CN112072314A - 多频天线及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多频天线及电子设备，其中多频天线包括金属后壳和馈电装置，所述金属后壳具有金属后盖板和围设于金属后盖板边缘的金属围框，所述金属后盖板上开设有多个谐振缝隙，所述多个谐振缝隙各自以长度方向平行于金属后盖板宽度方向延伸设置且均位于金属围框内；所述馈电装置设于金属后盖板内侧并为所述多个谐振缝隙馈电。通过将多个谐振缝隙均开设在金属后盖板上，并且谐振缝隙位于金属围框内，由于谐振缝隙不破坏金属围框的边框，保证金属后壳具有较大结构强度。另外，可通过一个馈电装置对多个谐振缝隙馈电，减少馈电装置的使用，降低了成本，也节省了电子设备内部的空间。

Description

多频天线及电子设备
技术领域
本发明涉及通信设备技术领域，具体而言，本发明涉及一种多频天线及电子设备。
背景技术
随着技术发展，电子设备例如平板电脑向轻薄方向发展，大尺寸平板电脑的强度成为设计的难点。全金属后壳能有效加强平板电脑机身强度，从而使平板电脑能兼顾轻薄和高强度的优点，然而，金属后壳对天线设计而言是极大的挑战，而缝隙天线作为一种基于金属结构的天线形式，能够解决此类问题。
然而，现有缝隙天线的工作频率受到尺寸的影响，对缝隙天线的长度和宽度尺寸要求严格，在多天线布局上，一方面，现有缝隙天线往往出现谐振缝隙破坏金属后壳边框，影响边框完整性和金属后壳结构强度的问题；另一方面，现有多频天线往往采用多个馈电装置来一一对应为多个缝隙馈电，多个馈电装置占用电子设备较大的内部空间，馈电装置的成本也较高。
发明内容
本发明的首要目的旨在一种可保证金属后壳具有较高结构强度、且成本较低的多频天线。
本发明的另一目的旨在提供一种采用上述多频天线的电子设备。
作为第一方面，提供了一种多频天线，包括金属后壳和馈电装置，所述金属后壳具有金属后盖板和围设于金属后盖板边缘的金属围框，所述金属后盖板上开设有多个谐振缝隙，所述多个谐振缝隙各自以长度方向平行于金属后盖板宽度方向延伸设置，所述馈电装置设于金属后盖板内侧并为所述多个谐振缝隙馈电。
可选地，所述多个谐振缝隙开设于所述金属后盖板沿第一方向的其中一端。
可选地，所述多个谐振缝隙开设于所述金属后盖板沿与第一方向垂直的第二方向的其中一端。
可选地，所述多个谐振缝隙中，至少两个谐振缝隙沿金属后盖板宽度方向排布；
所述馈电装置具有各自一端连接在一起的至少两个耦合枝节，所述耦合枝节沿金属后盖板长度方向延伸，并且所述至少两个耦合枝节一一对应为沿金属后盖板宽度方向排布的至少两个谐振缝隙馈电。
可选地，所述多个谐振缝隙沿所述金属后盖板长度方向排布成多行，每行具有至少一个所述谐振缝隙；
所述耦合枝节跨设于谐振缝隙宽度方向的两端为所述谐振缝隙馈电，当多个谐振缝隙构成多行缝隙且不同行的谐振缝隙在金属后盖板宽度方向上的位置重叠或部分重叠时，所述耦合枝节还越过一个谐振缝隙向另一谐振缝隙馈电，以通过同一耦合枝节对同一排的谐振缝隙馈电。
可选地，沿金属后盖板宽度方向上，相邻两个谐振缝隙相互远离的各自一端朝远离金属围框的方向延伸形成拓宽部，两个相邻拓宽部之间设有另一行的谐振缝隙，并且设于拓宽部之间的谐振缝隙的长度及宽度均小于设置拓宽部的谐振缝隙。
可选地，所述谐振缝隙内填充有非金属材料并在所述金属后盖板外侧形成连续的装饰带。
可选地，靠近金属围框相邻两个边框的一个谐振缝隙折弯并沿金属后盖板长度方向延伸形成弯折段；沿金属后盖板长度方向排布并位于同一排的谐振缝隙的宽度之和小于所述弯折段的长度。
可选地，所述耦合枝节包括金属耦合件，所述金属耦合件抵接于所述金属后盖板并跨设于谐振缝隙为所述谐振缝隙耦合馈电。
可选地，所述多个谐振缝隙中，至少两个谐振缝隙的工作频段不同，较佳地，多个所述谐振缝隙工作于各不相同的多个频段。
可选地，沿金属后盖板宽度方向上，相邻两个所述谐振缝隙之间设有金属隔离筋，所述金属隔离筋形成于金属后盖板内侧，并沿垂直于金属后盖板内侧平面的方向延伸。
作为第二方面，本发明涉及一种电子设备，包括主板，所述主板设有可产生射频电流的射频电路，还包括至少上述多频天线，所述馈电装置与所述射频电路电性连接。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
1.在本发明提供的多频天线中，通过将多个谐振缝隙均开设在金属后盖板上，并且谐振缝隙位于金属围框内，也即谐振缝隙不穿过金属围框设置，由于谐振缝隙不破坏金属围框的边框，保证金属后壳具有较大结构强度。另外，可通过一个馈电装置对多个谐振缝隙馈电，减少馈电装置的使用，降低了成本，也节省了电子设备内部的空间。
2.在本发明提供的多频天线中，可通过设置谐振缝隙具有不同的长度，并改变耦合枝节上流经的电流频率，使得不同的谐振缝隙可谐振于工作于不同的频段范围。
3.在本发明提供的多频天线中，可将多个谐振缝隙沿金属后盖板长度方向排列多行，沿金属后盖板宽度方向形成多排，从而构成多行多排的阵列，并通过同一耦合枝节对同一排的谐振缝隙馈电，减少耦合枝节的数量，从而方便馈电装置在金属后壳内的设计，也减轻了多频天线的重量。
4.在本发明提供的多频天线中，通过将多个谐振缝隙设置在金属后盖板上下两端的其中一端，并设在左右两侧的其中一侧，实现了多天线的金属后壳同一区域的集成，多频天线的结构更为紧凑。
5.在本发明提供的多频天线中，谐振缝隙内填充有非金属材料，并且非金属材料在金属后盖板外侧连成连续的装饰带，使金属后盖板外观上更为整洁、美观。
6.本发明的电子设备由于采用上述多频天线，在满足多天线覆盖需求的前提下，由于谐振缝隙不穿过边框，金属后壳具有较高的结构强度；由于采用一个馈电装置对多个谐振缝隙馈电，减少馈电装置的数量，可减少馈电装置占用面积、减轻电子设备的重量和降低成本。另外，谐振缝隙内填充非金属材料并在金属后盖板后侧形成连续的装饰带，电子设备具有整洁的外观。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例提供的一种多频天线的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种图1所示多频天线的局部示意图，放大多频天线的结构以便观察；
图3为本发明实施例提供的一种多频天线中金属后壳的结构示意图，示出谐振缝隙在金属后壳上的结构。
图4为本发明实施例提供的一种多频天线中馈电装置的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种金属后壳的外侧结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种多频天线的谐振仿真图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的实施例。虽然附图中显示了本发明的某些实施例，然而应当理解的是，本发明可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本发明。应当理解的是，本发明的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本发明的保护范围。
应当理解，本发明的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本发明的范围在此方面不受限制。
本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。
需要注意，本发明中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元一定为不同的装置、模块或单元，也并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
参见图1至图4，作为第一方面，本发明涉及多频天线，多频天线包括金属后壳1000和设于金属后壳1000内侧的馈电装置2，可应用于电子设备中，解决当前电子设备通信频段繁多，多频天线设计困难的难点。
其中，本发明的电子设备，包括但不限于诸如移动电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)、PMP(便携式多媒体播放器)、车载终端(例如车载导航终端)等等的移动终端以及诸如数字电视、台式计算机等等的固定终端。
金属后壳1000包括金属后盖板100和围合于金属后盖板100边缘的金属围框200，金属后盖板100与金属围框200之间一体成型，二者可通过钣金工艺一体成型。通过采用全金属后壳1000，使得电子设备具有较高的结构强度，满足电子设备大尺寸且轻薄化的设计需求。金属后盖板100上开设有谐振缝隙1，并可通过馈电装置2对谐振缝隙馈电使其向外发射电磁波。
应当理解的，电子设备还具有主板，主板上具有可产生射频电流的射频电路，并使馈电装置2与射频电路连接以通过射频电路向多频天线的内部结构馈电，使其可谐振构成覆盖多个不同频段的多频天线，满足与其他外部设备的通信需求。
本发明的多频天线可覆盖的通信频段包括但不限于2G频段、3G频段、4G频段、5G(5th-Generation)频段，以及GPS频段和WiFi频段。本实施方式以GPS频段(1550MHz-1660MHz)、WiFi2.4G频段(2400MHz-2500MHz)、***FR1-N79频段(4800MHz-4900MHz)和WiFi5G频段(5150MHz-5850MHz)四个不同频段为例，说明本发明多频天线的结构。
本实施方式中，金属后盖板100上开设有四个谐振缝隙11、12、13、14，一一对应工作于上述四个不同频段。可选地，四个谐振缝隙11、12、13、14均设于金属后盖板100沿第一方向的一端，并且四个谐振缝隙均位于金属后盖板100沿第二方向的其中一端，其中，第一方向与第二方向垂直，从而实现多个谐振缝隙集中于一个金属后盖板100上的一个区域，方便天线的设计。在本实施方式中，第一方向为金属后盖板的长度方向；第二方向为金属后盖板的宽度方向。
可选地，四个谐振缝隙11、12、13、14各自以长度方向平行于金属后盖板100宽度方向延伸设置，四个谐振缝隙之间具有间隔，且四个谐振缝隙均位于金属围框200内。通过将所有谐振缝隙均设于金属围框200内，不破坏金属围框200的结构，使得金属后壳1000具有较高的结构强度。
可选地，沿金属后盖板100宽度方向上，相邻两个谐振缝隙之间设有金属隔离筋101，金属隔离筋101形成于金属后盖板100内侧并抵接于金属围框200，且沿垂直于金属后盖板100内侧平面的方向延伸。通过在谐振缝隙的连接处设置金属隔离筋101，既能进一步实现不同谐振缝隙谐振出的信号的隔离，也加强了金属后盖板100的结构强度。
可选地，四个谐振缝隙11、12、13、14在金属后盖板100上沿金属后盖板100长度方向排列成两行，沿金属后盖板100宽度方向排列成两排，即每行具有两个谐振缝隙，每列也具有两个谐振缝隙。
较佳地，本发明的谐振缝隙以嵌套的方式设置，例如，在沿远离后盖板上端的方向上，谐振缝隙的工作频段越来越高，使得长度较短和宽度较窄的缝隙被长度较长的缝隙所围绕，换言之，频段较低且较为靠近的谐振缝隙设在相同一行，且更靠近金属后盖板100上端，频段较高的谐振缝隙设于较为远离金属后盖板100上端的行中。
例如，本实施方式中，工作于GPS频段(1550MHz-1660MHz)、WiFi2.4G频段(2400MHz-2500MHz)的两个谐振缝隙11、12靠近金属后盖板100上端边缘设置，并且这两个谐振缝隙各自相互远离的一端形成拓宽部111、121，工作频率较高的两个谐振缝隙13、14，即工作于***FR1-N79频段(4800MHz-4900MHz)和WiFi5G频段(5150MHz-5850MHz)的两个谐振缝隙13、14设于两个拓宽部111、121之间。
由此通过将不同频段之间的谐振缝隙1相互嵌套设置，将高频段谐振缝隙嵌套在低频段谐振缝隙的拓宽部之间，可以减少谐振缝隙的整体宽度，减少天线缝隙占用面积，合理利用金属后盖板100的空间，天线的结构更为紧凑。
在其他实施方式中，谐振缝隙也可均开设于金属后盖板100下端。另外，谐振缝隙可设为其他数量，例如三个、五个或更多。当谐振缝隙设为五个或更多数量时，谐振缝隙被设置成至少两行和至少两排，每行具有至少一个谐振缝隙，每排也具有至少一个谐振缝隙。
馈电装置2设有一个，大致呈Y型，其具有两个耦合枝节21，两个耦合枝节21各自一端连接在一起，每个耦合枝节21另一端跨接在一排的两个谐振缝隙上为两个谐振缝隙馈电。由此，通过一个馈电装置2为四个谐振缝隙馈电，并可调节流经耦合枝节21的射频电流的频率，使谐振缝隙工作于对应的频段，即对应工作于GPS频段(1550MHz-1660MHz)、WiFi2.4G频段(2400MHz-2500MHz)、***FR1-N79频段(4800MHz-4900MHz)和WiFi5G频段(5150MHz-5850MHz)等四个频段。在此实施方式中，每个谐振缝隙1可以单独控制谐振频段，谐振缝隙调谐频段的关系是独立的，Y型的馈电装置2，分出两条耦合枝节21，每个耦合枝节21能串联起高低两个不同频率的谐振缝隙，从而激励起四个不同频段的谐振。
对应地，当谐振缝隙数量为多于四个，例如五个时，可排列成三行两列，并通过两个耦合枝节21来馈电，即一个耦合枝节21对一排的两个谐振缝隙馈电，另一个耦合枝节21对位于另一排的三个谐振缝隙馈电。
换言之，当多个谐振缝隙在金属后盖板100构成多行缝隙且沿金属后盖板100宽度方向上的缝隙位置相对时，耦合枝节21还越过一个谐振缝隙向另一谐振缝隙馈电，以通过同一耦合枝节21对同一排的谐振缝隙馈电。
可选地，耦合枝节21包括金属耦合件，其采用弹压、焊接、锁扣、铆接、螺丝锁或者CNC(数控加工)的方式抵接于金属后盖板100为谐振缝隙耦合馈电。
可选地，谐振缝隙内填充有非金属材料，并且非金属材料再金属后盖板100外侧面形成一连续的装饰带102，从而保证金属后盖板100外侧面的整洁性。
可选地，靠近金属围框200相邻两个边框的一个谐振缝隙还弯折并沿金属后盖板100的长度方向延伸，形成弯折段112，弯折段112的长度大于同一排的谐振缝隙的宽度之和。结合于谐振缝隙之间嵌套的实施方式，可以在金属后盖板100外侧形成较窄的装饰带102，保证了外观的整洁美观。
请结合图6，图6为本发明多频天线的谐振仿真图。由点1和点2可知，该谐振缝隙的谐振频率在1550MHz-1660MHz之间，属于GPS天线的工作频段，满足电子设备的GPS通信需求；由点3和点4可知，该谐振缝隙的谐振频率在2351MHz-2518MHz之间，属于WiFi2.4G天线的工作频段；请结合点5和点7，该谐振缝隙的谐振频率在4513MHz-5968MHz，可满足***FR1-N79频段(4800MHz-4900MHz)的覆盖需求；请结合点5和点7，该谐振缝隙的谐振频率在4513MHz-5968MHz之间，可部分满足WiFi5G频段(5150MHz-5850MHz)的通信频段需求。
作为第二方面，本发明还涉及一种电子设备，其包括主板及至少一个上述多频天线，馈电装置2与主板上的射频电流电连接，并对多频天线的多个谐振缝隙馈电。由于上述多频天线的谐振缝隙不穿过金属围框200，金属围框200结构完整，金属后壳1000的结构强度得到保证。由于采用一个馈电装置2为一个多频天线内的所有谐振缝隙馈电，减少馈电装置2的使用，可以节省电子设备内部空间，减轻重量及降低成本。并且通过在谐振缝隙内填充非金属材料且在金属后盖板100外侧连成一连续的装饰带102，金属后盖板100的整洁性较高。
以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中发明的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。

Claims (11)

1.一种多频天线，其特征在于，包括金属后壳和馈电装置，所述金属后壳具有金属后盖板和围设于金属后盖板边缘的金属围框，所述金属后盖板上开设有多个谐振缝隙，所述多个谐振缝隙各自以长度方向平行于金属后盖板宽度方向延伸设置，所述馈电装置设于金属后盖板内侧并为所述多个谐振缝隙馈电。
2.根据权利要求1所述的多频天线，其特征在于，所述多个谐振缝隙开设于所述金属后盖板沿第一方向的其中一端。
3.根据权利要求2所述的多频天线，其特征在于，所述多个谐振缝隙开设于所述金属后盖板沿第二方向的其中一端，所述第二方向与第一方向垂直。
4.根据权利要求1所述的多频天线，其特征在于，所述多个谐振缝隙中，至少两个谐振缝隙沿金属后盖板宽度方向排布；
所述馈电装置具有各自一端连接在一起的至少两个耦合枝节，所述耦合枝节沿金属后盖板长度方向延伸，并且所述至少两个耦合枝节一一对应为沿金属后盖板宽度方向排布的至少两个谐振缝隙馈电。
5.根据权利要求4所述的多频天线，其特征在于，所述多个谐振缝隙沿所述金属后盖板长度方向排布成多行，每行具有至少一个所述谐振缝隙；
所述耦合枝节跨设于谐振缝隙宽度方向的两端为所述谐振缝隙馈电，当多个谐振缝隙构成多行缝隙且不同行的谐振缝隙在金属后盖板宽度方向上的位置重叠或部分重叠时，所述耦合枝节越过一个谐振缝隙向另一谐振缝隙馈电，以通过同一耦合枝节对同一排的谐振缝隙馈电。
6.根据权利要求5所述的多频天线，其特征在于，沿金属后盖板宽度方向上，相邻两个谐振缝隙相互远离的各自一端形成拓宽部，两个相邻拓宽部之间设有另一行的谐振缝隙，并且设于拓宽部之间的谐振缝隙的长度及宽度均小于设置拓宽部的谐振缝隙。
7.根据权利要求5所述的多频天线，其特征在于，所述谐振缝隙内填充有非金属材料并在所述金属后盖板外侧形成连续的装饰带。
8.根据权利要求6所述的多频天线，其特征在于，靠近金属围框相邻两个边框的一个谐振缝隙折弯并沿金属后盖板长度方向延伸形成弯折段；
沿金属后盖板长度方向排布并位于同一排的谐振缝隙的宽度之和小于所述弯折段的长度。
9.根据权利要求4所述的多频天线，其特征在于，所述耦合枝节包括由金属耦合件，所述金属耦合件抵接于所述金属后盖板并跨设于谐振缝隙为所述谐振缝隙耦合馈电。
10.根据权利要求1所述的多频天线，其特征在于，沿金属后盖板宽度方向上，相邻两个所述谐振缝隙之间设有金属隔离筋，所述金属隔离筋形成于金属后盖板内侧，并沿垂直于金属后盖板内侧平面的方向延伸。
11.一种电子设备，包括主板，所述主板设有可产生射频电流的射频电路，其特征在于，还包括至少一个权利要求1至10任意一项所述的多频天线，所述馈电装置与所述射频电路电性连接。
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