CN108258382A - 一种天线*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信领域，公开了一种天线***。该天线***包括设有第一导通孔和第二导通孔的天线辐射体、用于嵌设天线辐射体的天线支架、设有馈电点、第一接地点、第二接地点、第一匹配电路、第二匹配电路、第三匹配电路的电路板以及容置电路板的壳体。本发明提供的天线***相对于现有技术而言，能够利用现有移动终端的金属边框实现低频频段切换并覆盖1700‑2700高频，通过在天线***中设置3个匹配电路，使得嵌设有该天线***的移动终端可实现通信全频段的覆盖并满足国内电信运营商载波聚合使用要求。

Description

一种天线***

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及一种天线***。

背景技术

随着通信技术的迅猛发展，无线移动装置越来越多，特别是手机，人们不仅仅满足简单的通话功能，对手机的质感要求也越来越高。手机机身搭配金属边框或者直接采用金属外壳的设计被广泛使用，而在金属边框或金属外壳设计中，一个技术难点是金属边框或金属外壳会在一定程度上屏蔽天线接收和发送的信号，严重影响天线的性能。另外，随着现有的手机越来越薄，预留给天线的空间变得越来越小，天线的环境变得越来越差，这就进一步限制了天线的辐射性能还有天线的带宽。

为了解决上述技术问题，激光直接成型技术(Laser-Direct-Structuring，简称LDS)天线被广泛应用。LDS天线改变了现有天线安装在手机电路板上的方式，而是利用计算机按照导电图形的轨迹控制激光的运动，直接在天线支架上化镀形成金属天线辐射方向图(Antenna Radiation pattern，简称天线pattern)，从而可以在有限的空间中尽可能的设置天线。

但本发明的发明人发现，现有技术中，金属边框所搭配的天线***，大部分都没有办法将1700MHz-2700MHz整合成一个完整的高频，无法满足多载波聚合(CA)的使用要求。基于此，目前提出的将天线与金属边框整合，并在某一点连接单刀四掷的天线开关(SP4T)，经过切换各个不同射频引脚的匹配来调整频率，但是这种方式仅能够实现4个状态切换，并且SP4T开关的在PCB上的走线布局和开关脚位在PCB上的净空层也需要特别处理，否则开关的损耗与寄生电容的效应，反而给天线的性能带来致命损伤。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供天线***，能够利用现有移动终端的金属边框实现低频段的覆盖，通过在天线中设置3个匹配电路，实现了中高频段的覆盖，从而使得嵌设有该天线***的移动终端可实现通信全频段的覆盖。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种天线***，包括设有第一导通孔和第二导通孔的天线辐射体、用于嵌设天线辐射体的天线支架、设有馈电点、第一接地点、第二接地点、第一匹配电路、第二匹配电路、第三匹配电路的电路板以及容置电路板的壳体；壳体的边框为金属边框，且金属边框靠近天线辐射体的区域设有断缝；天线支架设置在电路板上，馈电点通过第一金属弹片电连接至第一导通孔，第一接地点与金属边框接触导通，第二接地点通过第二金属弹片电连接至第二通孔，天线辐射体通过第三金属弹片电连接至金属边框靠近断缝左侧的区域，天线辐射体通过第四金属弹片电连接至金属边框靠近断缝右侧的区域；其中，将第一匹配电路电连接至天线辐射体设有第一通孔的区域，第二匹配电路电连接天线辐射体与第一接地点接触的区域，第三匹配电路电连接至天线辐射体与第二接地点接触的区域，使天线辐射体覆盖通信全频段。

本发明实施方式相对于现有技术而言，提供了一种能够覆盖通信全频段的天线***，具体的通过将开设有断缝的金属边框与电路板及天线辐射体导通，并通过设置的第一匹配电路中的可调电容使得该天线***能够利用设有断缝的金属边框覆盖低频段，通过在天线***中设置两个接地点，并分别在两个接地点所处的天线辐射体区域接入匹配电路，从而使得该天线***能够覆盖中高频段。本发明中提供的天线***，结构简单，实现方便，由于整个天线***中不存在切换开关，因此也不存在开关损耗及寄生电容效应对天线的损伤，有效保证了天线的寿命。

另外，天线辐射体包括：第一天线辐射体和第二天线辐射体；第一天线辐射体包括与第二接地点电连接并朝靠近馈电点方向水平延伸出的第一辐射部、由第一辐射部向远离断缝方向垂直延伸出的第二辐射部、由第二辐射部朝向远离馈电点方向水平延伸出的第三辐射部、由第三辐射部朝靠近开设断缝的金属边框方向垂直延伸出的第四辐射部、由第四辐射部朝靠近断缝方向水平延伸出的第五辐射部和由第四辐射部向下弯折延伸出的第六辐射部；第二天线辐射体包括与馈电点电连接并朝向靠近第一接地点方向水平延伸出的第七辐射部、与馈电点电连接并朝向靠近开设断缝的金属边框方向垂直延伸出的第八辐射部、由第八辐射部向下弯折延伸出的第九辐射部；其中，第二辐射部连接至第一匹配电路，第七辐射部连接至第二匹配电路，第四辐射部连接至第三匹配电路，第一天线辐射体与第二天线辐射体通过电路板连通。本发明给出了一种天线***中天线的天线辐射体的具体结构，基于该结构，能够够好的利用金属边框实现通信全频段覆盖。

另外，天线辐射体通过第一匹配电路实现低频谐振位置调谐，天线辐射体的低频谐振的工作频段覆盖824MHz-960MHz。

另外，天线辐射体通过第二匹配电路和/或第三匹配电路实现中高频谐振位置调谐，天线辐射体的中高频谐振的工作频段覆盖1710MHz-2700MHz。

另外，断缝的间隙至少为1.2mm。本发明给出了一种金属边框断缝间隙的具体取值，通过设置断缝的间隙至少为1.2mm，从而可以使得该天线***能够适用于现有非全面屏的移动终端。

另外，断缝的间隙至少为1.4mm。本发明给出了一种金属边框断缝间隙的具体取值，通过设置断缝的间隙至少为1.4mm，从而可以使得该天线***能够适用于现有全面屏的移动终端。

另外，第一匹配电路包括第一电感、第二电感、射频信号源以及可调电容，第二匹配电路包括第三电感，第三匹配电路包括第四电感；可调电容的第一端电连接至天线辐射体设有第一通孔的区域，可调电容的第二端分别电连接至第一电感的第一端和第二电感的第一端，第一电感的第二端与射频信号源连接，第二电感的第二端接地；第三电感的第一端电连接天线辐射体与第一接地点接触的区域，第三电感的第二端接地；第四电感的第一端电连接至天线辐射体与第二接地点接触的区域，第四电感的第二端接地。本发明给出了一种第一匹配电路、第二匹配电路、第三匹配电路具体的结构，通过上述连接方式，可以实现对天线辐射体各频段谐振位置的调谐，从而实现通信全频段覆盖。

另外，第一电感、第三电感、第四电感的取值范围分别在1nH至3nH之间。

另外，第二电感的取值范围在1nH至15nH之间。

另外，可调电容的取值范围在1.82pF至9.7pF之间。

附图说明

图1是本发明第一实施方式的天线***的结构示意图；

图2是本发明第一实施方式的天线***中天线辐射体的具体结构示意图；

图3是本发明第一实施方式的天线***中电路板设有馈电点、第一接地点、第二接地点区域的示意图；

图4是本发明第一实施方式的天线***中壳体的金属边框及壳体上第一金属弹片、第二金属弹片、第三金属弹片、第四金属弹片的设置位置示意图；

图5是本发明第一实施方式的天线***中第一匹配电路、第二匹配电路、第三匹配电路的设置位置示意图；

图6是本发明第一实施方式的天线***的效率图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本发明而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本发明所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及天线***。该天线***主要应用于移动通信手持行动装置，如手机。

具体的天线***包括设有第一导通孔和第二导通孔的天线辐射体、用于嵌设天线辐射体的天线支架、设有馈电点、第一接地点、第二接地点、第一匹配电路、第二匹配电路、第三匹配电路的电路板以及容置电路板的壳体。

需要说明的是，本实施方式中提供的天线***主要是利用了现有移动终端的金属边框实现。因此壳体的边框需为金属边框，且金属边框靠近天线辐射体的区域需要设有断缝。

天线支架设置在电路板上，馈电点通过第一金属弹片电连接至第一导通孔，第一接地点与金属边框接触导通，第二接地点通过第二金属弹片电连接至第二通孔，天线辐射体通过第三金属弹片电连接至金属边框靠近断缝左侧的区域，天线辐射体通过第四金属弹片电连接至金属边框靠近断缝右侧的区域；其中，将第一匹配电路电连接至天线辐射体设有第一通孔的区域，第二匹配电路电连接天线辐射体与第一接地点接触的区域，第三匹配电路电连接至天线辐射体与第二接地点接触的区域，使天线辐射体覆盖通信全频段。

本实施方式中提供的天线***中，天线辐射体所能覆盖的通信全频段是指能够支持现有移动终端的通讯***所工作的频段，如2G、3G、4G。

具体的说，天线辐射体是通过第一匹配电路实现低频谐振位置调谐，从而使得天线辐射体的低频谐振的工作频段覆盖824MHz-960MHz。

天线辐射体通过第二匹配电路和/或第三匹配电路实现中高频谐振位置调谐，从而使得天线辐射体的中高频谐振的工作频段能够覆盖1710MHz-2700MHz频段。

另外，值得一提的是，以手机为例，现有较为普遍的采用金属外壳或金属边框设计的手机通常分为全面屏(简单的说就是：手机的正面全部都是屏幕，手机的四个边框位置都是采用无边框设计，追求接近100％的屏占比，目前主要指屏占比达到80％以上)和非全屏(顾名思义就手机的四个边框位置具有边框，屏占比小于80％)，为使天线***能够更好的应用于这两种类型的手机，本实施方式给出了两种优选方案。

具体的，在天线***是应用于全面屏手机时，金属边框上开设的断缝的间隙至少需要为1.4mm，在天线***是应用于非全面屏手机时，金属边框上开设的断缝的间隙至少需要为1.2mm，具体的取值，本领域的技术人员可以根据实际嵌设到的手机的尺寸进行合理设置，此处不做限制。

为了便于理解，本实施方式给出了一种具体结构的天线***，该天线***的天线辐射体具体包括第一天线辐射体和第二天线辐射体，具体的天线***的整体结构如图1至4。

其中，10为第一导通孔、20为第二导通孔、30为天线辐射体、40为天线支架、50为电路板、60为壳体、60-1为开设有断缝的金属边框、60-2为本实施方式所指的断缝、70为馈电点、80为第一接地点、90为第二接地点、101为第一金属弹片、102为第二金属弹片、103为第三金属弹片、104为第四金属弹片。

需要说明的是，第一接地点80通过与金属边框60-1的延伸出的区域60-11接触导通，第三金属弹片103和第四金属弹片104具体设置在电路板50与金属边框60-1之间，从而可以保证电路板50与金属边框60-1导通。

另外，天线辐射体30的具体走向如图2所示。其中，第一天线辐射体30-1包括与第二接地点90电连接并朝靠近馈电点70方向水平延伸出的第一辐射部30-11、由第一辐射部30-11向远离断缝60-2方向垂直延伸出的第二辐射部30-12、由第二辐射部30-12朝向远离馈电点70方向水平延伸出的第三辐射部30-13、由第三辐射部30-13朝靠近开设断缝60-2的金属边框60-1方向垂直延伸出的第四辐射部30-14、由第四辐射部30-14朝靠近断缝60-2方向水平延伸出的第五辐射部30-15和由第四辐射部30-14向下弯折延伸出的第第六辐射部30-16。

第二天线辐射体30-2包括与馈电点70电连接并朝向靠近第一接地点80方向水平延伸出的第七辐射部30-21、与馈电点70电连接并朝向靠近开设断缝60-2的金属边框60-1方向垂直延伸出的第八辐射部30-22、由第八辐射部30-22向下弯折延伸出的第九辐射部30-23。

另外，值得一提的是，在本实施方式中，第一匹配电路具体包括第一电感、第二电感、射频信号源以及可调电容，第二匹配电路具体包括第三电感，第三匹配电路具体包括第四电感。

上述3个匹配电路的具体设置位置以及各匹配电路中组件的连接如图5所示。

其中，TUNER为可调电容、L1为第一电感、L2为第二电感、RF为射频信号源、L3为第三电感、L4为第四电感。

具体的，可调电容TUNER的第一端电连接至天线辐射体30设有第一通孔10的区域A1，可调电容TUNER的第二端分别电连接至第一电感L1的第一端和第二电感L2的第一端，第一电感L1的第二端与射频信号源RF连接，第二电感L2的第二端接地。第三电感L3的第一端电连接天线辐射体30与第一接地点80接触的区域A2，第三电感L3的第二端接地。第四电感L4的第一端电连接至天线辐射体30与第二接地点接触的区域，第四电感L4的第二端接地。

另外，需要说明的是，上述结构的天线辐射体30的第一天线辐射体30-1与第二天线辐射体30-2通过电路板50连通，且第二辐射部30-12连接至第一匹配电路，第七辐射部30-21连接至第二匹配电路，第四辐射部连接至第三匹配电路。

另外，在实际应用中，第一电感L1、第三电感L3、第四电感L4的取值范围分别在1nH至3nH之间，第二电感L2的取值范围在1nH至15nH之间，可调电容的取值范围在1.82pF至9.7pF之间。

优选地，第一电感L1、第三电感L3、第四电感L4可以选择相同取值的电感，且其电感值为1.5nH，第二电感的取值为12nH。为了更加直观的获知该天线***的效率，以下结合表1、图6进行具体说明。

表1为可调电容TUNER在状态值为850Tx、850Rx、900Tx、900Rx下对应的电压值、可调电容值以及频段。

表1

其中，Tx具体表示输出，Rx表示输入。

图6是根据表1中各项数据绘制的天线***中天线辐射体的效率图。

另外，值得一提的是，基于表1中提供的数据，可以得出天线***中天线辐射体的辐射系数效果，在上述四种状态下，其辐射通常会汇聚于下述8处，具体的：

1、824MHz，-7.8602dB；

2、880MHZ，-7.5023dB；

3、960MHz，-2.2037dB；

4、1710MHZ，-6.4162dB；

5、2170MHz，-5.3722dB；

6、2300MHZ，-6.020dB；

7、2500MHz，-20.044dB；

8、2690MHZ，-7.0809dB。

通过表1、图6及上述数据不难发现，本实施方式中提供的天线***能够利用现有移动终端的金属边框实现低频频段切换并覆盖1700-2700高频，通过在天线***中设置3个匹配电路，使得嵌设有该天线***的移动终端可实现通信全频段的覆盖并满足国内电信运营商载波聚合使用要求，提升了用户体验。

需要说明的是，以上仅为举例说明，并不对本发明的技术方案构成限定，在实际应用中，天线***中的天线辐射体的具体走向并不局限与本实施方式中所示的结构，本领域的技术人员可以根据需要合理设置，此处不做限制。

另外，本实施方式中提供的天线***所能覆盖的通信频段均包括端点值。

另外，值得一提是，本实施方式中提供的天线***中的天线辐射体具体是采用普通工艺设置的金属天线，在实际应用中，对此不作具体限制，本领域的技术人员可以根据需要合理设置。

本发明的第二实施方式涉及一种天线***。第二实施方式与第一实施方主要区别之处在于，第一实施方式中，天线***中嵌设在天线支架上的天线具体是采用普通工艺设置的金属天线；第二实施方式中，天线***中的天线部分具体是采用LDS工艺制备的天线。

通过采用LDS工艺制备的天线，使得天线***在有限的空间内能够尽可能大的增加辐射面积，从而使得天线***能够更好的实现通信全频段覆盖。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种天线***，其特征在于，包括设有第一导通孔和第二导通孔的天线辐射体、用于嵌设所述天线辐射体的天线支架、设有馈电点、第一接地点、第二接地点、第一匹配电路、第二匹配电路、第三匹配电路的电路板以及容置所述电路板的壳体；

所述壳体的边框为金属边框，且所述金属边框靠近所述天线辐射体的区域设有断缝；

所述天线支架设置在所述电路板上，所述馈电点通过第一金属弹片电连接至所述第一导通孔，所述第一接地点与所述金属边框接触导通，所述第二接地点通过第二金属弹片电连接至所述第二通孔，所述天线辐射体通过第三金属弹片电连接至所述金属边框靠近断缝左侧的区域，所述天线辐射体通过第四金属弹片电连接至所述金属边框靠近断缝右侧的区域；

其中，将所述第一匹配电路电连接至所述天线辐射体设有所述第一通孔的区域，所述第二匹配电路电连接所述天线辐射体与所述第一接地点接触的区域，所述第三匹配电路电连接至所述天线辐射体与所述第二接地点接触的区域，使所述天线辐射体覆盖通信全频段。

2.根据权利要求1所述的天线***，其特征在于，所述天线辐射体包括：第一天线辐射体和第二天线辐射体；

所述第一天线辐射体包括与所述第二接地点电连接并朝靠近所述馈电点方向水平延伸出的第一辐射部、由所述第一辐射部向远离所述断缝方向垂直延伸出的第二辐射部、由所述第二辐射部朝向远离所述馈电点方向水平延伸出的第三辐射部、由所述第三辐射部朝靠近开设所述断缝的所述金属边框方向垂直延伸出的第四辐射部、由所述第四辐射部朝靠近所述断缝方向水平延伸出的第五辐射部和由所述第四辐射部向下弯折延伸出的第六辐射部；

所述第二天线辐射体包括与所述馈电点电连接并朝向靠近所述第一接地点方向水平延伸出的第七辐射部、与所述馈电点电连接并朝向靠近开设所述断缝的所述金属边框方向垂直延伸出的第八辐射部、由所述第八辐射部向下弯折延伸出的第九辐射部；

其中，所述第二辐射部连接至所述第一匹配电路，所述第七辐射部连接至所述第二匹配电路，所述第四辐射部连接至所述第三匹配电路，所述第一天线辐射体与所述第二天线辐射体通过所述电路板连通。

3.根据权利要求1或2所述的天线***，其特征在于，所述天线辐射体通过所述第一匹配电路实现低频谐振位置调谐，所述天线辐射体的低频谐振的工作频段覆盖824MHz-960MHz。

4.根据权利要求1或2所述的天线***，其特征在于，所述天线辐射体通过所述第二匹配电路和/或所述第三匹配电路实现中高频谐振位置调谐，所述天线辐射体的高频谐振的工作频段覆盖1710MHz-2700MHz。

5.权利要求1或2所述的天线***，其特征在于，所述断缝的间隙至少为1.2mm。

6.根据权利要求1或2所述的天线***，其特征在于，所述断缝的间隙至少为1.4mm。

7.根据权利要求1或2所述的天线***，其特征在于，所述第一匹配电路包括第一电感、第二电感、射频信号源以及可调电容，所述第二匹配电路包括第三电感，所述第三匹配电路包括第四电感；

所述可调电容的第一端电连接至所述天线辐射体设有所述第一通孔的区域，所述可调电容的第二端分别电连接至所述第一电感的第一端和所述第二电感的第一端，所述第一电感的第二端与所述射频信号源连接，所述第二电感的第二端接地；

所述第三电感的第一端电连接所述天线辐射体与所述第一接地点接触的区域，所述第三电感的第二端接地；

所述第四电感的第一端电连接至所述天线辐射体与所述第二接地点接触的区域，所述第四电感的第二端接地。

8.根据权利要求7所述的天线***，其特征在于，所述第一电感、所述第三电感、所述第四电感的取值范围分别在1nH至3nH之间。

9.根据权利要求7所述的天线***，其特征在于，所述第二电感的取值范围在1nH至15nH之间。

10.根据权利要求7所述的天线***，其特征在于，所述可调电容的取值范围在1.82pF至9.7pF之间。