CN109616750A - 一种天线结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种天线结构，其特征在于，包括：金属后壳，包含第一开槽与第二开槽，以及划分形成的第一金属臂与第二金属臂；用于产生第一谐振信号的第一辐射体，其一端设置有馈电点；通过至少一个调谐元件与馈电点连通的第二辐射体，以用于产生第二谐振信号；由第一金属臂延伸形成的第三辐射体，用于产生第三谐振信号；由第二金属臂延伸形成的第四辐射体，用于产生第四谐振信号。利用上述天线结构，可以在全金属环境中实现集成4G与5G频段的大带宽天线。

Description

一种天线结构
技术领域
本发明属于天线领域，具体涉及一种天线结构。
背景技术
由于目前智能移动终端的外观设计趋势趋向于结构性能稳定的金属外壳，这样会对天线的辐射性能造成很大的影响，甚至难以实现天线的正常性能。目前世面上金属环境天线需要加比较大尺寸的塑胶窗，能够支持的工作频率范围也比较少。
与此同时，随着天线技术的不断更新换代，将作为未来发展趋势的5G天线(第五代天线)频段与目前广泛应用的4G天线(***天线)频段集成到同一通信设备中的需求也越来越高。然而当前技术难以在全金属环境中实现集成4G与5G频段的大带宽天线。
发明内容
针对上述现有技术中的集成天线难以在全金属环境中集成4G与5G的全频段的频率范围这一问题，提出了一种天线结构，利用这种天线结构，能够解决上述问题。
本发明提供了以下方案。
一种天线结构100，应用于电子设备，其特征在于，包括：
金属后壳101，上述金属后壳101包含第一开槽102与第二开槽103，以及被上述第一开槽与上述第二开槽划分形成的第一金属臂104与第二金属臂105；
第一辐射体106，被布置在上述金属后壳101上且临近上述第一开槽，以用于产生第一谐振信号，上述第一辐射体106的一端设置有馈电点107，
第二辐射体108，被布置在上述金属后壳101上且临近上述第二开槽103，上述第二辐射体108通过至少一个调谐元件109与上述馈电点107连通，以用于产生第二谐振信号；
第三辐射体110，由上述第一金属臂104延伸形成，并耦合连接至上述第一辐射体，用于产生第三谐振信号；
第四辐射体111，由上述第二金属臂105延伸形成，并耦合连接至上述第二辐射体，用于产生第四谐振信号。
可选地，其中，上述第一谐振信号、第三谐振信号为高频谐振信号，第二谐振信号、第四谐振信号为低频谐振信号，上述第一谐振信号、第三谐振信号、第二谐振信号和第四谐振信号通过上述第一开槽102和第二开槽103向外辐射。
可选地，其中，上述金属后壳101包括金属边框112；其中，
L形的第一延伸部113连接至临近上述第一开槽102处的金属边框112上，从而形成上述第三辐射体；
L形的第二延伸部114连接至临近上述第二开槽103处的金属边框112上，从而形成上述第四辐射体。
可选地，通过金属钉将上述L形的第一延伸部铆接在上述第一金属臂的金属边框上，通过金属钉将上述L形的第二延伸部铆接在上述第二金属臂的金属边框上，从而实现固连。
可选地，通过弹片将上述L形的第一延伸部铆接在上述第一金属臂的金属边框上，通过弹片将上述L形的第二延伸部铆接在上述第二金属臂的金属边框上，从而实现固连。
可选地，上述第一延伸部113在上述金属后壳的厚度方向上的投影至少与上述第一开槽102重叠；
上述第二延伸部114在上述金属后壳的厚度方向上的投影至少与上述第二开槽103重叠。
可选地，其中，上述第一辐射体106与上述第三辐射体110之间存在第一耦合间隙115，上述第一耦合间隙115的宽度为2mm；
上述第二辐射体108与上述第四辐射体111之间存在第二耦合间隙116，上述第二耦合间隙116的宽度为2mm。
可选地，其中，上述金属后壳101还包括接地部分117。
可选地，其中，上述第一开槽102内与上述第二开槽103内填充有绝缘材料。
可选地，其中，上述至少一个调谐元件109为电容和/或电感。
可选地，其中，还包括绝缘体支架118，上述第一延伸部113、第二延伸部114、第一辐射体106以及第二辐射体108通过上述绝缘体支架118固定至上述金属后壳。
可选地，其中，上述金属后壳101的厚度为4mm。
一种通信设备，其特征在于，包括设备主体以及至少一个如上上述的天线结构，上述天线结构至少部分设置于上述设备主体内。
本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：通过将一部分天线的走线直接和金属外壳的金属臂连接在一起，作为金属臂的延伸部分，从而可以实现不同频段的天线谐振信号。此外，另外一部分天线的走线不和金属直接接触，和金属做耦合，从而可以实现天线的另外频段的性能。从而可以在全金属环境中实现集成4G频段与5G频段的工作频率范围的大带宽天线。
应当理解，上述说明仅是本发明技术方案的概述，以便能够更清楚地了解本发明的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施。为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举说明本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文的示例性实施例的详细描述，本领域普通技术人员将明白本文所述的有点和益处以及其他优点和益处。附图仅用于示出示例性实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的标号表示相同的部件。在附图中：
图1为根据本发明一实施例的天线结构的参考示意图；
图2为根据本发明另一实施例的天线结构的结构示意图；
图3为根据图2所示实施例中所提供的天线结构的另一结构示意图；
图4为根据图2所示实施例中所提供的天线结构的又一结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
在本发明中，应理解，诸如“包括”或“具有”等术语旨在指示本说明书中所公开的特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合的存在，并且不旨在排除一个或多个其他特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合存在的可能性。
另外还需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
以下结合图1～4，对本发明实施例提出的天线结构100进行详细描述。
图1中示出本实施例天线结构110的一个参考视图，可以是例如是笔记本电脑的金属后壳的内部结构，其中包含一个或多个本公开所提供的天线结构100，附图1中示出两个对称的天线结构100，可以理解，本公开对天线结构的个数不作具体限制，对金属后壳的形状不作具体限制，对天线结构100的应用场景不作具体限制，本实施例仅以此参考视图为例进行描述，以便于理解。
图2示出了本发明一实施例的天线结构的示意图，具体示出了天线结构100的后视图；图3示出了本发明实施例的天线结构的又一示意图，具体示出了天线结构100的主视图。图4示出本发明实施例的天线结构的又一示意图，具体示出了天线结构100的右视图。
特别地，为便于理解，可以看出，图4的A方向视图也即图3、图4的B方向视图也即图2。
参考图2～4，天线结构100具体包括：金属后壳101，所述金属后壳101包含第一开槽102与第二开槽103，以及被所述第一开槽与所述第二开槽划分形成的第一金属臂104与第二金属臂105。
其中，长方形的金属后壳101被第一开槽102与第二开槽103划分，形成第一金属臂104与第二金属臂105。其中，第一开槽102为L型槽，第二开槽103为直线型槽；第一开槽102与第二开槽103的开槽方向相对，且不贯通；第一金属臂104与第二金属臂105的宽度一致、长度不等。
可选地，本实施例中，第一金属臂104的长度小于第二金属臂105。
第一辐射体106，被布置在所述金属后壳101上且临近第一开槽102处，以用于产生第一谐振信号，所述第一辐射体106的一端设置有馈电点107。具体地，第一辐射体106为一倒L型天线走线，其整体平行于金属后壳101而设置，其中，该第一辐射体106的其中一段天线走线位于第一开槽102和第二开槽103之间并垂直于第一开槽102设置，另一段天线走线位于第一开槽102与金属后壳101之间并平行于第一开槽102设置；第一辐射体106的其中一端设置有馈电点107，当工作时，馈电点107向第一辐射体106进行馈电，从而产生高频的谐振信号，也即第一谐振信号。本实施例中，上述天线走线的结构包括但不限于L型结构，本实施例仅以此为例进行描述。
第二辐射体108，被布置在所述金属后壳101上且临近所述第二开槽103处，所述第二辐射体108通过至少一个调谐元件109与所述馈电点107连通，以用于产生第二谐振信号。具体地，第二辐射体108为一直线型天线走线，其位于第二开槽103与金属后壳101之间并平行于第二开槽103设置。第二辐射体108的其中一端通过至少一个调谐元件109与上述第一辐射体106相连，当工作时，第一辐射体106上的馈电点107通过至少一个调谐元件109向该第二辐射体108馈电，从而产生低频的谐振信号，也即第二谐振信号。
第三辐射体110，由所述第一金属臂104延伸形成，并耦合连接至所述第一辐射体，用于产生第三谐振信号。具体地，第三辐射体110包括第一金属臂104以及自第一金属臂104延伸出来的L型的天线走线，该L型的天线走线与第一辐射体106的倒L型天线走线相应设置。事实上，尽管第一金属臂104是金属后壳的一部分，但在本实施例中作为天线结构的一部分，和延伸出来的L型天线走线共同实现天线的性能，当工作时可以实现一个高频的谐振，也即产生第三谐振信号。本实施例中，上述天线走线的结构包括但不限于L型结构，本实施例仅以此为例进行描述。
第四辐射体111，由所述第二金属臂105延伸形成，并耦合连接至所述第二辐射体，用于产生第四谐振信号。具体地，第四辐射体111包括第二金属臂105以及自第二金属臂105延伸出来的一个L型的天线走线。事实上，尽管第二金属臂105是金属后壳的一部分，但在本实施例中作为天线结构的一部分，和延伸出来的该类似L型的天线走线同实现天线的性能，当工作时，可以实现一个低频的谐振，也即产生第四谐振信号。本实施例中，上述天线走线的结构包括但不限于L型结构，本实施例仅以此为例进行描述。
可以理解，第三辐射体110与第四辐射体111本身均不具有馈电点，第三辐射体110通过与第一天线辐射体106耦合获取来自馈电点107的信号，第四辐射体111通过与第二天线辐射体108耦合获取来自馈电点107的信号，而第一天线辐射体106与第二天线辐射体108能够直接获取来自该馈电点107的信号，以此能减少馈电点设置数量，从而也有利于简化天线结构，减少该天线结构的空间占用。
本实施例中。通过将一部分天线的走线直接和金属外壳的金属臂连接在一起，作为金属臂的延伸部分，从而可以实现不同频段的天线谐振信号。此外，另外一部分天线的走线不和金属直接接触，和金属做耦合，从而可以实现天线的另外频段的性能。从而可以在全金属环境中实现集成4G频段与5G频段的工作频率范围的大带宽天线。
在一些实施例中，上述第一谐振信号为高频谐振信号、第二谐振信号为低频谐振信号、第三谐振信号为高频谐振信号、第四谐振信号为低频谐振信号。
进一步地，低频谐振信号的工作频率具体为：700MHz～960MHz；高频谐振信号的工作频率具体为：1700MHz～2690MHz。上述第一谐振信号、第二谐振信号、第三谐振信号、第四谐振信号通过所述第一开槽102和第二开槽103向外辐射。
在一些实施例中，所述金属后壳101包括金属边框112，进一步地，第三辐射体110具体可以包括第一金属臂104和第一延伸部113。第四辐射体111具体可以包括第二金属臂105以及第二延伸部114，具体地，可以通过以下结构形成第三辐射体110和第四辐射体111。
L形的第一延伸部113连接至临近所述第一开槽102处的金属边框112上，从而形成所述第三辐射体。具体地，L形的第一延伸部113的较短一端垂直连接至金属边框112上，从而形成一凹槽。进一步地，上述第一辐射体被安置在该凹槽中，且与该第一延伸部113以及该金属边框互相平行设置。进一步地，上述第一延伸部113与该第一辐射体106之间不直接接触，而是存在一水平间隙，也即第一耦合间隙115，该第一耦合间隙115的距离影响高频的两个谐振的距离(也即第一谐振信号与第三谐振信号之间的频率距离)。该第一耦合间隙115优选为2mm。
L形的第二延伸部114连接至临近所述第二开槽103处的金属边框112上，从而形成所述第四辐射体。具体地，L形的第二延伸部114的较短一端垂直连接至金属边框112上，从而形成一凹槽。进一步地，上述第二辐射体108被安置在该凹槽中且与该第二延伸部互相平行。进一步地，上述第二延伸部114与该第二辐射体108之间不直接接触，而是存在一水平间隙，也即第二耦合间隙116，该第二耦合间隙116的距离影响低频的两个谐振的距离(也即第二谐振信号与第四谐振信号之间的频率距离)。该第二耦合间隙116优选为2mm。
可选地，可以通过金属钉将所述L形的第一延伸部113铆接在所述第一金属臂104上的金属边框112上，通过金属钉将所述L形的第二延伸部114铆接在所述第二金属臂105的金属边框112上，从而实现连接。
可选地，可以通过弹片将所述L形的第一延伸部113铆接在所述第一金属臂104上的金属边框112上，通过弹片将所述L形的第二延伸部114铆接在所述第二金属臂105上的金属边框112上，从而实现连接。
此外，金属后壳还会因耦合至第一辐射体以及第二辐射体而产生超高频谐振信号，频率在3.5GHz和5GHz附近。进一步地，第二辐射体和金属后壳之间的水平间距、以及第一辐射体和金属后壳之间的水平距离均会影响天线频率超高频的谐振，如果水平距离过近，则会导致耦合过强，进而影响超高频频段的工作性能，该水平间距大时会实现较好的谐振。本实施例中，上述水平间距根据具体环境设置，在此不做限制。
此外，可以通过改变第一延伸部113、所述第二延伸部114的长度，从而实现天线高频频段的偏移，使得天线的调试更简便。
在一些实施例中，所述第一延伸部113在所述金属后壳的厚度方向上的投影至少与所述第一开槽102重叠；第二延伸部114在所述金属后壳的厚度方向上的投影至少与所述第二开槽103重叠。可以将第三谐振信号以及第四谐振信号直接通过开槽辐射出去，辐射性能较高。
在一些实施例中，所述第一辐射体106与所述第三辐射体110之间的第一耦合间隙115的宽度为2mm，所述第二辐射体108与所述第四辐射体111之间的第二耦合间隙116的宽度为2mm。
在一些实施例中，所述金属后壳101还包括接地部分117。具体地，第一开槽以及第二开槽将金属后壳划分为两部分，一部分是由第一金属臂以及第二金属臂组成的辐射部，另一部分也即是接地部分117。第一金属臂与第二金属臂与接地部分连通，从而可以与第一辐射体以及第二辐射体耦合连接。
在一些实施例中，所述第一开槽102内与所述第二开槽103内填充有绝缘材料。具体地，该绝缘体材料优选为塑胶。
在一些实施例中，所述至少一个调谐元件109为电容和/或电感。
调谐元件109是电感或电容元器件，可以将电容或电感直接焊接在第二天线辐射体的天线走线上，从而调谐低频信号的性能。本实施例中，具体的电感或电容的值，需要根据实际工作环境以及对照天线的史密斯圆图进行优化后获取，本实施例对此不做限制。
在一些实施例中，还包括绝缘体支架118，所述第一延伸部113、第二延伸部114、第一辐射体106以及第二辐射体108通过所述绝缘体支架118固定至所述金属后壳。具体地，上述绝缘体支架118的类型和设计高度可以根据实际应用情况灵活设置，优选地，绝缘体支架118的设计高度可以为第一延伸部113、第二延伸部114、第一辐射体106以及第二辐射体108所在的底面与金属后壳之间的距离。优选地，上述第一延伸部113、第二延伸部114、第一辐射体106以及第二辐射体108的天线走线可以通过印刷方式印刷到该绝缘体支架118上。可以理解，通过绝缘体支架118进行天线走线的设置有利于提高天线走线的工作精确性。
在一些实施例中，所述金属后壳101的厚度为4mm。本实施例中，金属后壳101的厚度值越大，性能越好，调试天线的难道也越低。但考虑到目前终端都追求超薄厚度，因此本实施例中，可以采用4mm的厚度实现从4G到5G的大带宽天线。
具体地，从图4可以看出，上述金属后壳101的厚度h指的是金属后壳101的整体厚度。
在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种通信设备，具体包括设备主体以及至少一个如上所述的天线结构，所述天线结构至少部分设置于所述设备主体内。
该通信设备可以是智能手机、笔记本电脑、平板电脑、可穿戴式移动智能设备等多种可通信的智能设备。本实施例对此不做限制。
虽然已经参考若干具体实施方式描述了本发明的精神和原理，但是应该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合以进行受益，这种划分仅是为了表述的方便。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。

Claims (10)

1.一种天线结构(100)，其特征在于，包括：
金属后壳(101)，所述金属后壳(101)包含第一开槽(102)与第二开槽(103)，以及被所述第一开槽与所述第二开槽划分形成的第一金属臂(104)与第二金属臂(105)；
第一辐射体(106)，被布置在所述金属后壳(101)上且临近所述第一开槽(102)，以用于产生第一谐振信号，所述第一辐射体(106)的一端设置有馈电点(107)；
第二辐射体(108)，被布置在所述金属后壳(101)上且临近所述第二开槽(103)，所述第二辐射体(108)通过至少一个调谐元件(109)与所述馈电点(107)连通，以用于产生第二谐振信号；
第三辐射体(110)，由所述第一金属臂(104)延伸形成，并耦合连接至所述第一辐射体，用于产生第三谐振信号；
第四辐射体(111)，由所述第二金属臂(105)延伸形成，并耦合连接至所述第二辐射体，用于产生第四谐振信号。
2.如权利要求1所述的天线结构(100)，其特征在于，所述第一谐振信号、第三谐振信号为高频谐振信号，第二谐振信号、第四谐振信号为低频谐振信号，所述第一谐振信号、第三谐振信号、第二谐振信号和第四谐振信号通过所述第一开槽(102)和第二开槽(103)向外辐射。
3.如权利要求1所述的天线结构(100)，其特征在于，所述金属后壳(101)包括金属边框(112)；其中，
L形的第一延伸部(113)连接至临近所述第一开槽(102)处的金属边框(112)上，从而形成所述第三辐射体；
L形的第二延伸部(114)连接至临近所述第二开槽(103)处的金属边框(112)上，从而形成所述第四辐射体。
4.如权利要求1所述的天线结构(100)，其特征在于，
所述第一辐射体(106)与所述第三辐射体(110)之间存在第一耦合间隙(115)，所述第一耦合间隙(115)的宽度为2mm；
所述第二辐射体(108)与所述第四辐射体(111)之间存在第二耦合间隙(116)，所述第二耦合间隙(116)的宽度为2mm。
5.如权利要求1所述的天线结构(100)，其特征在于，所述金属后壳(101)还包括接地部分(117)。
6.如权利要求1所述的天线结构(100)，其特征在于，所述第一开槽(102)内与所述第二开槽(103)内填充有绝缘材料。
7.如权利要求1所述的天线结构(100)，其特征在于，所述至少一个调谐元件(109)为电容和/或电感。
8.如权利要求1所述的天线结构(100)，其特征在于，还包括绝缘体支架(118)，所述第一延伸部(113)、第二延伸部(114)、第一辐射体(106)以及第二辐射体(108)通过所述绝缘体支架(118)固定至所述金属后壳。
9.如权利要求1所述的天线结构(100)，其特征在于，所述金属后壳(101)的厚度为4mm。
10.一种通信设备，其特征在于，包括设备主体以及至少一个如权利要求1-9任一项所述的天线结构，所述天线结构至少部分设置于所述设备主体内。
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