CN107394351A - 一种全金属外壳移动智能终端天线 - Google Patents

一种全金属外壳移动智能终端天线 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种全金属外壳移动智能终端天线，属于天线技术领域。本发明包括：***电路板，金属外壳，天线分支和馈电点，在***电路板正面、背面设置有净空区域，金属外壳包括后盖和与其连接的周侧金属边框，靠近净空区域的金属短边框上设置有窄缝使得金属外壳分隔形成两个独立的部分，在净空区域设置有天线分支，天线分之一作为驱动单元并耦合天线分支二、窄缝间金属外壳、天线分支三形成环天线的寄生单元共同覆盖低频段(824MHz～960MHz)、高频段(1710MHz～2690MHz)。本发明增加了天线的频段覆盖，在保证高性能的同时基本上实现了设备的全金属覆盖，提高了用户对机身金属质感与美感的需求。

Description

一种全金属外壳移动智能终端天线
技术领域
本发明属于天线技术领域，特别涉及一种全金属外壳移动智能终端天线。
背景技术
随着消费者对终端设备外观以及质感的需求，移动终端设备趋向于金属化机身的设计，全金属机身的移动终端设备成为了一种时尚。金属外壳在很大程度上能增强移动终端设备的结构强度且能满足消费者对美感与触感的需求，故而，全金属机身的移动终端设备的市场竞争力令人瞩目。然而，金属外壳往往严重影响了终端天线的辐射性能，而终端天线的辐射性能之所以会被金属外壳干扰，主要是金属外壳将终端天线包围在内相对终端天线形成了一个能量反射，进而形成了一个相对封闭的辐射区域，造成天线在近场的耦合而不能向远场辐射，这等效于天线***具有了较大Q值。而天线作为通信***重要的组成部分，其性能的优劣直接影响终端设备性能的优劣。一些传统的PIFA，Loop，IFA等天线在金属外壳形成相对封闭环境下很难达到通信的要求。而如何解决天线与大面积的金属外壳共存的问题一直以来都是本领域亟需攻克的难点。因此，如何设计得到一种在保证高性能的同时又能用于全金属外壳的移动智能终端天线成为本领域技术人员想要解决的技术问题。
发明内容
本发明想要解决的技术问题是使得金属外壳与终端天线互利共存，为此本发明提供一种全金属外壳的移动智能终端天线。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
技术方案1：
一种全金属外壳的移动智能终端天线，包括：***电路板，金属外壳，天线分支和馈电点，其特征在于：在***电路板的正面和背面均设置有相应的净空区域和第一金属区域；金属外壳包括金属边框和后盖，后盖位于***电路板的背面正下方并与之隔离设置，所述后盖包括非金属区域和第二金属区域，非金属区域的形状、尺寸与净空区域的形状、尺寸相近且二者对应设置；***电路板侧面设置有与之紧密接触的金属边框，金属边框与后盖相连；在靠近净空区域的金属短边框上设置有两条窄缝将金属外壳分段隔开形成相互独立的两个金属外壳；后盖及与其连接的金属边框与***电路板背面的第一金属区域共同作为***地；
在***电路板背面的净空区域内设置有天线分支，天线分支包括天线分支一、天线分支二和天线分支三；其中：天线分支一通过匹配电路与设于金属区域内的馈电点连接，天线分支二和天线分支三的一端均与两条窄缝之间的金属外壳相连形成环天线，天线分支三的另一端与***地相连，并且，天线分支二与天线分支一部分耦合。
进一步地，本技术方案中天线分支一为平面单极子天线；作为优选实施方式，平面单极子天线设计为L型微带线或者T型微带线。
进一步地，本技术方案中两个窄缝在靠近净空区域的金属短边框上的位置是可以移动的。
进一步地，本技术方案中两个窄缝的缝隙宽度均不小于1mm；优选取值范围为1mm～3mm。
进一步地，本技术方案中天线分支一、天线分支二之间的耦合距离可根据所需工作频率进行调节。
进一步地，本技术方案中后盖的非金属区域的宽度不小于6mm；优选取值范围为6mm～8mm。
进一步地，本技术方案中窄缝的缝隙或者非金属区域可以采用非导电材料填充。
优选地，本技术方案中匹配电路采用带阻型匹配电路。
技术方案2：
一种全金属外壳的移动智能终端天线，包括：***电路板，金属外壳，天线分支和馈电点，其特征在于：在***电路板的正面和背面均设置有相应的第一净空区域、第二净空区域和第一金属区域，其中，单面上第一净空区域和第二净空区域分别在两端对称设置，两净空区域之间区域为第一金属区域；金属外壳包括金属边框和后盖，后盖位于***电路板的背面正下方且与之隔离设置，所述后盖包括第一非金属区域、第二非金属区域和第二金属区域，第一非金属区域或者第二非金属区域的形状、尺寸分别与第一净空区域或者第二净空区域的形状、尺寸相近且对应设置；***电路板侧面设置有与之紧密接触的金属边框，金属边框与后盖相连；靠近第一净空区域的金属短边框以及靠近第二净空区域的金属短边框上均设置有两条窄缝将金属外壳分段隔开形成相互独立的三个金属外壳；后盖及与其连接的金属边框与***电路板背面的第一金属区域共同作为***地；
在***电路板背面的第一净空区域和第二净空区域分别设置有关于***电路板中心对称的天线分支，每个天线分支均包括相同设置的天线分支一、天线分支二和天线分支三；其中：天线分支一通过匹配电路与设于金属区域内的馈电点连接，天线分支二和天线分支三的一端均与两条窄缝之间的金属外壳相连形成环天线，天线分支三的另一端与***地相连，并且，天线分支二与天线分支一部分耦合。
进一步地，本技术方案中天线分支一为平面单极子天线；作为优选实施方式，平面单极子天线设计为L型微带线或者T型微带线。
进一步地，本技术方案中两个窄缝在靠近净空区域的金属短边框上的位置是可以移动的。
进一步地，本技术方案中两个窄缝的缝隙宽度均不小于1mm；优选取值范围为1mm～3mm。
进一步地，本技术方案中天线分支一、天线分支二之间的耦合距离可根据所需工作频率进行调节。
进一步地，本技术方案中后盖的非金属区域的宽度不小于6mm；优选取值范围为6mm～8mm。
进一步地，本技术方案中窄缝的缝隙或者非金属区域可以采用非导电材料填充。
优选地，本技术方案中匹配电路采用带阻型匹配电路。
本技术方案是在技术方案1中设置天线区域的相对端采用同样的技术手段又形成一个设置天线区域，两个设置天线区域内的天线设计也完全相同，其一作为主天线，另一作为副天线，从而达到提高天线效率的目的，克服了单一天线工作效率低的不足。
本发明的原理阐述如下：
本发明采用天线分支一作为驱动单元，射频信号从馈电点经匹配电路馈入天线分支一，天线分支二与天线分之一通过其间隙进行能量耦合，天线分支二、天线分支三和两条窄缝之间的金属外壳共同作为寄生单元，寄生单元形成环天线和匹配电路共同作用覆盖低频频段(824MHz～960MHz)，天线分支一为平面单极子天线激励高频频段的谐振模式与整个的寄生单元一同作用覆盖整个高频频段(1710MHz～2690MHz)。
本发明的有益效果是：
本发明终端天线运用于移动智能终端设备，能够使得移动智能终端设备除后盖部分区域及金属边框的两个窄缝外其余区域(即移动智能终端设备显示屏下方表面、侧面以及背面大部分区域)均覆盖金属，实现移动智能终端设备的全金属化；本发明将后盖及与其连接的金属边框与***电路板背面的金属区域连接，将两窄缝之间的金属边框作为天线辐射单元的一部分，有效降低了金属外壳对天线辐射性能的影响，最终实现多频段带宽覆盖，覆盖7个频段,其中低频带宽可覆盖824MHz～960MHz，高频带宽可覆盖1710MHz～2690MHz；进一步地，本发明终端天线还能够用于主副天线的设计，达到提高天线效率的目的，克服了单一天线工作效率低的不足；另外，本发明窄缝开设位置在金属短边框，能够降低用户手持设备时对天线性能的影响。
附图说明
图1是本发明提供的一种全金属外壳移动智能终端天线的立体示意图、；
图2是本发明提供的一种全金属外壳移动智能终端天线的侧视示意图；
图3是本发明提供的一种全金属外壳移动智能终端天线金属外壳的结构示意图，其中，图(a)中示出了后盖，图(b)中示出了金属框架，图(c)中示出了第一金属外壳和第二金属外壳；
图4是本发明提供的一种全金属外壳移动智能终端天线中***电路板及其上天线结构的俯视示意图；
图5是本发明提供的一种全金属外壳移动智能终端天线的匹配电路的具体实施方式图；
图6是本发明提供的一种全金属外壳移动智能终端天线的回波损耗曲线；
图7是本发明提供的一种全金属外壳移动智能终端天线的效率以及增益曲线；
图8是本发明提供的一种全金属外壳移动智能终端主副天线的结构示意图；
图9是本发明提供的一种全金属外壳移动智能终端主副天线的侧视示意图；
图10是本发明提供的一种全金属外壳移动智能终端主副天线的金属外壳的结构示意图；
图11是本发明提供的一种全金属外的移动智能终端主副天线的回波损耗曲线；
图中：1为***电路板，101为净空区域，101A为净空区域A，101B为净空区域B；2为金属外壳，201为第一金属外壳、202为第二金属外壳；3为天线分支，301为天线分支一、302为天线分支二、303为天线分支三，301A为天线分支一A，301B为天线分支一B，302A为天线分支二A，302B为天线分支二B，303A为天线分支三A，303B为天线分支三B；4为匹配电路，C1为匹配电容，L1为第一匹配电感，L2为第二匹配电感；5为馈电点；6为金属边框，601为第一窄缝，602为第二窄缝；7为后盖，701为非金属区域，701A为第一非金属区域，701B为第二非金属区域，702为第二金属区域；8为接地端。
具体实施方式
本发明的主要思想在于，在金属短边框设置窄缝将移动智能终端的全金属外壳设计成为两段或者三段，通过该方式形成的全金属外壳，不会对移动智能终端的辐射性能产生不良影响。进一步地，通过采用L型微带线作为驱动单元，采用两个分支天线与窄缝切分得到的金属外壳形成环天线作为寄生单元，进而实现多频段宽带覆盖。
为了使得本发明的目的、技术方案及优势更加清楚，下文通过具体实施例并结合说明书附图对本发明的原理及特性作进一步详细说明。
实施例1：
本实施例提供了一种全金属外壳移动智能终端天线，结合图1至图4所示为本实施例的全金属外壳移动智能终端天线的结构示意图。所述移动智能终端包括但不限于：手机终端，智能手表，便携式计算机或者类似的任何合适的终端设备。
图1示出的是全金属外壳移动智能终端天线的立体示意图，图2示出的是全金属外壳移动智能终端天线的侧面示意图，图3示出的是全金属外壳移动智能终端天线中金属外壳的结构示意图，结合图1至图3可知，全金属外壳移动智能终端天线包括：***电路板1，金属外壳2，天线分支3，和馈电点5；
需要说明的是：本实施例中纸面x方向为长度，y方向为宽度，z方向为厚度；本实施例采用长度为140mm，宽度为70mm，厚度为0.8mm的***电路板1，在***电路板1的正面和背面均设置有相应的净空区域101和第一金属区域；净空区域101为窄长区域，本实施中净空区域101的尺寸如下：长度为6mm，宽度为70mm；
金属外壳2包括为后盖7及连接有后盖的周侧金属边框6，后盖7位于***电路板1的背面正下方并与之隔离设置，如图3(a)所示，所述后盖7包括非金属区域701和第二金属区域702，非金属区域701的形状、尺寸与净空区域101的形状、尺寸相近且二者对应设置，非金属区域701和净空区域101的长度的取值范围均为6mm～8mm，本实施优选为6mm；如图3(b)所示，***电路板1侧面设置有与之紧密接触的金属边框6，金属边框6与后盖7相连；
在靠近净空区域101的金属短边框上设置有两条窄缝601、602将金属外壳2分段隔开形成相互独立的第一金属外壳201和第二金属外壳202，如图3(c)所示；进一步地，每个窄缝可以采用填充非金属材质的方式用以隔断第一金属外壳201与第二金属外壳201之间的导通；所述窄缝将金属外壳分隔不连续的区域，并且被分隔后位于两条窄缝601、602之间的第二金属外壳202连接作为天线的辐射体来实现天线的作用，避免了金属外壳对天线信号的不利影响，进而提高了天线性能；窄缝601、602的尺寸可根据具体情况来设定，此处不作限制，本实施优选两条窄缝601、602的宽度为1mm；另外，第二金属外壳202的长度(相当于两条窄缝之间的距离)为48mm；根据本领域普通知识可知，第二金属外壳202的长度根据工作频率调节，具体可根据实际需求调整；
图4示出了全金属外壳移动智能终端天线的***电路板的俯视示意图，结合图1可知，在***电路板1背面的净空区域101内设置有天线分支3，天线分支3包括天线分支一301、天线分支二302和天线分支三303；
其中：天线分支一301具体是采用L型微带线作为驱动单元，并通过匹配电路4与设于金属区域内的馈电点5连接，因而，射频信号从馈电点5经匹配电路馈入天线分支一，天线分支二302与L型微带线通过其间隙进行能量耦合，其间耦合距离可根据所需工作频率进行调节；同时，天线分支二302和天线分支三303的一端均与第二金属外壳202相连形成环天线作为寄生单元；后盖7及与其连接的金属边框6与***电路板1背面的第一金属区域共同作为***地，在***电路板1背面的第一金属区域靠近净空区域的位置上设置有接地点8，天线分支三303的另一端与接地点8相连实现接入***地。
具体地，本实施例给出了一种匹配电路4的结构示意图，如图5所示，匹配电路4具体包括第一匹配电容C1，第一匹配电感L1以及第二匹配电感L2，其中，第一匹配电容C1与第一匹配电感L1串联之后再与第二匹配电感L2并联。匹配电路4一端A点与馈电点5连接。匹配电路4用于调节天线分支的阻抗匹配，使其能更好的接收射频信号，且展宽低频阻抗带宽，从而可以对不同用户频段进行调整，进而实现多频段通信的需求；
如图6所示，本实施例给出了该天线结构的回波损耗曲线；如图7所示，本实施例给出了该天线结构的效率以及增益曲线，由图可知，本发明提供的天线实现了多频以及宽频的优点，能够覆盖通信所需的频段。本实施例提供的移动智能终端天线具有能够覆盖GSM850、GSM900、DCS、PCS、UMTS2100、LTE2300、LTE2500这7个频段的优势。具体地，寄生单元形成环天线和匹配电路共同作用覆盖低频频段(824MHz～960MHz)，天线分支一激励高频频段的谐振模式整个的寄生单元一同作用封盖整个高频频段(1710MHz～2690MHz)。
在本实例中，除了后盖7的非金属区域701以及金属边框6上两条窄缝601、602之外设备表面，换而言之也就说移动智能终端设备的侧面、背面大部分区域以及表面无显示屏区域均覆盖金属，基本上实现了设备的全金属覆盖，提高了用户对机身金属质感与美感的需求；另外，本发明使得第二金属外壳202作为天线辐射单元的一部分，有效降低了金属外壳对天线辐射性能的影响，同时实现了天线小型化。
实施例2：
本实施例提供了一种全金属外壳移动智能终端天线，结合图8至图10所示为本实施例的全金属外壳移动智能终端天线的结构示意图。所述移动智能终端包括但不限于：手机终端，智能手表，便携式计算机或者类似的任何合适的终端设备。
一种全金属外壳的移动智能终端天线，包括：***电路板1，金属外壳2，天线分支3和馈电点5，其特征在于：在***电路板3的正面和背面均设置有相应的第一净空区域101A、第二净空区域101B和第一金属区域，其中，单面上第一净空区域101A和第二净空区域101B分别在两端对称设置，两净空区域101A、101B之间区域为第一金属区域；金属外壳2包括金属边框6和后盖7，后盖7位于***电路板1的背面正下方且与之隔离设置，所述后盖7包括第一非金属区域701A、第二非金属区域701B和第二金属区域702，第一非金属区域701A或者第二非金属区域701B的形状、尺寸分别与第一净空区域101A或者第二净空区域101B的形状、尺寸相近且对应设置；***电路板1侧面设置有与之紧密接触的金属边框6，金属边框6与后盖7相连；靠近第一净空区域101A的金属短边框以及靠近第二净空区域101B的金属短边框上均设置有两条窄缝将金属外壳2分段隔开形成相互独立的三个金属外壳；后盖7及与其连接的金属边框6与***电路板1背面的第一金属区域共同作为***地；
在***电路板1背面的第一净空区域101A和第二净空区域101B分别设置有关于***电路板1中心对称的天线分支3，每个天线分支3均包括相同设置的天线分支一301、天线分支二302和天线分支三303；其中：天线分支一301为L型微带线并通过匹配电路4与设于金属区域内的馈电点5连接，天线分支二302和天线分支三303的一端均与窄缝之间的金属外壳相连形成环天线，天线分支三303的另一端与***地相连，并且，天线分支二302与天线分支一301部分耦合。
图11给出本发明思想下主副天线结构的回波损耗曲线，结果表明，主副天线的性能亦能满足多频以及宽频的特性。
上述具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，尽管已阐述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，即可对上述实施例作出另外的变更和修改。因此本发明的权利要求的范围应涵盖优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

Claims (10)

1.一种全金属外壳移动智能终端天线，包括：***电路板(1)，金属外壳(2)，天线分支(3)和馈电点(5)，其特征在于：在***电路板(1)的正面和背面均设置有相应的净空区域(101)和第一金属区域；金属外壳(2)包括金属边框(6)和后盖(7)，后盖(7)位于***电路板(1)的背面正下方并与之隔离设置，所述后盖(7)包括非金属区域(701)和第二金属区域(702)，非金属区域(701)的形状、尺寸与净空区域(101)的形状、尺寸相近且二者对应设置；***电路板(1)侧面设置有与之紧密接触的金属边框(6)，金属边框(6)与后盖(7)相连；在靠近净空区域(101)的金属短边框上设置有两条窄缝(601、602)将金属外壳(2)分段隔开形成相互独立的两个金属外壳；后盖(7)及与其连接的金属边框(6)与***电路板(1)背面的第一金属区域共同作为***地；
在***电路板(1)背面的净空区域(101)内设置有天线分支(3)，天线分支(3)包括天线分支一(301)、天线分支二(302)和天线分支三(303)；其中：天线分支一(301)通过匹配电路(4)与设于金属区域内的馈电点(5)连接，天线分支二(302)和天线分支三(303)的一端均与两条窄缝(601、602)之间的金属外壳相连形成环天线，天线分支三(303)的另一端与***地相连，并且，天线分支二(302)与天线分支一(301)部分耦合。
2.根据权利要求1所述的一种全金属外壳移动智能终端天线，其特征在于，所述天线分支一(301)为平面单极子天线。
3.根据权利要求2所述的一种全金属外壳移动智能终端天线，其特征在于，所述平面单极子天线为L型微带线或者T型微带线。
4.根据权利要求1所述的一种全金属外壳移动智能终端天线，其特征在于，两条窄缝(601、602)的缝隙宽度为1mm～3mm。
5.根据权利要求1所述的一种全金属外壳移动智能终端天线，其特征在于，窄缝的缝隙或者非金属区域(701)填充非导电材质。
6.根据权利要求1所述的一种全金属外壳移动智能终端天线，其特征在于，后盖(7)的非金属区域(701)的宽度为6mm～8mm。
7.一种全金属外壳移动智能终端天线，包括：***电路板(1)，金属外壳(2)，天线分支(3)和馈电点(5)，其特征在于：在***电路板(3)的正面和背面均设置有相应的第一净空区域(101A)、第二净空区域(101B)和第一金属区域，其中，单面上第一净空区域(101A)和第二净空区域(101B)分别在两端对称设置，两净空区域(101A、101B)之间区域为第一金属区域；金属外壳(2)包括金属边框(6)和后盖(7)，后盖(7)位于***电路板(1)的背面正下方且与之隔离设置，所述后盖(7)包括第一非金属区域(701A)、第二非金属区域(701B)和第二金属区域(702)，第一非金属区域(701A)或者第二非金属区域(701B)的形状、尺寸分别与第一净空区域(101A)或者第二净空区域(101B)的形状、尺寸相近且对应设置；***电路板(1)侧面设置有与之紧密接触的金属边框(6)，金属边框(6)与后盖(7)相连；靠近第一净空区域(101A)的金属短边框以及靠近第二净空区域(101B)的金属短边框上均设置有两条窄缝将金属外壳(2)分段隔开形成相互独立的三个金属外壳；后盖(7)及与其连接的金属边框(6)与***电路板(1)背面的第一金属区域共同作为***地；
在***电路板(1)背面的第一净空区域(101A)和第二净空区域(101B)分别设置有关于***电路板(1)中心对称的天线分支(3)，每个天线分支(3)均包括相同设置的天线分支一(301)、天线分支二(302)和天线分支三(303)；其中：天线分支一(301)为L型微带线并通过匹配电路(4)与设于金属区域内的馈电点(5)连接，天线分支二(302)和天线分支三(303)的一端均与两条窄缝(601、602)之间的金属外壳相连形成环天线，天线分支三(303)的另一端与***地相连，并且，天线分支二(302)与天线分支一(301)部分耦合。
8.根据权利要求1所述的一种全金属外壳移动智能终端天线，其特征在于，所述天线分支一(301)为平面单极子天线。
9.根据权利要求2所述的一种全金属外壳移动智能终端天线，其特征在于，所述平面单极子天线为L型微带线或者T型微带线。
10.根据权利要求1所述的一种全金属外壳移动智能终端天线，其特征在于，两条窄缝(601、602)的缝隙宽度为1mm～3mm。
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