CN116708623A - 一种具有基于5g的天线架构的手机终端 - Google Patents

Abstract

本发明涉及终端技术领域，公开了一种具有基于5G的天线架构的手机终端，包括：壳体，由上至下依次布置于壳体内的主板、电池和小板，壳体包括金属中框和后壳，金属中框由上边框、右边框、下边框和左边框依次围设形成；上边框上设有MIMO主集接收天线、分集天线和GPS/WiFi/BT天线；左边框的上部设有MIMO分集接收天线和MIMO分集接收天线，MIMO分集接收天线的工作频段仅覆盖n77频段和n78频段，不覆盖B20频段；下边框仅设有主集天线，主集天线通过同轴电缆与所述主板射频连接；右边框的上部设有MIMO主集接收天线。本发明可有效提高屏幕占空比，同时降低整机成本。

Description

一种具有基于5G的天线架构的手机终端

技术领域

本发明涉及终端技术领域，尤其涉及一种具有基于5G的天线架构的手机终端。

背景技术

随着通信技术不断发展，手机已经由承载简单功能向同时可支持话音、数据、音乐、视频等富媒体方向发展，同时可以扩展安装各种各样的应用APP来满足人们各种需求，为此，手机通常至少应该包含六个部分：天线、射频、基带及应用处理器、软件、外设及电源管理。其中，天线是无线电波发射或接收用的一种装置，其功能主要在电磁场基本原理下，通过电场和磁场的相互转换，完成电磁波的辐射和接收。

移动通信网络从最初的1G/2G发展到如今的4G/5G***，手机支持的通信频率也逐渐达到了GHz频段，于是手机天线的尺寸也经历了从大到小，从外置到内置的变化。与此同时，终端也由功能机时代到了智能机时代，而且手机生产制造工艺在不断进步，消费者对于手机产品外形美观和成本等因素也日益重视。

尤其是目前随着5G手机的普及，为达到运营商要求的5G天线方案，对手机的ID外观和整机性价比要求越来越高，需要0mm净空(以往手机运营商的标准天线净空为1.4～2mm)来提升整机屏幕占比，改善ID外观，同时需要低成本来提升整机性价比。

目前，手机终端如图1所示，包括：金属中框，以及布置于金属中框上的至少七个天线(图1中的天线1至天线7)。其中，金属中框的下端设有天线1和天线6，这样不仅导致下端区域的屏幕占比小，而且由于天线1和天线6需要各自通过一根同轴电缆来与上端的主板射频连接，也即共需要2根同轴电缆，因此导致实现成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有基于5G的天线架构的手机终端，以解决现有技术存在的实现成本高和屏幕占比小的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种具有基于5G的天线架构的手机终端，包括：壳体，由上至下依次布置于壳体内的主板、电池和小板，所述壳体包括金属中框和后壳，金属中框上设有天线组合；

所述天线组合包括一组主分集天线、一组多输入多输出MIMO主分集天线和GPS/WiFi/BT天线；主分集天线包括主集天线和分集天线；MIMO主分集天线包括MIMO主集接收天线、MIMO主集接收天线、MIMO分集接收天线和MIMO分集接收天线；其中，MIMO分集接收天线的工作频段仅覆盖n77频段和n78频段，不覆盖B20频段；

所述金属中框由上边框、右边框、下边框和左边框依次围设形成；所述上边框上设有MIMO主集接收天线、分集天线和GPS/WiFi/BT天线；所述左边框的上部设有MIMO分集接收天线和MIMO分集接收天线；所述下边框仅设有主集天线，所述主集天线通过同轴电缆与所述主板射频连接；所述右边框的上部设有MIMO主集接收天线。

可选的，所述MIMO主集接收天线的工作频段覆盖B20频段，不覆盖B28频段；所述主集天线和所述分集天线的工作频段覆盖B28频段。

可选的，所述GPS/WiFi/BT天线、所述MIMO主集接收天线和所述分集天线，沿上所述边框的长度方向从左至右依次设置。

可选的，所述分集天线包括与所述主板连接的信号馈点和地馈点，所述地馈点位于上边框与右边框连接处的拐角区域，所述信号馈点位于上边框上。

可选的，所述主集天线包括与所述主板连接的信号馈点和地馈点，所述地馈点位于下边框与右边框连接处的拐角区域，所述信号馈点位于下边框上。

可选的，所述金属中框上设有：与主集天线的中高频信号辐射位置相对应的第一断点，以及与主集天线的低频信号辐射位置相对应的第二断点。

可选的，所述第一断点位于右边框上，所述第二断点位于下边框上。

可选的，所述主板，用于在实时检测所述主集天线的中高频信号强度，在所述主集天线的中高频信号强度低于预设阈值时，控制由主集天线切换至分集天线来实现中高频信号的接收。

可选的，所述主板上还设有NFC天线。

可选的，所述主集天线、MIMO主集接收天线及MIMO分集接收天线具体为倒F天线，所述MIMO主集接收天线具体为单极天线，所述分集天线具体为倒F与寄生天线，所述MIMO分集接收天线和GPS/WiFi/BT天线具体为环形天线。

本发明的有益效果为：

与现有技术相比，本发明实施例将原本设于金属中框下端位置的MIMO分集接收天线的工作频段进行了调整：将MIMO分集接收天线的工作频段由原始的“n77、n78和B20”三个工作频段缩减到“n77、n78”。

由于n77和n78属于低频段，而B20属于中高频段，同时从频段方面讲低频段对天线的尺寸要求较高，为覆盖低频段天线需要较长的长度，因此本发明实施例通过减少MIMO分集接收天线6的低频工作频段的方式，可有效缩短MIMO分集接收天线的长度，减小MIMO分集接收天线的尺寸，进而将MIMO分集接收天线的布置位置由金属中框的底部调整至金属中框的左侧上部，从而在未明显增大屏幕左侧的天线占用空间的基础上，缩小屏幕底端的天线占用空间，提高屏幕占空比。

同时，由于将MIMO分集接收天线调整至金属中框的左侧上部，也即位于主板的周围，仅剩余一根天线(即主集天线)位于距离主板较远的小板周围，因此仅额外需要一根同轴电缆来实现主集天线与主板的射频连接，与现有技术相比相当于节省了一根同轴电缆，因此本发明实施例还有效降低了实现成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为现有手机终端的天线架构示意图。

图2和图3为本发明实施例提供的手机终端的天线布局示意图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，天线的设计经常受到手机外形、结构、电路板布局、金属件等因素影响，开发难度日益加大。手机天线的设计已经不是局部问题，早已成为手机***设计的重要组成，不仅要充分考虑天线类型、馈电方式以及天线在设备中的摆放方式，还要兼顾宽频段、高效率、低SAR值、隔离度等技术要求。不仅需要满足天线的基本射频性能指标，包括方向性、阻抗、极化、驻波比、回波损耗、增益、效率等，还需要满足移动终端产品整机射频性能指标的要求。比如与手机天线密切相关的主要测试指标包括OTA测试指标、SAR测试指标和EMC测试指标。

基于此，为了同时提高屏幕占空比和降低实现成本，请参阅图2和图3，本发明实施例提供了一种手机终端，其采用新的基于5G的天线架构，具体包括：壳体，由上至下依次布置于壳体内的主板、电池和小板，壳体包括金属中框和后壳(图中未示出)，金属中框上设有天线组合；

天线组合包括一组主分集天线、一组MIMO(多输入多输出)主分集天线和GPS/WiFi/BT天线7；主分集天线包括主集天线1和分集天线4；MIMO主分集天线包括MIMO主集接收天线3、MIMO主集接收天线2、MIMO分集接收天线5和MIMO分集接收天线6；其中，MIMO分集接收天线6的工作频段仅覆盖n77频段和n78频段，不覆盖B20频段；

金属中框由上边框、左边框、下边框和右边框依次围设形成；上边框上设有MIMO主集接收天线3、分集天线4和GPS/WiFi/BT天线7；左边框的上部设有MIMO分集接收天线5和MIMO分集接收天线6；下边框仅设有主集天线1，主集天线1通过同轴电缆与主板射频连接；右边框的上部设有MIMO主集接收天线2。

需要说明的是，图2和图3均为手机终端的后视图，为便于理解，本发明实施例将金属中框的位于图2中左侧方向的边框描述为左边框，将金属中框的位于图2中右侧方向的边框描述为右边框，但是，按照用户对手机的使用习惯来讲，图2中的左边框会处于用户的右侧方向，图2中的右边框会处于用户的左侧方向。可以理解的是，在其他实施方式中，也可以对左右边框的位置进行互换，此时天线布局位置也会进行相应调整。

与现有技术相比，本发明实施例将原本设于金属中框下端位置的MIMO分集接收天线6的工作频段进行了调整：将MIMO分集接收天线6的工作频段由原始的“n77、n78和B20”三个工作频段缩减到“n77、n78”。调整前后其他天线覆盖的工作频段具体分别如图1和图2所示，此处不再赘述。

由于n77和n78属于低频段，而B20属于中高频段，同时从频段方面讲低频段对天线的尺寸要求较高，为覆盖低频段天线需要较长的长度，因此本发明实施例通过减少MIMO分集接收天线6的低频工作频段的方式，可有效缩短MIMO分集接收天线6的长度，减小MIMO分集接收天线6的尺寸，进而将MIMO分集接收天线6的布置位置由金属中框的底部调整至金属中框的左侧上部，从而在未明显增大屏幕左侧的天线占用空间的基础上，缩小屏幕底端的天线占用空间，提高屏幕占空比。

同时，由于将MIMO分集接收天线6调整至金属中框的左侧上部，也即位于主板的周围，仅剩余一根天线(即主集天线1)位于距离主板较远的小板周围，因此仅额外需要一根同轴电缆来实现主集天线1与主板的射频连接，与现有技术相比相当于节省了一根同轴电缆，因此本发明实施例还有效降低了实现成本。

另外，为了进一步实现B20频段的信号发射与接收，本发明实施例还对MIMO主集接收天线2、主集天线1和分集天线4的工作频段进行了适应性调整：

(1)将MIMO主集接收天线2的工作频段增加覆盖B20频段，不覆盖B28频段；

此时，由于MIMO主集接收天线2原本具有其他低频的工作频段，本身具有较长的天线长度，因此在新增B20这一低频的工作频段时，MIMO主集接收天线2的整个布局和天线长度均不需要在现有基础上进行明显区别设计。

(2)将主集天线1和分集天线4的工作频段增加覆盖B28频段。

同上，主集天线1和分集天线4原本也具有其他低频的工作频段，因此在新增B20这一低频的工作频段时，对主集天线1和分集天线4的影响较小，不需要对主集天线1和分集天线4的整个布局和天线长度在现有基础上进行明显区别设计。

基于此，本发明实施例通过调整各个天线的工作频段分布，既能够保证获得原始的天线性能，又能够提高屏幕占空比和降低整机成本，提高整机性价比。

请继续参阅图2，GPS/WiFi/BT天线7、MIMO主集接收天线3和分集天线4，沿上边框的长度方向从左至右依次设置。

进一步的，分集天线4包括与主板连接的信号馈点和地馈点，为了提升分集天线4的天线性能，本发明实施例将地馈点设于上边框与右边框连接处的拐角区域，将信号馈点设于上边框上。在常规设计中，如图1所示，分集天线4的信号馈点和地馈点均位于上边框，处于金属中框的上端较居中位置，此时用户在手握手机终端放置耳旁以进行接听时，通过仿真试验得出，分集天线4的地馈点与人耳较为贴合，导致此处的信号衰减严重，而信号馈点处的信号衰减并不明显。因此，本实施例将分集天线4的地馈点调整至拐角位置，以增大地馈点与人耳之间的缝隙，通过仿真试验发现，调整后能够有效减少头部造成的信号衰减。

同理，主集天线1包括与主板连接的信号馈点和地馈点，地馈点位于下边框与右边框连接处的拐角区域，信号馈点位于下边框上。此时，通过仿真试验也可发现，调整后能够有效减少头部造成的信号衰减。

由于在手机使用无断点的全金属中框设计时，会对手机内部天线的辐射造成显著的遮挡，为此，通常会在金属边框上设置断点，以避免金属边框对内部的天线的辐射造成明显的遮挡。基于此，金属中框上设有：与主集天线1的中高频信号辐射位置相对应的第一断点A，以及与主集天线1的低频信号辐射位置相对应的第二断点B。

为降低信号衰减，本发明实施例中，将第一断点A设计于右边框上，第二断点B设计于下边框上，即第一断点位于右侧位置，第二断点B位于下端位置。在常规设计中，第一断点A和第二断点B均设计于下端位置，而在性能测试时终端下方往往会增加一个挡板，以便于手模能够稳定握住手机终端，因此在手模手握手机终端时，挡板会对两个断点位置造成较为均匀的遮挡，从而导致中高频信号明显衰减，与中高频信号相比低频信号的衰减程度较小。

为此，本发明实施例通过将第一断点A由底端位置调整至右侧位置来改善中高频信号衰减。实际应用中，在用户左手握住手机终端的时候，由于用户的左手掌不会对位于其右侧位置的第一断点A进行遮挡，因此主集天线1能够实现中高频信号的良好辐射与接收；在用户右手握住手机终端的时候，用户的右手掌会对位于其右侧位置的第一断点A进行遮挡，主集天线1的中高频信号会产生较大衰减，此时可利用主板来实时检测主集天线1的中高频信号强度，在主集天线1的中高频信号强度低于预设阈值时，控制由主集天线1切换至分集天线4来实现中高频信号的接收。最终，不论左手还是右手握手机终端，本发明实施例均能够降低手握衰减。

综上，本发明实施例可减小手握和头部对天线的影响，提升OTA性能，做到0mm净空，满足欧洲运营商要求。

如图3所示，主板上还设有NFC天线。在其他实施方式中，还可以在主板或金属中框上设计其他天线，本发明实施例对此不作具体限定。

在一种可选的实施方式中，主集天线1、MIMO主集接收天线2及MIMO分集接收天线5具体为IFA(倒F)天线，MIMO主集接收天线3具体为Monopole(单极)天线，分集天线4具体为IFA与寄生天线，MIMO分集接收天线6和GPS/WiFi/BT天线7具体为LOOP(环形)天线。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种具有基于5G的天线架构的手机终端，包括：壳体，由上至下依次布置于壳体内的主板、电池和小板，其特征在于，所述壳体包括金属中框和后壳，金属中框上设有天线组合；

所述天线组合包括一组主分集天线、一组多输入多输出MIMO主分集天线和GPS/WiFi/BT天线(7)；主分集天线包括主集天线(1)和分集天线(4)；MIMO主分集天线包括MIMO主集接收天线(3)、MIMO主集接收天线(2)、MIMO分集接收天线(5)和MIMO分集接收天线(6)；其中，MIMO分集接收天线(6)的工作频段仅覆盖n77频段和n78频段，不覆盖B20频段；

所述金属中框由上边框、右边框、下边框和左边框依次围设形成；所述上边框上设有MIMO主集接收天线(3)、分集天线(4)和GPS/WiFi/BT天线(7)；所述左边框的上部设有MIMO分集接收天线(5)和MIMO分集接收天线(6)；所述下边框仅设有主集天线(1)，所述主集天线(1)通过同轴电缆与所述主板射频连接；所述右边框的上部设有MIMO主集接收天线(2)。

2.根据权利要求1所述的手机终端，其特征在于，所述MIMO主集接收天线(2)的工作频段覆盖B20频段，不覆盖B28频段；所述主集天线(1)和所述分集天线(4)的工作频段覆盖B28频段。

3.根据权利要求1所述的手机终端，其特征在于，所述GPS/WiFi/BT天线(7)、所述MIMO主集接收天线(3)和所述分集天线(4)，沿上所述边框的长度方向从左至右依次设置。

4.根据权利要求3所述的手机终端，其特征在于，所述分集天线(4)包括与所述主板连接的信号馈点和地馈点，所述地馈点位于上边框与右边框连接处的拐角区域，所述信号馈点位于上边框上。

5.根据权利要求1所述的手机终端，其特征在于，所述主集天线(1)包括与所述主板连接的信号馈点和地馈点，所述地馈点位于下边框与右边框连接处的拐角区域，所述信号馈点位于下边框上。

6.根据权利要求5所述的手机终端，其特征在于，所述金属中框上设有：与主集天线(1)的中高频信号辐射位置相对应的第一断点(A)，以及与主集天线(1)的低频信号辐射位置相对应的第二断点(B)。

7.根据权利要求6所述的手机终端，其特征在于，所述第一断点(A)位于右边框上，所述第二断点(B)位于下边框上。

8.根据权利要求7所述的手机终端，其特征在于，所述主板，用于在实时检测所述主集天线(1)的中高频信号强度，在所述主集天线(1)的中高频信号强度低于预设阈值时，控制由主集天线(1)切换至分集天线(4)来实现中高频信号的接收。

9.根据权利要求1所述的手机终端，其特征在于，所述主板上还设有NFC天线。

10.根据权利要求1所述的手机终端，其特征在于，所述主集天线(1)、MIMO主集接收天线(2)及MIMO分集接收天线(5)具体为倒F天线，所述MIMO主集接收天线(3)具体为单极天线，所述分集天线(4)具体为倒F与寄生天线，所述MIMO分集接收天线(6)和GPS/WiFi/BT天线(7)具体为环形天线。