CN104885296A - 环形天线及移动终端 - Google Patents

Abstract

一种环形天线，设置于移动终端内，所述移动终端包括覆盖或部分覆盖环形天线的金属后盖，环形天线包括馈电匹配电路、接地电路及辐射部，所述辐射部连接于所述馈电匹配电路与所述接地电路之间，所述辐射部呈对称的环形结构，所述接地电路包括开关元件及第一电感，开关元件及第一电感并联于地与辐射部之间，馈电匹配电路包括馈电端和可调电容，可调电容连接于馈电端与辐射部之间，馈电匹配电路用于调节环形天线的阻抗匹配，接地电路用于调节环形天线的谐振频率。本发明还提供一种移动终端。本发明移动终端在使用金属后盖的情况下，环形天线依然能够进行LTE全频段带宽的覆盖，并具有良好的辐射效率。

Description

一 一 环形天线及移动终端

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种环形天线及包括所述环形天 线的移动终端。 背景技术

移动终端越来越薄， 金属越来越多， 频段越来越密， 这些趋势都给天线设 计带来了极大的挑战。 一般情况下， 移动终端需要在背盖处设置天线， 如果天 线被金属盖覆盖， 天线的效率就会受损， 现在技术中， 采用金属结合陶瓷的背 盖， 利用陶瓷材料覆盖天线， 保证天线的性能。 带有全金属背盖移动终端的天 线设计是难中之难， 目前尚无较好的解决方案。

因此， 设计一种应用于包括全金属盖的移动终端的天线为业界发展的需 要。 发明内容

本发明实施例提供了一种环形天线及移动终端，用于提供一种能够应用于 包括全金属盖的移动终端的环形天线。

一方面， 本发明提供了一种环形天线， 设置于移动终端内， 所述移动终端 包括金属后盖，所述金属后盖覆盖或部分覆盖所述环形天线，所述环形天线包 括馈电匹配电路、接地电路及辐射部， 所述辐射部连接于所述馈电匹配电路与 所述接地电路之间， 所述辐射部呈对称或近似于对称的环形结构， 所述接地电 路包括开关元件及第一电感，所述开关元件及所述第一电感并联后接于地与所 述辐射部之间， 所述馈电匹配电电路包括馈电端和可调电容， 所述可调电容连 接于所述馈电端与所述辐射部之间，所述馈电匹配电路用于调节所述环形天线 的阻抗匹配， 所述接地电路用于调节所述环形天线的谐振频率。

其中， 所述馈电匹配电路还包括第二电感和第三电感， 所述第二电感连接 于所述馈电端与所述可调电容之间，所述第三电感连接于所述可调电容与地之 间。

其中， 所述移动终端包括电路板， 所述馈电匹配电路及所述接地电路布局 于所述电路板上。 - - 其中，所述馈电匹配电路及所述接地电路并排设置在靠近所述电路板的一 个边缘的位置处。

其中， 所述金属后盖电连接至所述电路板的地。

其中， 所述辐射部呈立体状， 并包括第一辐射段、 第二辐射段、 第三辐射 段、 第四辐射段及第五辐射段， 所述第一辐射段、 所述第二辐射段、 所述第三 辐射段、所述第四辐射段及所述第五辐射段按序依次相连接， 所述移动终端包 括底面、 一对侧面及前面， 所述移动终端呈六面体结构， 所述前面用于设置所 述移动终端的屏幕， 所述底面连接于所述前面与所述金属后盖之间， 所述对侧 面分别位于所述底面的两侧且连接于所述前面与所述金属后盖之间，所述第一 辐射段与所述第五辐射段结构相同且均位于所述移动终端的底面，所述第二辐 射段与所述第四辐射段分别位于所述对侧面上，所述第三辐射段位于所述移动 终端的前面。

其中， 所述辐射部形成于绝缘介质上， 所述绝缘介质固定于所述移动终端 的外壳， 所述绝缘介质呈长方体结构或形状相似的多面体结构， 所述辐射部在 所述绝缘介质的四个相邻的端面上延伸。

另一方面， 本发明还提供一种移动终端， 包括金属后盖及环形天线， 所述 金属后盖覆盖或部分覆盖所述环形天线， 所述环形天线包括馈电匹配电路、接 地电路及辐射部， 所述辐射部连接于所述馈电匹配电路与所述接地电路之间， 所述辐射部呈对称或近似于对称的环形结构，所述接地电路包括开关元件及第 一电感， 所述开关元件及所述第一电感并联于地与所述辐射部之间， 所述馈电 匹配电电路包括馈电端和可调电容，所述可调电容连接于所述馈电端与所述辐 射部之间， 所述馈电匹配电路用于调节所述环形天线的阻抗匹配， 所述接地电 路用于调节所述环形天线的谐振频率。

其中， 所述馈电匹配电路还包括第二电感和第三电感， 所述第二电感连接 于所述馈电端与所述可调电容之间，所述第三电感连接于所述可调电容与地之 间。

其中， 所述移动终端还包括电路板，所述馈电匹配电路及所述接地电路布 局于所述电路板上面。

其中，所述馈电匹配电路及所述接地电路并排设置在靠近所述电路板的一 个边缘的位置处。 - - 其中， 所述金属后盖电连接至所述电路板的地。

其中， 所述辐射部呈立体状， 并包括第一辐射段、 第二辐射段、 第三辐射 段、 第四辐射段及第五辐射段， 所述第一辐射段、 所述第二辐射段、 所述第三 辐射段、所述第四辐射段及所述第五辐射段按序依次相连接， 所述移动终端包 括底面、 一对侧面及前面， 所述移动终端呈六面体结构， 所述前面用于设置所 述移动终端的屏幕， 所述底面连接于所述前面与所述金属后盖之间， 所述对侧 面分别位于所述底面的两侧且连接于所述前面与所述金属后盖之间，所述第一 辐射段与所述第五辐射段结构相同且均位于所述移动终端的底面，所述第二辐 射段与所述第四辐射段分别位于所述对侧面上，所述第三辐射段位于所述移动 终端的前面。

其中， 所述辐射部形成于绝缘介质上， 所述绝缘介质固定于所述移动终端 的外壳， 所述绝缘介质呈长方体结构或形状相似的多面体结构， 所述辐射部在 所述绝缘介质的四个相邻的端面上延伸。

相较于现有技术， 本发明提供的环形天线及移动终端，移动终端包括金属 后盖， 所述金属后盖覆盖或部分覆盖所述环形天线， 通过环形天线的配置， 能 够保证移动终端在使用全金属后盖的基 上，所述环形天线依然能够进行 LTE 全频段带宽的覆盖， 并具有良好的辐射效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例中所需要使用的附图作筒单地介绍，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他的附图。

图 1为本发明一种实施方式中移动终端的示意图。

图 为本发明的移动终端内电路板与环形天线及金属后盖之间位置关系 的示意图。

图 3为本发明一种实施方式中的环形天线的辐射部的示意图。

图 4为本发明一种实施方式中的环形天线的辐射部的示意图。

图 5为本发明一种实施方式中的环形天线的平面示意图。 - - 图 6为环形天线的频率与反射系数关系图。

图 7为环形天线的频率与辐射效率关系图。 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作出创造 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。

请参阅图 1及图 2, 本发明提供一种移动终端 100及环形天线 10,移动终 端 100可以为移动电话、平板电脑或个人数字助理等电子装置。本发明的移动 终端 100包括金属后盖 20, 所述金属后盖 20全部由金属材质制成， 且为一体 式结构覆盖或部分覆盖移动终端 100的背面。 本发明的环形天线 10位于移动 终端 100底部的前端面， 即， 移动终端 100的显示屏幕所在面的一个边缘处。 因此， 所述金属后盖 20覆盖或部分覆盖所述环形天线 10, 也就是说， 环形天 线 10在金属后盖 20上的垂直投影落入金属后盖 20范围内， 得以实现在移动 终端 100上使用全金属后盖或部分金属 20。

请参阅图 3、 图 4及图 5, 所述环形天线 10包括馈电匹配电路 12、 接地 电路 14及辐射部 16, 所述辐射部 16连接于所述馈电匹配电路 12与所述接地 电路 14之间， 所述辐射部 16呈对称或近似于对称的环形结构， 所述接地电路 14包括开关元件 D及第一电感 L3, 所述开关元件 D及所述第一电感 L3并联 于地与所述辐射部 16之间，所述馈电匹配电电路 12包括馈电端 122和可调电 容 C1 , 所述可调电容 C1连接于所述馈电端 122与所述辐射部 16之间， 所述 馈电匹配电路 12用于调节所述环形天线 10的阻抗匹配， 所述接地电路 14用 于调节所述环形天线 10的谐振频率。 一种实施方式中， 开关元件 D为二极管 或电控开关。

电流从馈电匹配电路 12端流入环形天线 10, 因此， 馈电匹配电路 12端 具有较大的电流。 环形天线 10的最低模式覆盖天线的 LTE低频段， 其电流流 经辐射部 16的过程为： 电流逐渐减小， 直至电流为零， 然后电流再逐渐增加， 从辐射部 16流至接地电路 14时， 电流变大， 得到较大的接地电流。 由于辐射 部 16呈对称或近似于对称的环形结构， 在辐射部 16的中心位置处电流为零。 - - 因此， 本发明环形天线 10的低频谐振长度为二分之一波长， 较常用的 IFA、 PIFA、 Monopole天线（四分之一波长天线 )的辐射口径大， 低频辐射效率高。 环形天线 10的高次模， 包括一个波长， 一个半波长， 两个波长和两个半波长 等模式可覆盖天线的 LTE高频段。

本发明提供的馈电匹配电路 12及接地电路 14能够调节所述环形天线 10 的低频谐振频率和高低频阻抗匹配， 提高了环形天线 10的频宽。

所述馈电匹配电路 12包括所述馈电端 122、 所述可调电容 Cl、 第二电感 L2及第三电感 L1 , 所述第二电感 L2连接于所述馈电端 122与所述可调电容 C1之间， 所述第三电感 L1连接于所述可调电容 C1与地之间。 具体而言， 可 调电容 C1包括第一端和第二端， 可调电容 C1的第一端连接至第二电感 L2, 可调电容 C1的第二端连接至辐射部 16,第二电感 L1连接于第二端与地之间。 通过馈电匹配电路 12的可调电容 C1来调节环形天线 10的频率， 方便操作， 易于实现调节功能。

所述移动终端 100包括电路板 30, 所述馈电匹配电路 12及所述接地电路 14布局于所述电路板 30上。 所述馈电匹配电路 12及所述接地电路 14在电路 板 30上的位置可以根据具体的电路板 30的布局结构进行配置，可以放在电路 板 30上任意的位置， 通过电路板 30直线将馈电匹配电路 12及所述接地电路 14连接至辐射部 16。 本实施方式中， 所述馈电匹配电路 12及所述接地电路 14并排设置在靠近所述电路板 30的一个边缘的位置处， 这样的布局能够缩短 馈电匹配电路 12及所述接地电路 14分别与辐射部 16之间的距离， 从而降低 环形天线 10的损耗。 综上所述。本发明利用电路板 30边缘的空间设计馈电匹 配电路 12及接地电路 14,且环形天线 10的辐射部 16在电路板 30的外部（也 就是说辐射部 16没有被承载于电路板 30上 ), 这样的设计能够有效节约移动 终端 100的空间， 有利于产品轻薄化的发展。 其它实施方式中， 也可以将辐射 部 16承载于电路板 30的绝缘层上， 也就是说承载辐射部 16的部分电路板 30 无金属层。

所述金属后盖 20电连接至所述电路板 30的地。 电路板 30与金属后盖 20 之间存在空隙， 空隙形成谐振腔， 会影响移动终端 100内部的天线（包括本发 明提供的环形天线 10 )的性能， 本发明通过金属后盖 20接地能够减小电路板 30与金属后盖 20之间存在的空隙对环形天线 10的影响。 金属后盖 20接地的 - - 方式包括： 在金属后盖 20内表面空调接地脚，接地脚延伸至与电路板 30的地 接触； 或者在金属后盖 20与电路板 30的地之间设置接地弹片。

所述辐射部 16呈立体状， 并包括第一辐射段 161、 第二辐射段 162、 第三 辐射段 163、 第四辐射段 164及第五辐射段 165, 所述第一辐射段 161、 第二 辐射段 162、 第三辐射段 163、 第四辐射段 164及第五辐射段 165按序依次相 连接， 所述移动终端 100包括底面、 一对侧面及前面， 所述移动终端 100呈六 面体结构， 所述前面用于设置所述移动终端 100的屏幕， 所述底面连接于所述 前面与所述金属后盖 20之间， 所述对侧面分别位于所述底面的两侧， 且连接 于所述前面与所述金属后盖 20之间。 所述第一辐射段 161与所述第五辐射段 165结构相同且均位于所述移动终端 100的底面， 所述第二辐射段 162与所述 第四辐射段 164分别位于所述对侧面上，所述第三辐射段 163位于所述移动终 端 100的前面。辐射部 16分布在四个不同的平面上，充分利用了移动终端 100 底部空间， 提高了环形天线 10的辐射性能。 当环形天线 10所在的移动终端 100的部分被手握住时， 环形天线 10的左右手辐射性能得到平衡和一致。 具 体而言， 本发明提供的环形天线 10为对称或近似于对称的结构， 对称位置的 电流分布和辐射特性相同， 若左手握住移动终端 100的环形天线 10的位置和 右手握住移动终端 100的环形天线 10的位置相对称的话，对环形天线 10的性 能影响也一致， 因此环形天线 10的左右手辐射性能得到平衡和一致。

所述辐射部 16形成于绝缘介质 40上，所述绝缘介质固定于所述移动终端 100的外壳， 所述绝缘介质也可以固定于所述移动终端 100内的主板上。 所述 绝缘介质 40呈长方体结构或形状相似的六面体结构，所述辐射部 16在所述绝 缘介质 40的四个相邻的端面上延伸。所述绝缘介质 40可以为实质结构， 例如 绝缘塑胶块。 所述绝缘介质 40也可以为空气， 绝缘介质 40为空气时， 相当于 辐射部 16处于悬空状态。

本发明提供的环形天线 10, 低频的两个谐振可覆盖 700至 960 MHz, 而在 高频的三个谐振可覆盖 1710至 2690 MHz , 如图 6及图 7所示。

曲线 A1代表： 开关元件 D断开 （或二极管不导通）， 环形天线 10上的电流 通过第一电感 L3到地（第一电感 L3的值为 6nH ), 匹配位的可调电容 C1工作在 Cl=2.1pF状态， 此时环形天线 10低频工作在 700M频段， 高频覆盖 1500M频段， 但 1710M~2690M部分频段不能覆盖。 曲线 A2代表： 开关元件 D闭合（或二极管导通）， 此时第一电感 L3短路， 电流流经开关元件 D到地， 匹配位的可调电容工作在 Cl=2.1pF状态， 此时环形 天线 10低频工作在 800M频段， 高频覆盖 1710~2690M频段。

曲线 A3代表： 开关元件 D闭合（或二极管导通）， 此时第一电感 L3短路， 电流流经开关元件 D到地， 匹配位的可调电容工作在 Cl=3pF状态， 此时环形天 线 10低频工作在 900M频段， 高频覆盖 1710~2690M频段。

这样通过开关元件 D的闭合或断开， 及匹配位的可调电容 C1的变化， 环形 天线 10可覆盖低频 698~960M, 高频 1500M及 1710~2690M的频段， 即实现 LTE 高低频全频段的覆盖。

以上对本发明实施例所提供的一种环形天线及一种移动终端进行了详细 介绍， 本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述， 以上实 施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想； 同时，对于本领域 的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改 变之处， 综上所述， 本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (11)

1. 权 利 要 求

   1. 一种环形天线， 设置于移动终端内， 所述移动终端包括金属后盖， 其 特征在于， 所述金属后盖覆盖或部分覆盖所述环形天线，所述环形天线包括馈 电匹配电路、接地电路及辐射部， 所述辐射部连接于所述馈电匹配电路与所述 接地电路之间， 所述辐射部呈对称的环形结构， 所述接地电路包括开关元件及 第一电感， 所述开关元件及所述第一电感并联于地与所述辐射部之间， 所述馈 电匹配电电路包括馈电端和可调电容，所述可调电容连接于所述馈电端与所述 辐射部之间， 所述馈电匹配电路用于调节所述环形天线的阻抗匹配， 所述接地 电路用于调节所述环形天线的谐振频率。
2. 2. 如权利要求 1 所述的环形天线， 其特征在于， 所述馈电匹配电路还包 括第二电感和第三电感， 所述第二电感连接于所述馈电端与所述可调电容之 间， 所述第三电感连接于所述可调电容与地之间。
3. 3. 如权利要求 1 所述的环形天线， 其特征在于， 所述移动终端包括电路 板， 所述馈电匹配电路及所述接地电路布局于所述电路板上。
4. 4. 如权利要求 3所述的环形天线， 其特征在于， 所述馈电匹配电路及所 述接地电路并排设置在靠近所述电路板的一个边缘的位置处。
5. 5. 如权利要求 3所述的环形天线， 其特征在于， 所述金属后盖连接至所 述电路板的地。 6. 如权利要求 1至权利要求 5任意一项所述的环形天线， 其特征在于， 所述辐射部呈立体状， 并包括第一辐射段、 第二辐射段、 第三辐射段、 第四辐 射段及第五辐射段， 所述第一辐射段、 所述第二辐射段、 所述第三辐射段、 所 述第四辐射段及所述第五辐射段按序依次相连接， 所述移动终端包括底面、一 对侧面及前面， 所述移动终端呈六面体结构， 所述前面用于设置所述移动终端 的屏幕， 所述底面连接于所述前面与所述金属后盖之间， 所述对侧面分别位于 所述底面的两侧且连接于所述前面与所述金属后盖之间，所述第一辐射段与所 述第五辐射段结构相同且均位于所述移动终端的底面，所述第二辐射段与所述 第四辐射段分别位于所述对侧面上， 所述第三辐射段位于所述移动终端的前 面。
6. 7. 如权利要求 1至权利要求 5任意一项所述的环形天线， 其特征在于， 所述辐射部形成于绝缘介质上， 所述绝缘介质固定于所述移动终端的外壳， 所 述绝缘介质呈长方体结构 ,所述辐射部在所述绝缘介质的四个相邻的端面上延 伸。
7. 8. 一种移动终端， 包括金属后盖及环形天线， 其特征在于， 所述金属后 盖覆盖或部分覆盖所述环形天线， 所述环形天线包括馈电匹配电路、接地电路 及辐射部， 所述辐射部连接于所述馈电匹配电路与所述接地电路之间， 所述辐 射部呈对称的环形结构，所述接地电路包括开关元件及第一电感， 所述开关元 件及所述第一电感并联后接于地与所述辐射部之间，所述馈电匹配电电路包括 馈电端和可调电容，所述可调电容连接于所述馈电端与所述辐射部之间， 所述 馈电匹配电路用于调节所述环形天线的阻抗匹配 ,所述接地电路用于调节所述 环形天线的谐振频率。 9. 如权利要求 8所述的移动终端， 其特征在于， 所述馈电匹配电路还包 括第二电感和第三电感， 所述第二电感连接于所述馈电端与所述可调电容之 间， 所述第三电感连接于所述可调电容与地之间。
8. 10. 如权利要求 8所述的移动终端， 其特征在于， 所述移动终端还包括电 路板， 所述馈电匹配电路及所述接地电路布局于所述电路板上。
9. 11. 如权利要求 10所述的移动终端， 其特征在于， 所述馈电匹配电路及 所述接地电路并排设置在靠近所述电路板的一个边缘的位置处。 12. 如权利要求 11 所述的移动终端， 其特征在于， 所述金属后盖电连接 至所述电路板的地。
10. 13. 如权利要求 8至权利要求 12任意一项所述的移动终端， 其特征在于， 所述辐射部呈立体状， 并包括第一辐射段、 第二辐射段、 第三辐射段、 第四辐 射段及第五辐射段， 所述第一辐射段、 所述第二辐射段、 所述第三辐射段、 所 述第四辐射段及所述第五辐射段按序依次相连接， 所述移动终端包括底面、一 对侧面及前面， 所述移动终端呈六面体结构， 所述前面用于设置所述移动终端 的屏幕， 所述底面连接于所述前面与所述金属后盖之间， 所述对侧面分别位于 所述底面的两侧且连接于所述前面与所述金属后盖之间，所述第一辐射段与所 述第五辐射段结构相同且均位于所述移动终端的底面，所述第二辐射段与所述 第四辐射段分别位于所述对侧面上， 所述第三辐射段位于所述移动终端的前 面。
11. 14. 如权利要求 8至权利要求 12任意一项所述的移动终端， 其特征在于， 所述辐射部形成于绝缘介质上， 所述绝缘介质固定于所述移动终端的外壳， 所 述绝缘介质呈长方体结构，所述辐射部在所述绝缘介质的四个相邻的端面上延 伸。