子设备的金属边框来形成辐射部；在所述辐射部的第一位置上形成馈电引脚，以馈送通信信号；在所述辐射部的第二位置上形成接地引脚；以及将所述接地引脚通过选频电路连接到地。

在本发明实施例的上述天线和用于形成天线的方法的技术方案中，通过将电子设备的金属边框作为天线的辐射部分、并利用选频电路来获得所期望的频率带宽，使得电子设备具有良好的金属质感的同时保证了电子设备的天线性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1图示了根据本发明实施例的天线的结构；

图2图示了根据本发明另一实施例的天线的结构；

图3图示了根据本发明另一实施例中的天线带宽匹配网络的等效电路图；

图4根据本发明实施例的用于形成天线的方法的流程图。

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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

根据本发明实施例的天线是基于环形天线的原理，其可应用于具有金属边框的任何电子设备，例如计算机、个人数字助理、智能通信终端等。以所述电子设备为智能通信终端为例，所述金属边框可以是智能通信终端的外壳中围绕屏幕的金属边框，也可以是智能通信终端的外壳中能够形成环形的其它金属区域。例如，所述金属边框可以是全金属边框。此外，所述电子设备的外壳中用作天线的部分除了可以为金属之外，还可以是任何其它的导体。

图1图示了根据本发明实施例的天线100的结构。

所述天线100包括：辐射部110，利用所述电子设备的金属边框来形成；馈电引脚120，位于所述辐射部的第一位置P1上，用于馈送通信信号；接地引脚130，位于所述辐射部的第二位置P2上，用于通过选频电路131连接到地。

所述辐射部110是利用所述电子设备的金属边框来形成的，用于辐射由馈电引脚120馈送的通信信号。因为该辐射部110是利用电子设备的金属边框形成，即是电子设备的金属外壳的一部分，所以该辐射部不受金属外壳的遮挡影响。此外，由金属边框形成的该辐射部满足了电子设备的外观设计和结构设计的金属质感要求，尤其适合于要求金属质感的电子设备。根据本发明的天线将金属边框的不利影响变为有利天线性能辐射，具有很好的天线辐射效率和性能并且使电子设备具有良好的金属质感。

所述馈电引脚120位于所述辐射部110的第一位置P1上，用于馈送通信信号。在图1中，为了清楚，将馈电引脚120图示为从所述第一位置P1引出的引脚。在具体的使用，该馈电引脚120与第一位置P1的距离可根据设计需要适当调整。所述馈电引脚120将电子设备中处理的通信信号馈送到所述辐射部110来辐射，以进行通信。

所述接地引脚130位于所述辐射部的第二位置P2上，用于通过选频电路131连接到地132。所述地132可以是所述电子设备的电路主板的地。所述选频电路131可以是带通滤波器，用于从辐射部110可以辐射的频率带宽信号中过滤出期望的通信带宽的信号。在具体的实践中，可以根据天线所辐射的信号的不同来选择合适带宽的选频电路。利用该选频电路131，可以灵活地调节通信信号的频率带宽，降低了设计难度，并且增加了天线的适用范围。

此外，所述第一位置P1和第二位置P2可以根据所述金属边框的长度、宽度和电导率来设置。在具体的实践中，可以结合天线的工作频带和电子设备的外观设计，来优化所述馈电引脚120的第一位置、和接地引脚130的第二位置P2。

在本发明实施例的上述天线中，通过将电子设备的金属边框作为天线的辐射部分、并利用选频电路来获得所期望的频率带宽，使得电子设备具有良好的金属质感的同时保证了电子设备的天线性能。

在具体的应用中，可以根据天线的工作频带和电子设备的外观和结构设计对上述的天线进行如下的变化和修改。下面结合图2和图3进行说明。

图2图示了根据本发明另一实施例的天线200的结构。

在该图2中，辐射部210、馈电引脚220、接地引脚230和选频电路231与图1中所示的辐射部110、馈电引脚120、接地引脚130和选频电路131相同。这里不再详述。

图2中的天线200与图1中的天线100的区别主要有以下两个。一个区别在于：该天线200还包括附加接地引脚240，位于所述辐射部的第三位置上P3，用于通过附加选频电路241与地连接，其中，所述选频电路231用于传送第一频率带宽的通信信号，所述附加选频电路241用于传送第二频率带宽的通信信号，所述第一频率带宽中的频率高于所述第二频率带宽中的频率。以电子设备为智能通信终端为例，所述金属边框为四边形，所述第一位置P1可位于所述金属边框的一个角处，第二位置P2和第三位置P3可位于所述金属边框的同一边上。该所述一位置P1、第二位置P2和第三位置P3可根据所述金属边框的周长、宽度和电导率来确定。另一个区别在于：所述天线200中的所述馈电引脚220通过天线带宽匹配网络250连接到通信信号收发器，从而展宽所述天线的频率带宽。要注意，在进行天线设计时，可以根据需要采用图2与图1的上述两个区别中的任一个或二者。

所述附加接地引脚240和附加选频电路241用于增加天线的频率带宽。在当前的通信领域中，天线的通信带宽要求逐渐增加，从先前的双频增加到第三代移动通信技术中的五频（824-960MHz、1710-2170MHz），甚至更多。所述附加接地引脚240、附加选频电路241与辐射部210和馈电引脚220形成了频率低于第一频率带宽的第二频率带宽（低频带宽），以满足多频段的通信需要。

当要传送第一频率带宽（高频带宽）的通信信号时，接地引脚230通过选频电路231与电子设备的电路主板的地相通，而附加选频电路241使得附加接地引脚240与电子设备的电路主板的地隔离，从而不传送第二频率带宽（低频带宽）的通信信号。此时，馈电引脚220、辐射部210、接地引脚230、选频电路231和地形成环形天线的第一频率带宽（高频带宽）的通路。当要传送第二频率带宽（低频带宽）的通信信号时，附加接地引脚240通过附加选频电路241与电子设备的电路主板的地相通，而选频电路231使得接地引脚230与电子设备的电路主板的地隔离，从而不传送第一频率带宽（高频带宽）的通信信号。此时，馈电引脚220、辐射部210、附加接地引脚240、附加选频电路241和地形成环形天线的第二频率带宽（低频带宽）的通路。这样，天线200具有了第一频率带宽（高频带宽）和第二频率带宽（低频带宽）的工作特性，满足了电子设备的天线的多频段工作的需求。要注意，在天线中还可以设置多个的附加接地引脚240与相应的附加选频电路241，以提供更多的通信频带。

在图2中，馈电引脚220通过天线带宽匹配网络250连接到电子设备的通信信号收发器，从而展宽所述天线的频率带宽。所述天线带宽匹配网络250具有展宽天线的通信带宽的作用。因此，当用户手握电子设备的外壳而导致天线的工作频率发生偏移时，由于利用天线带宽匹配网络250展宽了天线的频率带宽，偏移后的工作频率会仍然处于天线的频率带宽中，从而避免了由于频率偏移导致的天线性能下降。

作为示例，可以使用M型天线匹配网络作为所述天线带宽匹配网络250。图3图示了M型天线匹配网络的等效电路图。在图3中，电感器件L1、电容器件C1、电感器件L2可用于天线的低频频段（例如，所述第二频率带宽）的阻抗匹配优化，以展宽低频频段的天线带宽、谐振深度和天线辐射效率；电感器件L3和电容器件C2用于进行天线的高频频段（例如，所述第一频率带宽）的阻抗匹配优化，以展宽高频频段的天线带宽、谐振深度和天线辐射效率。

当接收信号时，通信信号通过本发明的形成环形天线的金属边框进入天线带宽匹配网络250，然后再进入通信信号收发器进行接收处理；当发送信号时，通过通信信号收发器将信号传输到天线带宽匹配网络250，然后再通过金属边框辐射出去，从而实现了通信信号的正常收发。利用所述天线带宽匹配网络250实现天线的带宽展宽目的，降低用户实际使用情况下的天线频率偏移对天线性能的影响，实现天线的最佳信号接收和发射。

要注意，图3中的M型天线匹配网络仅仅是示意性的。在具体应用中，可根据天线的通信频带的数目和频率来选择其它的天线带宽匹配网络。

在图2所示的根据本发明的天线中，基于环形天线设计原理采用金属边框作为天线辐射本体，结合天线馈电引脚和馈地引脚的位置选择和选频电路的优化设计，和/或结合天线带宽匹配网络来展宽天线的各个频段的工作带宽，达到多频天线设计的目的，并克服了由于手握导致的天线性能严重下降的问题。

图4根据本发明实施例的用于形成天线的方法400的流程图。该用于形成天线的方法400应用于具有金属边框的任何电子设备。所述方法400包括：利用所述电子设备的金属边框来形成辐射部（S410）；在所述辐射部的第一位置上形成馈电引脚，以馈送通信信号（S420）；在所述辐射部的第二位置上形成接地引脚（S430）；以及将所述接地引脚通过选频电路连接到地（S440）。

在S410中，利用所述电子设备的金属边框来形成辐射部。该辐射部用于辐射通信信号。所述金属边框可以是电子设备的外壳中围绕屏幕的金属边框，也可以是所述外壳中能够形成环形的其它金属区域。该金属边框例如可以是全金属边框。因为辐射部是利用电子设备的金属边框（即金属外壳的一部分）形成，所以该辐射部不受金属外壳的遮挡影响。此外，由金属边框形成的该辐射部满足了电子设备的外观设计和结构设计的金属质感要求，尤其适合于要求金属质感的电子设备。因此，将金属边框的不利影响变为有利天线性能辐射，具有很好的天线辐射效率和性能并且具有良好的金属质感。

在S420中，所述辐射部的第一位置上形成馈电引脚，以馈送通信信号。所述馈电引脚将在电子设备中处理的通信信号馈送到所述辐射部110进行辐射，以进行通信。此外，如前所述，该馈电引脚可通过天线带宽匹配网络连接到通信信号收发器，从而展宽所述天线的频率带宽。天线带宽匹配网络具有展宽天线的通信带宽的作用。因此，当用户手握电子设备的外壳而导致天线的工作频率发生偏移时，由于利用天线带宽匹配网络展宽了天线的频率带宽，偏移后的工作频率会仍然处于天线的频率带宽中，从而避免了由于频率偏移导致的天线性能下降。天线带宽匹配网络的结构可以参见图3的图示以及结合图3进行的描述。

在S430中，在所述辐射部的第二位置上形成接地引脚。所述第二位置以及S420中的第一位置可根据金属边框的周长、宽度和电导率来确定。在具体的应用中，可以结合天线的工作频带和电子设备的外观设计，来优化设置第一位置、和第二位置P2。

在S440中，将所述接地引脚通过选频电路连接到地。所述地可以是电子设备的电路主板的地。所述选频电路可以是带通滤波器，用于从辐射部110可以辐射的频率带宽信号中过滤出期望的通信带宽的信号。利用该选频电路，可以灵活地调节通信信号的频率带宽，降低了设计难度，并且增加了天线的应用灵活性。

在本发明实施例的上述用于形成天线的方法中，通过将电子设备的金属边框作为天线的辐射部分、并利用选频电路来获得所期望的频率带宽，使得电子设备具有良好的金属质感的同时保证了电子设备的天线性能。

可选地，为了增加天线的频率带宽，所述用于形成天线的方法400还可以包括：在所述辐射部的第三位置上形成附加接地引脚；和将所述附加接地引脚通过附加选频电路连接到地，其中，所述选频电路用于传送第一频率带宽的通信信号，所述附加选频电路用于传送第二频率带宽的通信信号，所述第一频率带宽中的频率高于所述第二频率带宽中的频率。

所述附加接地引脚、附加选频电路与辐射部和馈电引脚形成了第二频率带宽（低频带宽）的信号通路；馈电引脚、辐射部、接地引脚、选频电路和地形成环形天线的第一频率带宽（高频带宽）的通路，从而满足了电子设备的天线的多频段工作的需求。要注意，在天线中还可以设置多个的附加接地引脚与相应的附加选频电路，以提供更多的通信频带。

作为各个引脚的设计示例，可以将第一位置设置在四边形的金属边框的一个角处，将第二位置和第三位置设置在所述金属边框的同一边上。该所述一位置、第二位置和第三位置可根据所述金属边框的周长、宽度和电导率来确定。

在本发明实施例的上述用于形成天线的方法中，通过将电子设备的金属边框作为天线的辐射部分、并利用选频电路来获得所期望的频率带宽，使得电子设备具有良好的金属质感的同时保证了电子设备的天线性能。通过设置附加接地引脚和附加选频电路，使天线具有多个通信频段，满足了电子设备的天线的多频段工作的需求。通过利用天线带宽匹配网络连接馈电引脚和通信信号，展宽天线的各个频段的工作带宽，并克服了由于手握导致的天线性能严重下降的问题。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的用于形成天线的方法中所涉及的步骤的具体实现，可以参考前述装置实施例中的图示和操作，在此不再赘述。此外，上述方法实施例中的部分步骤可以进行重新组合，或可以改变部分步骤之前的执行顺序。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种环形天线，用于具有金属边框的电子设备，所述环形天线包括：

辐射部，利用所述电子设备的金属边框来形成，该金属边框是电子设备的外壳中能够形成环形的金属区域；

馈电引脚，位于所述辐射部的第一位置上，用于馈送通信信号；

接地引脚，位于所述辐射部的第二位置上，用于通过选频电路连接到地。

2.根据权利要求1的天线，其中，所述馈电引脚通过天线带宽匹配网络连接到通信信号收发器，从而展宽所述天线的频率带宽。

3.根据权利要求1的天线，其中，所述第一位置和第二位置是根据所述金属边框的周长、宽度和电导率来确定的。

4.根据权利要求1的天线，还包括：

附加接地引脚，位于所述辐射部的第三位置上，用于通过附加选频电路与地连接，

其中，所述选频电路用于传送第一频率带宽的通信信号，所述附加选频电路用于传送第二频率带宽的通信信号，所述第一频率带宽中的频率高于所述第二频率带宽中的频率。

5.根据权利要求4的天线，其中，所述金属边框为四边形，所述第一位置位于所述金属边框的一个角处，第二位置和第三位置位于所述金属边框的同一边上。

6.根据权利要求1的天线，其中，与所述接地引脚连接的所述地是所述电子设备的电路主板的地。

7.根据权利要求1的天线，其中，所述金属边框是全金属边框。

8.一种用于形成环形天线的方法，用于具有金属边框的电子设备，所述方法包括：

利用所述电子设备的金属边框来形成辐射部，该金属边框是电子设备的外壳中能够形成环形的金属区域；

在所述辐射部的第一位置上形成馈电引脚，以馈送通信信号；

在所述辐射部的第二位置上形成接地引脚；以及

将所述接地引脚通过选频电路连接到地。

9.根据权利要求8的方法，其中，所述馈电引脚通过天线带宽匹配网络连接到通信信号收发器，从而展宽所述天线的频率带宽。

10.根据权利要求8的方法，其中，所述第一位置和第二位置是根据所述金属边框的周长、宽度和电导率来确定的。

11.根据权利要求8的方法，还包括：

在所述辐射部的第三位置上形成附加接地引脚；和

将所述附加接地引脚通过附加选频电路连接到地，

其中，所述选频电路用于传送第一频率带宽的通信信号，所述附加选频电路用于传送第二频率带宽的通信信号，所述第一频率带宽中的频率高于所述第二频率带宽中的频率。

12.根据权利要求11的方法，其中，所述金属边框为四边形，所述第一位置位于所述金属边框的一个角处，第二位置和第三位置位于所述金属边框的同一边上。

13.根据权利要求8的方法，其中，与所述接地引脚连接的所述地是所述电子设备的电路主板的地。

14.根据权利要求8的方法，其中，所述金属边框是全金属边框。