CN109921175B - 天线结构及具有该天线结构的无线通信装置 - Google Patents

天线结构及具有该天线结构的无线通信装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种天线结构，包括壳体以及第一馈入源，所述壳体包括中框及边框，所述中框及边框均由金属材料制成，所述边框上开设有开槽、断点以及断槽，所述开槽、断点以及断槽共同自所述边框上划分出一第一辐射部，所述第一辐射部通过所述开槽与所述中框间隔绝缘设置，并设置有多个接地点，以通过所述多个接地点接地，所述第一馈入源电连接至所述第一辐射部，用以为所述第一辐射部馈入电流，所述边框的厚度大于等于两倍所述断点或所述断槽的宽度，且所述开槽的宽度小于等于二分之一倍所述断点或所述断槽的宽度。该天线结构具有较宽频宽。本发明还提供一种具有该天线结构的无线通信装置。

Description

天线结构及具有该天线结构的无线通信装置
技术领域
本发明涉及一种天线结构及具有该天线结构的无线通信装置。
背景技术
随着无线通信技术的进步，移动电话、个人数字助理等电子装置不断朝向功能多样化、轻薄化、以及资料传输更快、更有效率等趋势发展。然而其相对可容纳天线的空间也就越来越小，而且随着无线通信技术的不断发展，天线的频宽需求不断增加。因此，如何在有限的空间内设计出具有较宽频宽的天线，是天线设计面临的一项重要课题。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种天线结构及具有该天线结构的无线通信装置。
一种天线结构，包括壳体以及第一馈入源，所述壳体包括中框及边框，所述中框及边框均由金属材料制成，所述边框设置于所述中框的周缘，所述边框上开设有开槽、断点以及断槽，所述开槽开设于所述边框的内侧，所述断点及所述断槽开设于所述边框，且隔断所述边框，所述开槽、断点以及断槽共同自所述边框上划分出一第一辐射部，所述第一辐射部通过所述开槽与所述中框间隔绝缘设置，并设置有多个接地点，以通过所述多个接地点接地，所述第一馈入源电连接至所述第一辐射部，用以为所述第一辐射部馈入电流，所述边框的厚度大于等于两倍所述断点或所述断槽的宽度，且所述开槽的宽度小于等于二分之一倍所述断点或所述断槽的宽度。
一种无线通信装置，包括上述所述的天线结构。
上述天线结构及具有该天线结构的无线通信装置通过设置所述壳体，且利用所述壳体上的开槽、断点以及断槽自所述壳体划分出天线结构，如此可有效实现宽频设计。
附图说明
图1为本发明第一较佳实施例的天线结构应用至无线通信装置的示意图。
图2为图1所示无线通信装置的组装示意图。
图3为图1所示天线结构的电路图。
图4为图3所示天线结构中切换电路的电路图。
图5为图3所示天线结构工作时的电流走向示意图。
图6为图1所示天线结构工作于LTE-A低频模态时的S参数(散射参数)曲线图。
图7为图1所示天线结构工作于LTE-A低频模态时的总辐射效率图。
图8为图1所示天线结构工作于LTE-A中频模态及LTE-Aband40模态时的S参数(散射参数)曲线图。
图9为图1所示天线结构工作于LTE-A中频模态及LTE-Aband40模态时的总辐射效率图。
图10为图1所示天线结构工作于LTE-A band41模态时的S参数(散射参数)曲线图。
图11为图1所示天线结构工作于LTE-A band41模态时的总辐射效率图。
图12为本发明第二较佳实施例的天线结构应用至无线通信装置的示意图。
图13为图12所示天线结构工作时的电流走向示意图。
图14为图12所示天线结构工作于LTE-A低频模态时的S参数(散射参数)曲线图。
图15为图12所示天线结构工作于LTE-A低频模态时的总辐射效率图。
图16为图12所示天线结构工作于LTE-A中频模态时的S参数(散射参数)曲线图。
图17为图12所示天线结构工作于LTE-A中频模态时的总辐射效率图。
图18为图12所示天线结构工作于LTE-A高频模态时的S参数(散射参数)曲线图。
图19为图12所示天线结构工作于LTE-A高频模态时的总辐射效率图。
主要元件符号说明
Figure BDA0001804131350000031
Figure BDA0001804131350000041
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当一个元件被称为“电连接”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“电连接”另一个元件，它可以是接触连接，例如，可以是导线连接的方式，也可以是非接触式连接，例如，可以是非接触式耦合的方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
请参阅图1及图2，本发明第一较佳实施方式提供一种天线结构100，其可应用于移动电话、个人数字助理等无线通信装置200中，用以发射、接收无线电波以传递、交换无线信号。
请一并参阅图3，所述天线结构100包括壳体11、第一馈入源F1、第一匹配电路12、金属部13、第二馈入源F2、第二匹配电路14、短路部15、耦合部16及切换电路17。
所述壳体11至少包括中框111、边框112及背板113。所述中框111大致呈矩形片状，其由金属材料制成。所述边框112大致呈环状结构，其由金属材料制成。在本实施例中，所述边框112设置于所述中框111的周缘，且与所述中框111一体成型设置。所述边框112远离所述中框111的一侧设置有一开口(图未标)，用于容置所述无线通信装置200的显示单元201。可以理解，所述显示单元201具有一显示平面，该显示平面裸露于该开口。所述中框111是位于所述显示单元201与所述背板113之间的金属片。所述中框111用于支撑所述显示单元201、提供电磁屏蔽、及提高所述无线通信装置200的机构强度。
所述背板113由绝缘材料制成，例如玻璃。所述背板113设置于所述边框112的边缘，且与所述显示单元201的显示平面及所述中框111大致间隔平行设置。可以理解，在本实施例中，所述背板113还与所述边框112以及中框111共同围成一容置空间114。所述容置空间114用以容置所述无线通信装置200的基板与处理单元等电子元件或电路模块于其内。
所述边框112至少包括末端部115、第一侧部116以及第二侧部117。在本实施例中，所述末端部115为所述无线通信装置200的底端。所述第一侧部116与所述第二侧部117相对设置，两者分别设置于所述末端部115的两端，优选垂直设置。
可以理解，在本实施例中，所述边框112上开设有开槽120、断点121以及断槽122。所述开槽120大致呈U形，其开设于所述末端部115的内侧，且分别朝所述第一侧部116及第二侧部117所在方向延伸，进而使得所述末端部115与所述中框111间隔绝缘设置。
在本实施例中，所述断点121与所述断槽122间隔设置。所述断点121开设于所述第一侧部116，且邻近所述开槽120位于所述第一侧部116的第一端点E1设置。所述断槽122开设于所述第二侧部117，且邻近所述开槽120位于所述第二侧部117的第二端点E2设置。所述断点121与所述断槽122大致对称设置，两者均贯通且隔断所述边框112。所述断点121及所述断槽122还与所述开槽120贯通，进而所述开槽120、断点121以及所述断槽122共同自所述壳体11划分出三部分，即第一辐射部A1、第二辐射部A2以及第三辐射部A3。其中，在本实施例中，所述断点121与所述断槽122之间的所述边框112形成所述第一辐射部A1。所述断点121与所述第一端点E1之间的所述边框112形成所述第二辐射部A2。所述断槽122与所述第二端点E2之间的所述边框112形成所述第三辐射部A3。
在本实施例中，所述第一辐射部A1与所述中框111间隔且绝缘设置。所述第二辐射部A2靠近所述第一端点E1的一侧及所述第三辐射部A3靠近所述第二端点E2的一侧均连接至所述中框111。所述第二辐射部A2及所述第三辐射部A3与所述中框111共同形成一体成型的金属框体。
可以理解，在本实施例中，所述边框112的厚度为D1。所述开槽120的宽度为D2。所述断点121与所述断槽122的宽度均为D3。其中，D1≥2*D3，D2≤1/2*D3。即所述边框112的厚度D1大于等于两倍所述断点121或所述断槽122的宽度D3。所述开槽120的宽度D2小于等于二分之一倍所述断点121或所述断槽122的宽度D3。在本实施例中，所述边框112的厚度D1为2-6mm。所述开槽120的宽度D2为0.5-1.5mm。所述断点121与所述断槽122的宽度D3为1-3mm。
可以理解，在本实施例中，所述开槽120、断点121以及所述断槽122均填充有绝缘材料(例如塑胶、橡胶、玻璃、木材、陶瓷等，但不以此为限)。
可以理解，所述无线通信装置200还包括至少一电子元件。在本实施例中，所述无线通信装置200至少包括三个电子元件，即第一电子元件21、第二电子元件23及第三电子元件25。所述第一电子元件21为一通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)接口模块，其设置于所述容置空间114内。所述第一电子元件21与所述第一辐射部A1通过所述开槽120间隔绝缘设置。
所述第二电子元件23为扬声器，其设置于所述第一电子元件21一侧，且邻近所述第二侧部117设置。所述第二电子元件23与所述开槽120的距离大致为4-10mm。所述第三电子元件25为麦克风，其设置于所述容置空间114内。所述第三电子元件25设置于所述第二电子元件23与所述开槽120之间，且邻近所述断槽122设置。在本实施例中，所述第三电子元件25亦与所述第一辐射部A1通过所述开槽120间隔绝缘设置。
可以理解，在其他实施例中，所述第二电子元件23与所述第三电子元件25的位置可根据具体需求进行调整，例如两者可设置于所述第一电子元件21远离所述断槽122的一侧。
可以理解，在本实施例中，所述边框112上还开设有端口123。所述端口123开设于所述末端部115的中部位置，且贯通所述末端部115。所述端口123与所述第一电子元件21相对应，以使得所述第一电子元件21从所述端口123部分露出。如此用户可将一USB设备通过所述端口123***，进而与所述第一电子元件21建立电性连接。
在本实施例中，所述第一馈入源F1设置于所述容置空间114内。所述第一馈入源F1的一端通过所述第一匹配电路12电连接至所述第一辐射部A1靠近所述断点121的一侧，用以馈入电流信号至所述第一辐射部A1。所述第一匹配电路12用以提供所述第一馈入源F1和所述第一辐射部A1之间的阻抗匹配。
可以理解，在本实施例中，所述第一馈入源F1还用以将所述第一辐射部A1进一步划分为两部分，即第一辐射段A11及第二辐射段A12。其中，所述第一馈入源F1与所述断槽122之间的所述边框112形成所述第一辐射段A11。所述第一馈入源F1与所述断点121之间的所述边框112形成所述第二辐射段A12。在本实施例中，所述第一馈入源F1的位置并非对应到所述第一辐射部A1的中间，因此所述第一辐射段A11的长度大于所述第二辐射段A12的长度。
所述金属部13由金属材料制成。所述金属部13设置于所述容置空间114内。所述金属部13的一端电连接至所述第二辐射部A2，另一端跨过所述开槽120。
所述第二馈入源F2及所述第二匹配电路14均设置于所述容置空间114内。所述第二馈入源F2的一端通过所述第二匹配电路14电连接至所述金属部13，用以馈入电流信号至所述金属部13。所述第二匹配电路14用以提供所述第二馈入源F2和所述金属部13之间的阻抗匹配。
所述短路部15由金属材料制成。所述短路部15设置于所述容置空间114内。所述短路部15的一端电连接至所述第二辐射段A12靠近所述第一馈入源F1的一侧，另一端接地。
所述耦合部16可以为电感、电容、或者电感与电容的组合。在本实施例中，所述耦合部16为一电感。所述耦合部16的一端电连接至所述第一辐射段A11靠近所述第一电子元件21的一侧，另一端接地。
可以理解，请一并参阅图4，在本实施例中，所述切换电路17设置于所述容置空间114内，且位于所述耦合部16与所述第三电子元件25之间。所述切换电路17的一端跨过所述开槽120，并电连接至所述第一辐射段A11。所述切换电路17的另一端接地。所述切换电路17包括切换单元171及至少一切换元件173。所述切换单元171电连接至所述第一辐射段A11。每一个所述切换元件173可以为电感、电容、或者电感与电容的组合。所述切换元件173之间相互并联，且其一端电连接至所述切换单元171，另一端接地。也就是说，在本实施例中，所述第一辐射部A1设置有多个接地点，例如通过所述短路部15接地，通过所述耦合部16接地，或者通过所述切换电路17接地。
可以理解，请一并参阅图5，当电流自所述第一馈入源F1馈入后，所述电流将流经所述第一匹配电路12以及所述第一辐射段A11，流向所述断槽122，并通过所述切换电路17接地(参路径P1)。如此，所述第一辐射段A11构成一平面倒F型天线(Planar Inverted F-shaped Antenna，PIFA)，进而激发一第一工作模态以产生第一辐射频段的辐射信号。当电流自所述第一馈入源F1馈入后，所述电流还将流经所述第一匹配电路12以及所述第二辐射段A12，并流向所述断点121(参路径P2)。如此，所述第二辐射段A12构成一倒F型天线(Inverted F-shaped Antenna，IFA)，进而激发一第二工作模态以产生第二辐射频段的辐射信号。另外，当电流自所述第二馈入源F2馈入后，所述电流将流经所述第二匹配电路14以及所述金属部13(参路径P3)。如此，所述短路部15构成一PIFA天线，进而激发一第三工作模态以产生第三辐射频段的辐射信号。
在本实施例中，所述第一工作模态为长期演进技术升级版(Long Term EvolutionAdvanced，LTE-A)低频模态，所述第二工作模态包括LTE-A中频模态及LTE-A band40模态。所述第三工作模态为LTE-A band41模态。所述第一辐射频段的频率为700-960MHz。所述第二辐射频段的频率为1710-2170MHz及2300-2400MHz。所述第三辐射频段的频率为2500-2690MHz。
可以理解，请再次参阅图3，在本实施例中，所述开槽120对应所述第二辐射部A2的部分的长度为L1。所述开槽120对应所述第三辐射部A3的部分的长度为L2。所述开槽120的部分长度L1、L2具有调整模态匹配及增加辐射效率的功用。在本实施例中，所述开槽120的部分长度L1、L2的可调整范围均为1-10mm。
可以理解，所述耦合部16具有增加天线阻抗匹配性及增加天线频宽的功用。在本实施例中，所述耦合部16的设置可增加中、高频频宽，以达到载波聚合应用(CarrierAggregation，CA)要求。
可以理解，在本实施例中，通过控制所述切换单元171的切换，可使得所述第一辐射段A11切换至不同的切换元件173。由于每一个切换元件173具有不同的阻抗，因此通过所述切换单元171的切换，可有效调整所述第一频段，即LTE-A低频频段的频率。例如，在本实施例中，所述切换电路17可包括四个具有不同阻抗的切换元件173。通过将所述第一辐射段A11切换至四个不同的切换元件173，可使得所述天线结构100中第一工作模态的低频分别涵盖至LTE-A Band17频段(704-746MHz)、LTE-A Band13频段(746-787MHz)、LTE-A Band20频段(791-862MHz)以及LTE-A Band8频段(880-960MHz)。
图6为所述天线结构100工作于LTE-A低频模态时的S参数(散射参数)曲线图。其中，曲线S61为所述天线结构100工作于LTE-A Band17频段(704-746MHz)时的S11值。曲线S62为所述天线结构100工作于LTE-A Band13频段(746-787MHz)时的S11值。曲线S63为所述天线结构100工作于LTE-A Band20频段(791-862MHz)时的S11值。曲线S64为所述天线结构100工作于LTE-A Band8频段(880-960MHz)时的S11值。
图7为所述天线结构100工作于LTE-A低频模态时的总辐射效率曲线图。其中，曲线S71为所述天线结构100工作于LTE-A Band17频段(704-746MHz)时的总辐射效率。曲线S72为所述天线结构100工作于LTE-A Band13频段(746-787MHz)时的总辐射效率。曲线S73为所述天线结构100工作于LTE-A Band20频段(791-862MHz)时的总辐射效率。曲线S74为所述天线结构100工作于LTE-A Band8频段(880-960MHz)时的总辐射效率。
图8为所述天线结构100工作于LTE-A中频模态及LTE-A band40模态时的S参数(散射参数)曲线图。
图9为所述天线结构100工作于LTE-A中频模态及LTE-A band40模态时的总辐射效率曲线图。
图10为所述天线结构100工作于LTE-A band41模态时的S参数(散射参数)曲线图。
图11为所述天线结构100工作于LTE-A band41模态时的总辐射效率曲线图。
显然，由图6及图7可看出，所述天线结构100的低频模态主要由所述第一辐射段A11激发，且通过所述切换电路17的切换，使得所述天线结构100的低频至少涵盖LTE-ABand17频段(704-746MHz)、LTE-A Band13频段(746-787MHz)、LTE-A Band20频段(791-862MHz)以及LTE-A Band8频段(880-960MHz)。由图8至图11可看出，所述第二辐射段A12可激发出一部分的中、高频模态，其频率涵盖范围为1710-2170MHz及2300-2400MHz。另外一部分高频模态可经由所述金属部13激发，其频率涵盖范围为2500-2690MHz。
再者，当所述天线结构100分别工作于LTE-A Band17频段(704-746MHz)、LTE-ABand13频段(746-787MHz)、LTE-A Band20频段(791-862MHz)以及LTE-A Band8频段(880-960MHz)时，所述天线结构100的LTE-A中、高频频段范围皆为1710-2690MHz。即当所述切换电路17切换时，所述切换电路17仅用于改变所述天线结构100的低频模态而不影响其中、高频模态，该特性有利于LTE-A的载波聚合应用(Carrier Aggregation，CA)。
实施例2
请参阅图12，为本发明第二较佳实施例所提供的天线结构100a，其可应用于移动电话、个人数字助理等无线通信装置200a中，用以发射、接收无线电波以传递、交换无线信号。
所述天线结构100a包括中框111、边框112、第一馈入源F1a、第一匹配电路12a、第二馈入源F2、第二匹配电路14、短路部15a以及切换电路17a。所述无线通信装置200a包括第一电子元件21、第二电子元件23a以及第三电子元件25a。
所述边框112上设置有开槽120、断点121、断槽122。在本实施例中，所述断点121与所述断槽122间隔设置。所述断点121开设于所述第一侧部116，且邻近所述开槽120位于所述第一侧部116的第一端点E1设置。所述断槽122开设于所述第二侧部117，且邻近所述开槽120位于所述第二侧部117的第二端点E2设置。所述断点121与所述断槽122大致对称设置，两者均贯通且隔断所述边框112。所述断点121及所述断槽122还与所述开槽120贯通，进而所述开槽120、断点121以及所述断槽122共同自所述壳体11划分出三部分，即第一辐射部A1、第二辐射部A2以及第三辐射部A3。其中，在本实施例中，所述断点121与所述断槽122之间的所述边框112形成所述第一辐射部A1。所述断点121与所述第一端点E1之间的所述边框112形成所述第二辐射部A2。所述断槽122与所述第二端点E2之间的所述边框112形成所述第三辐射部A3。
可以理解，在本实施例中，所述天线结构100a与天线结构100的区别在于所述第二电子元件23a的位置与天线结构100中第二电子元件23的位置不同，所述第三电子元件25a的位置与天线结构100中第三电子元件25的位置不同。具体地，所述第二电子元件23a设置于所述第一电子元件21与所述断点121之间，且与所述开槽120间隔绝缘设置。所述第二电子元件23a与所述开槽120的距离大致为4-10mm。所述第三电子元件25a与所述第二电子元件23a设置于所述第一电子元件21的同一侧，且位于所述第二电子元件23a与所述开槽120之间。在本实施例中，所述第三电子元件25a邻近所述断点121设置，且亦与所述第一辐射部A1通过所述开槽120间隔绝缘设置。
可以理解，在本实施例中，所述天线结构100a与天线结构100的区别还在于所述天线结构100a中所述第一馈入源F1a的位置与天线结构100中第一馈入源F1的位置不同。所述第一馈入源F1a设置于所述第一电子元件21与所述断槽122之间，且邻近所述第一电子元件21设置。所述第一馈入源F1a的一端通过所述第一匹配电路12a电连接至所述第一辐射部A1靠近所述断槽122的一侧，用以馈入电流信号至所述第一辐射部A1。所述第一匹配电路12a用以提供所述第一馈入源F1a和所述第一辐射部A1之间的阻抗匹配。
可以理解，在本实施例中，所述天线结构100a与天线结构100的区别在于所述天线结构100a并未包括金属部13及耦合部16，即省略所述金属部13及耦合部16。如此，在本实施例中，所述第二馈入源F2的一端通过所述第二匹配电路14电连接至所述第二辐射部A2靠近所述第一端点E1的一侧，用以馈入电流信号至所述第二辐射部A2。所述第二匹配电路14用以提供所述第二馈入源F2和所述第二辐射部A2之间的阻抗匹配。
可以理解，在本实施例中，所述天线结构100a与天线结构100的区别还在于所述天线结构100a还包括谐振电路18。所述谐振电路18的一端电连接至所述第二馈入源F2及所述第一辐射部A1邻近所述断点121的位置，另一端接地。具体的，所述谐振电路18包括第一谐振元件181及第二谐振元件183。所述第一谐振元件181的一端电连接至所述第一辐射部A1邻近所述断点121的一端。所述第一谐振元件181的另一端与所述第二谐振元件183串联后接地。
在本实施例中，所述第一谐振元件181为电感，所述第二谐振元件183为电容。当然，在其他实施例中，所述第一谐振元件181及第二谐振元件183不局限于上述所述的电感及电容，其还可为其他的谐振元件。所述谐振电路18具有增加所述第二辐射部A2的高频模态频宽及调整阻抗匹配的功用，增加使用天线设计的弹性。
可以理解，在本实施例中，所述天线结构100a与天线结构100的区别还在于所述天线结构100a还包括第三馈入源F3及第三匹配电路19。所述第三馈入源F3设置于所述第一馈入源F1a与所述断槽122之间。所述第三馈入源F3的一端通过所述第三匹配电路19电连接至所述第一辐射部A1，用以馈入电流信号至所述第一辐射部A1。所述第三匹配电路19用以提供所述第三馈入源F3和所述第一辐射部A1之间的阻抗匹配。
可以理解，在本实施例中，由于所述天线结构100a包括第一馈入源F1a及第三馈入源F3，因此所述第一馈入源F1a及第三馈入源F3还用以共同将所述第一辐射部A1进一步划分为两部分，即第一辐射段A11a及第二辐射段A12a。其中，所述第一馈入源F1a与所述断点121之间的所述边框112形成所述第一辐射段A11a。所述第三馈入源F3与所述断槽122之间的所述边框112形成所述第二辐射段A12a。在本实施例中，所述第一辐射段A11a的长度大于所述第二辐射段A12的长度。
可以理解，在本实施例中，所述天线结构100a与天线结构100的区别还在于所述天线结构100a中所述切换电路17a的位置与天线结构100中切换电路17的位置不同。在本实施例中，所述切换电路17a并非设置于所述第一电子元件21与所述断槽122之间，而是设置于所述第一电子元件21与所述断点121之间。具体的，所述切换电路17a设置于所述第一电子元件21与所述第三电子元件25a之间。所述切换电路17a的一端电连接至所述第一辐射段A11a，另一端接地。所述切换电路17a用于调整所述天线结构100a于LTE-A低频频段的频率。
可以理解，在本实施例中，所述天线结构100a与天线结构100的区别还在于所述天线结构100a中所述短路部15a的位置与天线结构100中短路部15的位置不同。在本实施例中，所述短路部15a并非设置于所述第一电子元件21与所述断点121之间，而是设置于所述第一电子元件21与所述断槽122之间。具体的，所述短路部15a设置于所述第一馈入源F1a与所述第三馈入源F3之间。所述短路部15a的一端电连接至所述第一辐射部A1，另一端接地。
可以理解，在本实施例中，所述天线结构100a与天线结构100的区别还在于所述天线结构100a还包括切换模块19a。所述切换模块19a设置于所述第三馈入源F3与所述断槽122之间，且邻近所述断槽122设置。所述切换模块19a的一端电连接至所述第二辐射段A12a，另一端接地，用以调整所述天线结构100a于LTE-A中频频段的频率。所述切换模块19a的电路结构及工作原理与所述切换电路17a类似，在此不再赘述。
可以理解，在本实施例中，位于所述第三馈入源F3与所述断槽122之间的开槽120的宽度大于所述开槽120于其他位置的宽度。如此，所述第二辐射段A12a的宽度小于所述第一辐射部A1其他部分，例如所述第一辐射段A11a的宽度。
可以理解，请一并参阅图13，当电流自所述第一馈入源F1a馈入后，所述电流将流经所述第一匹配电路12a以及所述第一辐射段A11a，流向所述断点121，并通过所述切换电路17a接地(参路径P4)。如此，所述第一辐射段A11a构成一PIFA天线，进而激发一第一模态以产生第一频段的辐射信号。当电流自所述第二馈入源F2馈入后，所述电流将流经所述第二匹配电路14以及所述第二辐射部A2(参路径P5)。如此，所述第二辐射部A2构成一回路(loop)天线，进而激发一第二模态以产生第二频段的辐射信号。当电流自所述第三馈入源F3馈入后，所述电流将流经所述第三匹配电路19以及所述第二辐射段A12a，流向所述断槽122，并通过所述切换模块19a接地(参路径P6)。如此，所述第二辐射段A12a构成一PIFA天线，进而激发一第三模态以产生第三频段的辐射信号。
在本实施例中，所述第一模态为LTE-A低频模态。所述第二模态为LTE-A高频模态。所述第三模态为LTE-A中频模态。所述第一频段的频率为700-960MHz。所述第二频段的频率为2300-2690MHz。所述第三频段的频率为1710-2170MHz。
图14为所述天线结构100a工作于LTE-A低频模态时的S参数(散射参数)曲线图。其中，曲线S141为所述天线结构100a工作于LTE-A Band17频段(704-746MHz)时的S11值。曲线S142为所述天线结构100a工作于LTE-A Band13频段(746-787MHz)时的S11值。曲线S143为所述天线结构100a工作于LTE-A Band20频段(791-862MHz)时的S11值。曲线S144为所述天线结构100a工作于LTE-A Band8频段(880-960MHz)时的S11值。
图15为所述天线结构100a工作于LTE-A低频模态时的总辐射效率曲线图。其中，曲线S151为所述天线结构100a工作于LTE-A Band17频段(704-746MHz)时的总辐射效率。曲线S152为所述天线结构100a工作于LTE-A Band13频段(746-787MHz)时的总辐射效率。曲线S153为所述天线结构100a工作于LTE-A Band20频段(791-862MHz)时的总辐射效率。曲线S154为所述天线结构100a工作于LTE-A Band8频段(880-960MHz)时的总辐射效率。
图16为所述天线结构100a工作于LTE-A中频模态时的S参数(散射参数)曲线图。其中，曲线S161为当所述切换模块19a切换至一电容值为0.06pF的切换元件时，即所述切换模块19a切换至B2、B3频段(涵盖频率范围1710-1880MHz)时，所述天线结构100a的S11值。曲线S162为当所述切换模块19a切换至一电感值为140nH的切换元件时，即所述切换模块19a切换至B1、B2频段(涵盖频率范围1850-2170MHz)时，所述天线结构100a的S11值。
图17为所述天线结构100a工作于LTE-A中频模态时的总辐射效率曲线图。其中，曲线S171为当所述切换模块19a切换至一电容值为0.06pF的切换元件时，即所述切换模块19a切换至B2、B3频段(涵盖频率范围1710-1880MHz)时，所述天线结构100a的总辐射效率。曲线S172为当所述切换模块19a切换至一电感值为140nH的切换元件时，即所述切换模块19a切换至B1、B2频段(涵盖频率范围1850-2170MHz)时，所述天线结构100a的总辐射效率。
由图14至图17可知，所述天线结构100a的低频主要通过所述切换电路17a切换，所述天线结构100a的中频主要通过所述切换模块19a切换。再者，通过所述切换模块19a的切换，所述天线结构100a的中频可切换至LTE-A band2频段及LTE-A band3频段(其频率范围为1710-1880MHz)、LTE-A band1频段及LTE-A band2频段(其频率范围为1850-2170MHz)，即工作于1710-2170MHz频段。
图18为所述天线结构100a工作于LTE-A高频模态时的S参数(散射参数)曲线图。
图19为所述天线结构100a工作于LTE-A高频模态时的总辐射效率曲线图。
显然，由图14及图15可看出，所述天线结构100a的低频模态主要由所述第一辐射段A11a激发，且通过所述切换电路17a的切换，使得所述天线结构100a的低频至少涵盖LTE-A Band17频段(704-746MHz)、LTE-A Band13频段(746-787MHz)、LTE-A Band20频段(791-862MHz)以及LTE-A Band8频段(880-960MHz)。由图16及图17可看出，所述第二辐射段A12a可激发出相应的中频模态，其频率涵盖范围为LTE-A 1710-2170MHz。由图18及图19可看出，所述第二辐射部A2可激发出相应的高频模态，其频率涵盖范围为LTE-A 2300-2690MHz。
再者，当所述天线结构100a分别工作于LTE-A Band17频段(704-746MHz)、LTE-ABand13频段(746-787MHz)、LTE-A Band20频段(791-862MHz)以及LTE-A Band8频段(880-960MHz)时，所述天线结构100a的中、高频频率范围皆为LTE-A 1710-2690MHz。即当所述切换电路17a切换时，所述切换电路17a仅用于改变所述天线结构100a的低频模态而不影响其中、高频模态。同时，当所述切换模块19a切换时，所述切换模块19a仅用于改变所述天线结构100a的中频模态而不影响其低、高频模态，该特性有利于LTE-A的载波聚合应用。
以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化等用在本发明的设计，只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种天线结构，其特征在于，所述天线结构包括壳体、第一馈入源、第二馈入源、第三馈入源及短路部，所述壳体包括中框及边框，所述中框及边框均由金属材料制成，所述边框设置于所述中框的周缘，所述边框上开设有开槽、断点以及断槽，所述开槽开设于所述边框的内侧，所述边框设置有所述开槽的部分中所述边框的外侧与所述内侧之间的宽度小于所述边框未设置所述开槽的部分中所述边框的外侧与所述内侧之间的宽度，所述内侧为所述边框朝向所述中框的一侧，所述外侧与所述内侧相对设置，所述断点及所述断槽开设于所述边框，且隔断所述边框，所述开槽、断点以及断槽共同自所述边框上划分出一第一辐射部及一第二辐射部，所述第一辐射部通过所述开槽与所述中框间隔绝缘设置，并设置有多个接地点，以通过所述多个接地点接地，所述第一馈入源电连接至所述第一辐射部，用以为所述第一辐射部馈入电流，所述第二馈入源的一端电连接至所述第二辐射部，用以馈入电流信号至所述第二辐射部，所述第三馈入源设置于所述第一馈入源与所述断槽之间，所述第三馈入源的一端电连接至所述第一辐射部，用以馈入电流信号至所述第一辐射部，所述边框沿垂直于所述中框的方向的厚度大于等于两倍所述断点或所述断槽沿所述边框的长度方向的宽度，且所述开槽的宽度小于等于二分之一倍所述断点或所述断槽的宽度，所述短路部由金属材料制成，且设置于第一馈入源与第三馈入源之间，所述短路部的一端电连接至所述第一辐射部，另一端接地。
2.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：所述边框至少包括末端部、第一侧部及第二侧部，所述第一侧部与所述第二侧部分别连接所述末端部的两端，所述开槽开设于所述末端部朝向所述中框的一侧，且分别朝所述第一侧部及第二侧部所在方向延伸，所述断点开设于所述第一侧部，且邻近所述开槽位于所述第一侧部的第一端点设置，所述断槽开设于所述第二侧部，且邻近所述开槽位于所述第二侧部的第二端点设置，所述断点与所述断槽之间的所述边框构成所述第一辐射部，所述断点与所述第一端点之间的所述边框形成所述第二辐射部。
3.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：所述第一馈入源与所述断点之间的所述边框形成第一辐射段，所述第三馈入源与所述断槽之间的所述边框形成第二辐射段。
4.如权利要求3所述的天线结构，其特征在于：所述天线结构还包括耦合部，用以增加天线阻抗匹配性及增加天线频宽，所述耦合部的一端电连接至所述第一辐射段，另一端接地，所述耦合部为电感、电容、或者电感与电容的组合。
5.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：所述第一馈入源与所述断点之间的所述边框形成第一辐射段，所述第三馈入源与所述断槽之间的所述边框形成第二辐射段；当电流自所述第一馈入源馈入后，所述电流流经所述第一辐射段，以激发一第一模态以产生第一频段的辐射信号；当电流自所述第二馈入源馈入后，所述电流流经所述第二辐射部，进而激发一第二模态以产生第二频段的辐射信号，当电流自所述第三馈入源馈入后，所述电流流经所述第二辐射段，以激发一第三模态以产生第三频段的辐射信号；所述第一模态为LTE-A低频模态，所述第二模态为LTE-A高频模态，所述第三模态为LTE-A中频模态。
6.如权利要求5所述的天线结构，其特征在于：所述天线结构还包括谐振电路，用以增加所述第二辐射部的高频模态频宽及调整阻抗匹配，所述谐振电路包括第一谐振元件及第二谐振元件，所述第一谐振元件的一端电连接至所述第一辐射部邻近所述断点的一端，所述第一谐振元件的另一端与所述第二谐振元件串联后接地。
7.如权利要求5所述的天线结构，其特征在于：所述天线结构还包括切换模块，所述切换模块设置于所述第三馈入源与所述断槽之间，且邻近所述断槽设置，所述切换模块的一端电连接至所述第二辐射段，另一端接地，用以调整所述天线结构于LTE-A中频频段的频率。
8.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：位于所述第三馈入源与所述断槽之间的所述开槽的宽度大于所述开槽于其他位置的宽度。
9.一种无线通信装置，包括如权利要求1至8中任一项所述的天线结构。
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