CN105048070B - 带有曲折线的金属环天线结构 - Google Patents

带有曲折线的金属环天线结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带有曲折线的金属环天线结构，包括一无缝金属环，所述金属环的第一侧边内侧设有天线接地点，所述金属环的第二侧边内侧设有天线馈电点，所述金属环的第一侧边包括第一曲折线，第二侧边包括第二曲折线，所述第一曲折线和第二曲折线包括多个开口，相邻开口的朝向相反；所述天线接地点位于第一曲折线的上方，所述天线馈电点位于第二侧曲折线的下方。通过在无缝金属环的侧边形成曲折线结构，能够获得覆盖整个蜂窝频段的高性能天线结构。

Description

带有曲折线的金属环天线结构
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种带有曲折线的金属环天线结构。
背景技术
手机天线的基本要求是能够覆盖整个蜂窝频段(698-960MHz低频段和1710-2690MHz高频带)，同时还应该满足现代手机内部空间小型化的需求。为满足上述需求，无缝金属环手机天线已经被提出并使用，如中国实用新型专利CN203617416U即公开了一种无缝金属环手机天线，包括壳体，所述壳体的***设置导电***壳体构件，所述壳体的内部设置其他电路模块。然而，为了避免PCB电路板对金属环天线的干扰，通常PCB电路板和天线之间需要2mm以上的间隙，从而会减少手机显示屏的尺寸，而这与目前智能手机大屏化的需求是矛盾的。因此，有必要对金属环天线结构做出一些改进，以满足当前智能手机的设计要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种能够覆盖整个蜂窝频段的金属环天线结构。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种带有曲折线的金属环天线结构，包括一无缝金属环，所述金属环的第一侧边内侧设有天线接地点，所述金属环的第二侧边内侧设有天线馈电点，所述金属环的第一侧边包括第一曲折线，第二侧边包括第二曲折线，所述第一曲折线和第二曲折线包括多个开口，相邻开口的朝向相反；所述天线接地点位于第一曲折线的上方，所述天线馈电点位于第二侧曲折线的下方。
本发明的有益效果在于：通过在无缝金属环的侧边形成曲折线结构，能够获得覆盖整个蜂窝频段的高性能天线结构。
附图说明
图1为本发明实施例一的天线结构示意图；
图2为本发明实施例二的匹配网络电路图；
图3为本发明实施例一和实施例二的天线反射系数的比较示意图；
图4为本发明实施例一和实施例二的天线总辐射效率的比较示意图；
标号说明：
0、坐标原点；1、无缝金属环；2、天线接地点；3、天线馈电点；4、接地板；5、环形缝隙；6、上净空区；7、下净空区；8、第一曲折线；9、第二曲折线；10、匹配网络；11、天线端口。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于:在无缝金属环的侧边设置多个开口，相邻开口的方向相反，形成曲折线部分。
请参照图1，一种带有曲折线的金属环天线结构，包括一无缝金属环，所述金属环的第一侧边内侧设有天线接地点，所述金属环的第二侧边内侧设有天线馈电点，所述金属环的第一侧边包括第一曲折线，第二侧边包括第二曲折线，所述第一曲折线和第二曲折线包括多个开口，相邻开口的朝向相反；所述天线接地点位于第一曲折线的上方，所述天线馈电点位于第二侧曲折线的下方。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过在无缝金属环的侧边形成曲折线结构，能够获得覆盖整个蜂窝频段的高性能天线结构。
进一步的，所述金属环内部包括一PCB板，所述金属环与PCB板之间的间隙为1mm，且所述间隙填充有PC-ABS材料。
进一步的，所述PCB板上包括一接地板、一上净空区和一下净空区。
进一步的，所述PCB板的宽度为70mm，长度为135mm。
进一步的，所述天线接地点与PCB板底边之间的距离为59mm，所述天线馈电点与PCB板底边之间的距离为17mm。
进一步的，所述天线馈电点连接一天线匹配网络。
由上述描述可知，增加匹配电路可进一步提高天线低频段性能。
进一步的，相邻开口的间距为2.5mm。
实施例一
请参照图1，其中左侧为正视图，中间为左视图，右侧为右视图，本发明的实施例一为：一种带有曲折线的金属环天线结构，适用于手机、掌上电脑、iPAD等移动设备，包括作为天线的无缝金属环1，金属环1内侧设有PCB板，金属环和PCB板之间形成环形缝隙5，所述缝隙的宽度为1mm，这样可以最大程度的扩大显示屏的尺寸，满足消费者对大尺寸屏幕的需求，所述缝隙内填充有PC-ABS材料以作为天线盒；所述PCB板包括接地板4、上净空区6和下净空区7；所述金属环的第一侧边内侧环形缝隙设有天线接地点2，所述金属环的第二侧边内侧环形缝隙设有天线馈电点3，所述天线接地点2和天线馈电点3将所述金属环分成两个部分；所述天线接地点下方的金属环包括第一曲折线8，天线馈电点上方的金属环包括第二曲折线9，所述第一曲折线和第二曲折线包括多个开口，所述开口能够减小PCB板对金属环的干扰，所述开口可通过切割金属环制成，相邻开口的朝向相反，通常来说开口越多，干扰越小，天线的性能越好，但是开口多一方面影响美观，另一方面也影响金属环的结构强度，因此优选的，第一曲折线包括3个开口，第二曲折线包括2个开口。
本发明在金属环两侧设置曲折线部分，在降低干扰的同时能够引入感抗(inductive reactance)以补偿没有曲折线时匹配性差的频率上的高容抗(capacitivereactance)，从而也使得天线能够匹配整个蜂窝频段，改变曲折线部分的位置可以改变天线的匹配性能。实验表明，选择合适的位置可以同时满足高频和低频段的匹配要求。下面以一个具体的实验案例来说明，以PCB板的左下角作为坐标原点0，宽度方向为X方向，长度方向为Y方向，厚度方向为Z方向。所述PCB板宽度b为70mm，长度l为135mm，厚度h则为5mm。天线接地点2位于Y方向59mm处，天线馈电点位于Y方向17mm处，上净空区和下净空区在Y方向的长度分别为12mm和10mm。所述多个开口在Y方向和Z方向的尺寸分别为2.5mm和3.5mm，且相邻开口的间距为2.5mm。在设置了曲折线部分后，天线6dB回波损耗的低频段频率从821MHz迁移至727MHz，而在2220MHz-2540MHz的高频段，没有曲折线时天线无法匹配，设置了曲折线部分后则能够很好地匹配。
实施例二
请参照图2，本发明的实施例二在实施例一的基础上增加了一匹配网络10，所述匹配网络设置在天线馈电点3和PCB板之间，包括第一电容C1、第二电容C2、第一电感L1和第二电感L2，所述第一电容C1和第二电容C2串联连接，且一端连接天线馈电点3，其中天线馈电点3优选为50欧姆端口，另一端连接PCB板的天线端口11；第一电感L1一端连接第一电容C1和第二电容C2的共同端，另一端接地；第二电感L2的一端连接PCB板的天线端口11，另一端接地。
如图3所示为本发明实施例一(无匹配网络)和实施例二(有匹配网络)的天线反射系数的比较示意图，为了使天线达到最大辐射，反射系数越小越好，回波损耗则正好与反射系数相反。因此，在没有形成驻波的情况下，回波损耗应尽可能大以实现天线的最大辐射，这可由电压驻波比VSWR来定义或比较。通常，3:1的电压驻波比(反射系数-6dB或回波损耗6dB)是可接受的匹配性能。从图3可以看出，没有匹配网络时，虽然天线能够覆盖整个高频段1710-2690MHz，但是在低频段则有一部分无法匹配，即697-787MHz段；增加了匹配网络以后，则能够匹配整个蜂窝频段。
如图4所示为本发明实施例一(无匹配网络)和实施例二(有匹配网络)的天线总辐射效率的比较示意图，通常天线总辐射效率在无障碍空间应达到低频段-4dB，高频段-3dB，从图4可以看到，除了高频一小段以外，有匹配网络和无匹配网络均能达到很好的辐射效率。
综上所述，本发明提供的带有曲折线的金属环天线结构，具有结构简单、覆盖整个蜂窝频段等特点，通过调节曲折线的位置，可以调节天线的匹配性能；通过增加匹配网络电路，能够进一步增强在低频段的匹配性能。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种带有曲折线的金属环天线结构，包括一无缝金属环，所述金属环的第一侧边内侧设有天线接地点，所述金属环的第二侧边内侧设有天线馈电点，其特征在于：所述金属环的第一侧边包括第一曲折线，第二侧边包括第二曲折线，所述第一曲折线和第二曲折线包括多个开口，相邻开口的朝向相反；所述天线接地点位于第一曲折线的上方，所述天线馈电点位于第二侧曲折线的下方；还包括匹配网络，所述匹配网络设置在天线馈电点和无缝金属环内的PCB板之间，匹配网络包括第一电容、第二电容、第一电感和第二电感，所述第一电容和第二电容串联连接，第一电容连接天线馈电点，第二电容连接PCB板的天线端口；第一电感一端连接第一电容和第二电容的共同端，第一电感另一端接地；第二电感的一端连接PCB板的天线端口，第二电感另一端接地。
2.根据权利要求1所述的带有曲折线的金属环天线结构，其特征在于：所述金属环内部包括一PCB板，所述金属环与PCB板之间的间隙为1mm，且所述间隙填充有PC-ABS材料。
3.根据权利要求2所述的带有曲折线的金属环天线结构，其特征在于：所述PCB板上包括一接地板、一上净空区和一下净空区。
4.根据权利要求2或3所述的带有曲折线的金属环天线结构，其特征在于：所述PCB板的宽度为70mm，长度为135mm。
5.根据权利要求4所述的带有曲折线的金属环天线结构，其特征在于：所述天线接地点与PCB板底边之间的距离为59mm，所述天线馈电点与PCB板底边之间的距离为17mm。
6.根据权利要求1所述的带有曲折线的金属环天线结构，其特征在于：相邻开口的间距为2.5mm。
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