CN109980342B - 一种金属边框手机天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属边框手机天线，包括矩形金属边框、介质基板、天线辐射体、金属接地板及同轴馈线，所述介质基板的上表面设置天线辐射体，介质基板的下表面设置金属接地板；所述天线辐射体包括垂直微带线及水平微带线，所述垂直微带线与水平微带线的一端及矩形金属边框的一端连接，所述水平微带线的另一端与矩形金属边框的一侧连接；所述金属接地板与矩形金属边框连接；所述矩形金属边框的一侧及一端各开有缝隙，所述一侧为左侧或右侧，所述一端为上端或下端。本发明具有无净空区域、带宽大及结构简单等特点。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信领域，具体涉及一种金属边框手机天线。
背景技术
近三十年来，移动通信迅猛发展，经历了一代又一代的技术革新。手机作为互联网的入口，也在发生着重大改变。从第一代移动通信的大哥大，到第二代移动通信的数字手机，到第三代移动通信的移动多媒体手机，再到***移动通信***的多功能智能手机再到未来5G高速率多功能手机，手机天线逐渐向着小型化、多频化、全金属边框等方向发展。
现阶段在中国就有2G、3G、LTE(4G)***，2G***使用1710-1850MHz，3G***使用频段1880-2170MHz，LTE(4G)***使用2300-2690MHz，中国的无线通信***目前已覆盖1710-2690MHz频段。同时在2017年11月15日，工业和信息部发布关于第五代移动通信***使用3300MHz-3600MHz和4800MHz-5000MHz频段相关事宜的通知，代表我国即将进入5G时代，手机作为移动通信的代表必然会引领5G时代的潮流。那么如何在有限的空间设计这么多的频带成为一个难点。
具有金属金属边框的手机为手机天线的设计带来了更高的难度。面对越来越小的手机空间、越来越复杂的边界条件，小型、宽带化天线设计已然成为一种挑战。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种金属边框手机天线，适用2G/3G/LTE(4G)/5G移动通信***，该金属边框手机天线是一种无净空区域、带宽大、结构简单及具有金属边框的天线，该天线能覆盖1660-3694MHz和4673-5200MHz频段。
本发明采用如下技术方案：
一种金属边框手机天线，包括矩形金属边框、介质基板、天线辐射体、金属接地板及同轴馈线，所述介质基板的上表面设置天线辐射体，介质基板的下表面设置金属接地板；
所述天线辐射体包括垂直微带线及水平微带线，所述垂直微带线与水平微带线的一端及矩形金属边框的一端连接，所述水平微带线的另一端与矩形金属边框的一侧连接；
所述金属接地板与矩形金属边框连接，所述矩形金属边框环绕在介质基板的周围；
所述矩形金属边框的一侧及一端各开有缝隙，所述矩形金属边框的一侧为左侧或右侧，所述矩形金属边框的一端为上端或下端。
所述水平微带线为中间部分向下凹的水平微带线，具体包括依次垂直连接的第一微带线、第二微带线、第三微带线、第四微带线及第五微带线，所述第一微带线与垂直微带线垂直连接，所述第五微带线与带开缝的矩形金属边框的一侧连接。
本发明矩形金属边框的开缝一侧与水平微带线与矩形金属边框的连接一侧是不同的。
所述矩形金属边框与介质基板间隔2mm。
所述矩形金属边框的左侧及上端各开有缝隙，具体为：矩形金属边框的上端开有一条缝隙，矩形金属边框的左侧开有一条缝隙。
所述金属接地板的左侧、右侧及下端与矩形金属边框连接。
所述矩形金属边框采用138.6mm*68.6mm*5mm的铜片，矩形金属边框上端开有缝隙长度为5mm，左侧开有缝隙长度为2mm。
本发明的有益效果：
(1)本发明带宽完全覆盖1660-3694MHz和4673-5200MHz频段，适用2G/3G/LTE(4G)/5G手机***；
(2)本发明具有金属边框，有良好的视觉效果和触感；
(3)本发明带宽覆盖频段大，扩频效果好；
(4)本发明无净空区域，节约空间；
(5)本发明辐射单元体简单，制作简单，节约成本，且方向图稳定，增益高。
附图说明
图1是本发明的金属边框手机天线的立体图；
图2是本发明的金属边框手机天线的俯视图；
图3是本发明的金属边框手机天线的侧视图；
图4是本发明的金属边框手机天线的实施例的结构示意图；
图5是本发明的金属边框手机天线的S11图；
图6是本发明的金属边框手机天线的峰值增益图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，一种金属边框手机天线，包括矩形金属边框1、介质基板2、天线辐射体3、金属接地板4以及同轴馈线5，整个天线尺寸为138.6mm*68.6mm*5mm，所述介质基板的上表面设置天线辐射体，介质基板的下表面设置金属接地板,所述金属接地板与矩形金属边框连接，金属接地板的尺寸比介质基板大一些，矩形金属边框环绕在介质基板的周围；
如图2及图3所示，所述矩形金属边框为带缝隙边框，本实施例中在金属边框的上端和左侧各开一个缝隙，分别为左缝隙6和上缝隙7。以此使金属边框不完整，形成断点，更有利于形成单极子，产生谐振，同时也有利于方向图的水平全向性。
所述天线辐射体包括垂直微带线3A及水平微带线3B，所述垂直微带线垂直竖直放置，其一端与矩形金属边框的上端连接，水平微带线与垂直微带线垂直连接，连接点位于垂直微带线的上半部分，所述水平微带线为中间部分向下凹的微带线，所述水平微带线包括依次垂直连接的第一、第二、第三、第四及第五微带线，所述第一微带线与垂直微带线垂直连接，第二微带线、第三微带线及第四微带线为向下凹的微带线。所述第五微带线的一端与矩形金属边框的右侧连接。中间部分向下凹进去以此产生谐振来满足频带的需求。
如图4所示，垂直微带线的参数为RW1＝2mm，RL1＝18mm，中间部分向下凹进去的水平微带线的参数为RW2＝4.9mm，RW3＝7mm，RW4＝4mm，RW5＝22mm，RL2＝3mm，RL3＝5mm。由于开缝矩形金属边框1缝隙存在形成单极子，产生1900MHz、2500MHz和3400MHz谐振以满足手机天线多频带需求。
所述金属接地板设置在介质基板的下表面，其左边部分缝隙4A、右边部分缝隙4B和下端缝隙4C分别于矩形金属边框的左侧、右侧及下端连接。具体参数为L3＝94mm，L4＝106mm，与辐射单元体通过缝隙进行谐振，产生5000MHz频带以此满足手机多带宽要求。
所述矩形金属边框1为在金属边框的上部和左部各开一个缝，分别为左缝隙6和上缝隙7。开缝矩形金属边框采用L＝138.6mm,W＝68.6mm的铜片，厚度为0.3mm。具体尺寸为：W2＝42.3mm，L2＝14.3mm，F1＝2mm，F2＝5mm，以此使金属边框不完整，形成断点，更有利于形成单极子，产生谐振，同时也有利于方向图的水平全向性。
所述介质基板2采用FR4材料，具体尺寸为：L1＝134mm,W1＝64mm,厚度为0.8mm，与开缝矩形金属边框1的缝隙Gap＝2mm，以此通过缝隙产生谐振，扩展带宽。
如图5所示，是本实施例的回波损耗，由图5可以得出结论，本发明的金属边框手机天线具有1660-3694MHz和4673-5200MHz的阻抗带宽，回波损耗达-6dB，可完全覆盖2G/3G/LTE(4G)的1710-2690MHz频段和5G的3300-3600MHz和4800-5000MHz频段。
如图6所示，是本实施例的峰值增益随频率的变化图，由图6可以得出结论，本发明的金属边框手机天线在1.7-2.9GHz的峰值增益为2.18-3.38dBi，在3.2-3.6GHz峰值增益为2.4-3.49dBi，在4.8-5GHz的峰值增益为5.77-6.44dBi。
本发明具有制作简单，带宽大，无净空区域，有金属边框，增益高等特点。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种金属边框手机天线，其特征在于，包括矩形金属边框、介质基板、天线辐射体、金属接地板及同轴馈线，所述介质基板的上表面设置天线辐射体，介质基板的下表面设置金属接地板；
所述天线辐射体包括垂直微带线及水平微带线，所述垂直微带线与水平微带线的一端及矩形金属边框的一端连接，所述水平微带线的另一端与矩形金属边框的一侧连接；
所述金属接地板与矩形金属边框连接，所述矩形金属边框环绕在介质基板的周围；
所述矩形金属边框为带缝隙边框，在金属边框的左侧和上端各开一个缝隙，分别为左缝隙和上缝隙，以此使金属边框不完整，形成断点，更有利于形成单极子，产生谐振，同时也有利于方向图的水平全向性；
所述水平微带线为中间部分向下凹的水平微带线，具体包括依次垂直连接的第一微带线、第二微带线、第三微带线、第四微带线及第五微带线，所述第一微带线与垂直微带线垂直连接，所述第五微带线与带开缝的矩形金属边框的一侧连接；
所述金属接地板设置在介质基板的下表面，其左边部分缝隙、右边部分缝隙和下端缝隙分别与矩形金属边框的左侧、右侧及下端连接，与辐射单元体通过缝隙进行谐振，满足手机多带宽要求。
2.根据权利要求1所述的一种金属边框手机天线，其特征在于，矩形金属边框的开缝一侧与水平微带线与矩形金属边框的连接一侧是不同的。
3.根据权利要求1所述的一种金属边框手机天线，其特征在于，所述矩形金属边框与介质基板间隔2mm。
4.根据权利要求1所述的一种金属边框手机天线，其特征在于，所述矩形金属边框采用138.6mm*68.6mm*5mm的铜片，矩形金属边框上端开的缝隙长度为5mm，左侧开的缝隙长度为2mm。
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