CN105006647B - 复合型4g金属环天线 - Google Patents
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Abstract
一种复合型4G金属环天线，属于无线通讯技术领域。包括本体；天线支架，其设在本体的容纳腔内；金属环，其设在本体的四周侧壁上且在对应本体顶部的位置间隔开设第一缺口和第二缺口，第一缺口和第二缺口将金属环分隔成第一环段、第二环段以及第三环段；第一天线单元，第一天线单元与第一环段连接；第二天线单元，第二天线单元与第三环段连接；第一延伸天线单元，第一延伸天线单元与第一环段连接；第二延伸天线单元。优点：能够集GPS、WIFI、Bluetooth、LTE-4G以及CDMA于一体，解决了天线之间的隔离度问题，降低了天线干扰，提高了手机的通话质量以及无线通信功能；整体结构简单合理，能够节约手机内部空间。
Description
技术领域
本发明属于无线通讯技术领域，具体涉及一种复合型4G金属环天线。
背景技术
当前信息技术的蓬勃发展，人们对电子产品的需求越来越多样化，金属质感的手机已成为最受欢迎的主流设计，如IPHONE6、华为P7、联想X3等。天线作为通过无线电波收发无线电信号的部件，无疑是无线通信装置中最重要的组件之一，天线性能直接影响无线通信***性能的优劣。为了满足用户对手机的功能需求，同时也随着3G/4G技术的日益发展及智能手机的普及，手机除了具备最初的基本通话功能外，还具有了WIFI（英文全称为：WirelessFidelity，中文名称为：无线保真）、Bluetooth（蓝牙）、GPS(英文全称为：GlobalPositioningSystem，中文名称为：全球定位***)、CDMA(英文全称为：CodeDivisionMultipleAccess，中文名称为：码分多止)、LTE（英文名称为：LongTermEvolution，中文名称为：长期演进）-4G（英文全称为：the4thGenerationmobilecommunicationtechnology，中文名称为：***移动通信技术）等多种无线通信功能，为此，手机需要增加天线数量以实现多频信号的收发。
由于受到多功能、大屏幕、轻薄化的发展趋势以及手机外壳封装等因素的限制，天线所能占用的手机空间越来越小，这为手机天线的设计增加了很多难度，传统天线设计的思路已无法满足需求。如何在有限的空间里设计出频率可调的天线成为了当今手机天线的发展方向。主流手机品牌公司如苹果、HTC、华为等提出的新的手机天线设计方案是，利用手机金属壳或者金属边框来满足射频性能的需求。在常规的金属天线设计方案中，GPS天线、WIFI天线、Bluetooth天线以及LTE-4G天线是分开设计的，并选择隔离度较好的状态来降低天线间的干扰，若是在此基础上再兼容CDMA天线，则从技术层面而言将更难解决各天线之间的隔离度问题,甚至需要压缩硬件布局或者通过ID（英文全称为：IndustrialDesign，中文名称为：工业设计）设计以满足天线辐射的性能。
鉴于上述已有技术，有必要对现有的手机天线的结构加以改进，为此，本申请人作了有益的设计，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种集GPS、WIFI、Bluetooth、LTE-4G以及CDMA于一体的复合型4G金属环天线，结构简单合理、占用空间少，并且干扰小，辐射性能优异。
本发明的目的是这样来达到的，一种复合型4G金属环天线，包括本体，所述的本体内形成有容纳腔；天线支架，所述的天线支架设在容纳腔内，天线支架上具有第一馈电点和第二馈电点；其特征在于：还包括金属环，所述的金属环设在本体的四周侧壁上，该金属环在对应本体顶部的位置间隔开设第一缺口和第二缺口，所述的第一缺口和第二缺口将金属环分隔成第一环段、第二环段以及第三环段，所述的第二环段和第三环段分别位于第一环段的相对两侧，所述的第一环段具有第一接地点，所述的第二环段具有第二接地点，所述的第三环段具有第三接地点；第一天线单元，所述的第一天线单元的一端与所述的第一馈电点连接、另一端在第一环段的近中部处与第一环段连接；第二天线单元，所述的第二天线单元包括第一天线臂和第二天线臂，所述的第一天线臂的一端在靠近第二缺口的位置处与第三环段连接、另一端在第二馈电点处与第二天线臂构成直角连接；第一延伸天线单元，所述的第一延伸天线单元的一端在靠近第一缺口的位置处与第一环段连接、另一端与第一接地点连接；第二延伸天线单元，所述的第二延伸天线单元在靠近第二缺口的位置处与第一环段连接，所述的第一天线单元、第二天线单元、第一延伸天线单元以及第二延伸天线单元均设置在所述的天线支架上。
在本发明的一个具体的实施例中，所述的第一天线单元的一端与第一环段间隔设置，并且两者之间的缝隙间距大于0.5毫米且小于2毫米。
在本发明的另一个具体的实施例中，所述的第一天线单元的长度、所述的第一环段在分别与第一天线单元、第二延伸天线单元的交接点之间的长度以及所述的第二延伸天线单元的长度之和为天线低频物理线长，该低频物理线长为第一天线单元、第一环段在分别与第一天线单元、第二延伸天线单元的交接点之间的部分以及第二延伸天线单元产生的第一谐振频率的1/4波长。
在本发明的又一个具体的实施例中，所述的第一天线单元的长度、所述的第一环段在分别与第一天线单元、第一延伸天线单元的交接点之间的长度以及所述的第一延伸天线单元的长度之和为天线高频物理线长，该高频物理线长为第一天线单元、第一环段在分别与第一天线单元、第一延伸天线单元的交接点之间的部分以及第一延伸天线单元产生的第二谐振频率的1/4波长。
在本发明的再一个具体的实施例中，所述的第二环段对应第一缺口到第二接地点之间的长度，为第一缺口进行信号耦合产生的第三谐振频率的1/4波长。
在本发明的还有一个具体的实施例中，所述的第二天线单元的长度以及第三环段与第二天线单元的交接点到第三接地点之间的长度,为第二天线单元以及第三环段与第二天线单元的连接点到第三接地点之间的部分产生的第四谐振频率的1/4波长。
在本发明的更而一个具体的实施例中，所述的第二天线臂的长度为第二天线臂产生的第五谐振频率的1/4波长。
在本发明的进而一个具体的实施例中，所述的本体包括前盖和后盖，所述的前盖和后盖配合安装而构成所述的容纳腔，在容纳腔内且介于所述的天线支架和前盖之间还设有电路板，在该电路板上且对应所述的天线支架的位置设有天线净空区，所述的天线净空区的宽度不小于2毫米；在该天线净空区内设有听筒和摄像头，所述的听筒设置在电路板朝向前盖的一侧表面，并且与所述的第一环段之间的间距大于5毫米，所述的摄像头设置在电路板朝向后盖的一侧表面，并且位于所述的第一馈电点的近下方位置，与第一馈电点之间的间距大于3毫米。
在本发明的又进而一个具体的实施例中，所述的第一缺口和第二缺口内填充有塑料件。
在本发明的又更而一个具体的实施例中，所述的第一天线单元、第二天线单元、第一延伸天线单元以及第二延伸天线单元采用激光镭雕的方式设置在所述的天线支架上。
本发明由于采用了上述结构，与现有技术相比，具有的有益效果是：能够集GPS、WIFI、Bluetooth、LTE-4G以及CDMA于一体，解决了天线之间的隔离度问题，降低了天线干扰，由此能提高手机的通话质量以及上网等无线通信功能；整体结构简单、合理，能够节约手机内部空间。
附图说明
图1为本发明的整体结构剖视图。
图2为本发明的整体结构示意图。
图3为本发明的天线辐射电流的回路示意图。
图4为本发明的天线净空区示意图。
图5为本发明的一应用例的正面示意图。
图6为本发明的一应用例的反面示意图。
图7为本发明的LTE-4G/CDMA天线***的电压驻波比测试图。
图8为本发明的GPS/WIFI/Bluetooth天线***的电压驻波比测试图。
图中：1.本体、11.容纳腔、12.前盖、13.后盖、14.电路板、15.天线净空区、16.听筒、17.摄像头；2.天线支架、21.第一馈电点、22.第二馈电点；3.金属环、31.第一缺口、32.第二缺口、33.第一环段、331.第一接地点、34.第二环段、341.第二接地点、35.第三环段、351.第三接地点；4.第一天线单元；5.第二天线单元、51.第一天线臂、52.第二天线臂；6.第一延伸天线单元；7.第二延伸天线单元。
具体实施方式
为了使公众能充分了解本发明的技术实质和有益效果，申请人将在下面结合附图对本发明的具体实施方式详细描述，但申请人对实施例的描述不是对技术方案的限制，任何依据本发明构思作形式而非实质的变化都应当视为本发明的保护范围。
请参阅图1，并结合图2，一种复合型4G金属环天线，包括本体1、天线支架2、金属环3、第一天线单元4、第二天线单元5、第一延伸天线单元6以及第二延伸天线单元7。所述的本体1内形成有容纳腔11，所述的天线支架2设在容纳腔11内，天线支架2上具有第一馈电点21和第二馈电点22。所述的金属环3设在本体1的四周侧壁上，该金属环3在对应本体1顶部的位置间隔开设第一缺口31和第二缺口32。所述的第一缺口31和第二缺口32将金属环3分隔成第一环段33、第二环段34以及第三环段35，所述的第二环段34和第三环段35分别位于第一环段33的相对两侧，所述的第一环段33具有第一接地点331，所述的第二环段34具有第二接地点341，所述的第三环段35具有第三接地点351。此处，为了减少耦合效应，同时也为了满足手机生产厂商的加工需求，第一缺口31和第二缺口32的间隔大小均为2毫米，且在第一缺口31和第二缺口32内填充有塑料件。所述的第一天线单元4的一端与第一环段33间隔设置，并且两者之间的缝隙间距大于0.5毫米且小于2毫米，由此能拓展天线辐射频率的带宽。第一天线单元4的一端与所述的第一馈电点21连接、另一端在第一环段33的近中部处与第一环段33连接。所述的第二天线单元5包括第一天线臂51和第二天线臂52，所述的第一天线臂51的一端在靠近第二缺口32的位置处与第三环段35连接、另一端在第二馈电点22处与第二天线臂52构成直角连接。所述的第一延伸天线单元6的一端在靠近第一缺口31的位置处与第一环段33连接、另一端与第一接地点331连接。所述的第二延伸天线单元7在靠近第二缺口32的位置处与第一环段33连接。所述的第一天线单元4、第二天线单元5、第一延伸天线单元6以及第二延伸天线单元7采用激光镭雕的方式设置在所述的天线支架2上，天线支架2与金属环3之间构成有缝隙。
请继续参阅图1和图2，并结合图3，所述的金属环3是天线结构的重要组成部分，金属环3与第一天线单元4、第二天线单元5、第一延伸天线单元6以及第二延伸天线单元7产生耦合，且能控制耦合产生的谐振振幅、带宽以及匹配阻抗的接地点。其中，第一天线单元4、第一延伸天线单元6、第二延伸天线单元7以及第一馈电点21构成LTE-4G/CDMA天线***，即图中标示的天线A。金属环3的第一环段33为该LTE-4G/CDMA天线***的部分辐射体，具有第一接地点331，第二环段34是该LTE-4G/CDMA天线***的寄生天线，具有第二接地点341。所述的LTE-4G/CDMA天线***能够保证手机具有良好的通话质量。具体地，所述的第一天线单元4的长度、所述的第一环段33的与第一天线单元4的连接点到与第二延伸天线单元7的连接点之间的长度以及所述的第二延伸天线单元7的长度之和为天线低频物理线长。该低频物理线长为第一天线单元4、第一环段33的与第一天线单元4的连接点到与第二延伸天线单元7的连接点之间的部分以及第二延伸天线单元7产生的第一谐振频率的1/4波长。在本实施例中，所述的第一谐振频率为低频CDMA800MHZ的谐振频率。所述的第一天线单元4的长度、所述的第一环段33的与第一天线单元4的连接点到与第一延伸天线单元6的连接点之间的长度以及所述的第一延伸天线单元6的长度之和为天线高频物理线长，该高频物理线长为第一天线单元4、第一环段33的与第一天线单元4的连接点到与第一延伸天线单元6的连接点之间的部分以及第一延伸天线单元6产生的第二谐振频率的1/4波长，在本实施例中，所述的第二谐振频率为高频LTE-4G1900/2100/2300MHZ的谐振频率。所述的第二环段34的对应第一缺口31到第二接地点341之间的长度，为第一缺口31进行信号耦合产生的第三谐振频率的1/4波长。在本实施例中，所述的第三谐振频率为高频LTE-4G2400/2500MHZ的谐振频率。高频LTE-4G1900/2100/2300MHZ的谐振频率和高频LTE-4G2400/2500MHZ的谐振频率叠加，能产生覆盖LTE-4G1900/2100/2300/2400/2500MHZ的高频频率带宽，使手机在高波段LTE-4G1900/2100/2300/2400/2500MHZ的范围内工作。在所述的LTE-4G/CDMA天线***中，电流i从第一馈电点21出发经第一天线单元4流入第一环段33，接着由第一环段33通过物理转接流入第二延伸天线单元7，并经第二延伸天线单元7回流到第一环段33，最后经第一延伸天线单元6流入第一接地点331而形成天线辐射电流回路，上述电流i的路径构成了低频和高频频率带宽的公共辐射区，通过调整第一天线单元4和第一环段33之间的缝隙间距，可以产生高频LTE-4GLTE1900/2100/2300MHZ和低频CDMA800MHZ的谐振频率带宽。
所述的第二天线单元5和第二馈电点22构成GPS/WIFI/Bluetooth天线***，即图中标示的天线B。金属环3的第三环段35为GPS/WIFI/Bluetooth天线***的部分辐射体，具有第三接地点351。所述的GPS/WIFI/Bluetooth天线***为手机提供GPS定位以及WIFI、Bluetooth上网等功能。具体地，所述的第二天线单元5的长度以及第三环段35的与第二天线单元5的连接点到第三接地点351之间的长度为第二天线单元5以及第三环段35的与第二天线单元5的连接点到第三接地点351之间的部分产生的第四谐振频率的1/4波长。在本实施例中，所述的第四谐振频率为GPS1575MHZ的谐振频率。所述的第二天线臂52的长度为第二天线臂52产生的第五谐振频率的1/4波长。在本实施例中，所述的第五谐振频率为WIFI2.4GHZ的谐振频率。
请参阅图4～图6，并结合图2，所述的本体1包括前盖12和后盖13，所述的前盖12和后盖13配合安装而构成所述的容纳腔11。在容纳腔11内且介于所述的天线支架2和前盖12之间还设有电路板14，在该电路板14上且对应所述的天线支架2的位置设有天线净空区15，所述的天线净空区15的宽度不小于2毫米。在该天线净空区15内设有听筒16和摄像头17，所述的听筒16设置在电路板14朝向前盖12的一侧表面，并且与所述的第一环段33之间的间距大于5毫米，这样不仅可以降低听筒16对天线的干扰，又可以增加手机的通话质量。所述的摄像头17设置在电路板14朝向后盖13的一侧表面，并且位于所述的第一馈电点21的近下方位置，与第一馈电点21之间的间距大于3毫米，这样就避开了摄像头17对天线的干扰，提高了手机的无线通信功能。
请参阅图7和图8，本发明由于采用了上述结构，所述的LTE-4G/CDMA天线***工作在824～894MHZ和1710～2690MH频率范围内的电压驻波比（VSWR）小于4；所述的GPS/WIFI/Bluetooth天线***工作在1575MHZ、2400～2500MHZ频率范围内的电压驻波比小于4，满足天线的设计要求，达到了发明目的。
Claims (10)
1.一种复合型4G金属环天线，包括一本体(1)，所述的本体(1)内形成有容纳腔(11)；一天线支架(2)，所述的天线支架(2)设在容纳腔(11)内，天线支架(2)上具有第一馈电点(21)和第二馈电点(22)；其特征在于：还包括一金属环(3)，所述的金属环(3)设在本体(1)的四周侧壁上，该金属环(3)在对应本体(1)顶部的位置间隔开设第一缺口(31)和第二缺口(32)，所述的第一缺口(31)和第二缺口(32)将金属环(3)分隔成第一环段(33)、第二环段(34)以及第三环段(35)，所述的第二环段(34)和第三环段(35)分别位于第一环段(33)的相对两侧，所述的第一环段(33)具有第一接地点(331)，所述的第二环段(34)具有第二接地点(341)，所述的第三环段(35)具有第三接地点(351)；一第一天线单元(4)，所述的第一天线单元(4)的一端与所述的第一馈电点(21)连接、另一端在第一环段(33)的近中部处与第一环段(33)连接；一第二天线单元(5)，所述的第二天线单元(5)包括第一天线臂(51)和第二天线臂(52)，所述的第一天线臂(51)的一端在靠近第二缺口(32)的位置处与第三环段(35)连接、另一端在第二馈电点(22)处与第二天线臂(52)构成直角连接；一第一延伸天线单元(6)，所述的第一延伸天线单元(6)的一端在靠近第一缺口(31)的位置处与第一环段(33)连接、另一端与第一接地点(331)连接；一第二延伸天线单元(7)，所述的第二延伸天线单元(7)在靠近第二缺口(32)的位置处与第一环段(33)连接，所述的第一天线单元(4)、第二天线单元(5)、第一延伸天线单元(6)以及第二延伸天线单元(7)均设置在所述的天线支架(2)上。
2.根据权利要求1所述的复合型4G金属环天线，其特征在于所述的第一天线单元(4)的一端与第一环段(33)间隔设置，并且两者之间的缝隙间距大于0.5毫米且小于2毫米。
3.根据权利要求1所述的复合型4G金属环天线，其特征在于所述的第一天线单元(4)的长度、所述的第一环段(33)在分别与第一天线单元(4)、第二延伸天线单元(7)的交接点之间的长度以及所述的第二延伸天线单元(7)的长度之和为天线低频物理线长，该低频物理线长为第一天线单元(4)、第一环段(33)在分别与第一天线单元(4)、第二延伸天线单元(7)的交接点之间的部分以及第二延伸天线单元(7)产生的第一谐振频率的1/4波长。
4.根据权利要求1所述的复合型4G金属环天线，其特征在于所述的第一天线单元(4)的长度、所述的第一环段(33)在分别与第一天线单元(4)、第一延伸天线单元(6)的交接点之间的长度以及所述的第一延伸天线单元(6)的长度之和为天线高频物理线长，该高频物理线长为第一天线单元(4)、第一环段(33)在分别与第一天线单元(4)、第一延伸天线单元(6)的交接点之间的部分以及第一延伸天线单元(6)产生的第二谐振频率的1/4波长。
5.根据权利要求1所述的复合型4G金属环天线，其特征在于所述的第二环段(34)对应第一缺口(31)到第二接地点(341)之间的长度，为第一缺口(31)进行信号耦合产生的第三谐振频率的1/4波长。
6.根据权利要求1所述的复合型4G金属环天线，其特征在于所述的第二天线单元(5)的长度以及第三环段(35)与第二天线单元(5)的交接点到第三接地点(351)之间的长度为第二天线单元(5)以及第三环段(35)与第二天线单元(5)的连接点到第三接地点(351)之间的部分产生的第四谐振频率的1/4波长。
7.根据权利要求1所述的复合型4G金属环天线，其特征在于所述的第二天线臂(52)的长度为第二天线臂(52)产生的第五谐振频率的1/4波长。
8.根据权利要求1所述的复合型4G金属环天线，其特征在于所述的本体(1)包括前盖(12)和后盖(13)，所述的前盖(12)和后盖(13)配合安装而构成所述的容纳腔(11)，在容纳腔(11)内且介于所述的天线支架(2)和前盖(12)之间还设有电路板(14)，在该电路板(14)上且对应所述的天线支架(2)的位置设有天线净空区(15)，所述的天线净空区(15)的宽度不小于2毫米；在该天线净空区(15)内设有听筒(16)和摄像头(17)，所述的听筒(16)设置在电路板(14)朝向前盖(12)的一侧表面，并且与所述的第一环段(33)之间的间距大于5毫米，所述的摄像头(17)设置在电路板(14)朝向后盖(13)的一侧表面，并且位于所述的第一馈电点(21)的近下方位置，与第一馈电点(21)之间的间距大于3毫米。
9.根据权利要求1所述的复合型4G金属环天线，其特征在于所述的第一缺口(31)和第二缺口(32)内填充有塑料件。
10.根据权利要求1所述的复合型4G金属环天线，其特征在于所述的第一天线单元(4)、第二天线单元(5)、第一延伸天线单元(6)以及第二延伸天线单元(7)采用激光镭雕的方式设置在所述的天线支架(2)上。
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