CN204303980U - 无缝金属环天线结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种无缝金属环天线结构，属于消费电子产品无线通信技术领域。该无缝金属环天线结构包括无缝金属环边框。该无缝金属环边框实现为包括LTE主天线和LTE分集天线。LTE主天线和LTE分集天线之间通过接地和/或匹配网络隔离。LTE主天线的馈电端和LTE分集天线的馈电端直接或者通过匹配网络与无缝金属环边框连接。本实用新型可以辅助所在电子设备例如手机通讯终端做成超薄结构；能够支持2G？GSM、3G？WCDMA/TD-SCDMA/CDMA2000和4G？FDD/TDD通讯制式；能够具有GPS天线，支持全球定位***；能够具有WIFI天线，支撑2G和5G无线局域网频带；各功能天线之间能够互相独立地工作，能够将彼此之间的干扰降到最低程度，且各功能天线还能够同时工作。
Description
技术领域
本实用新型属于消费电子产品无线通信技术领域，涉及一种天线结构，尤其是金属环天线结构。
背景技术
目前，智能手机在全球范围内发展日新月异，功能越来越多，集成度越来越高，已成为现代人生活所不可或缺的一部分。作为通讯终端的天线所需要支持的通讯频段和应用类型也越来越丰富。当前通常一部正常的智能手机需要支持4G LTE、3G、2G网络的通讯需求、GPS导航的应用、WIFI、蓝牙无线网络的连接等，而这都需要通讯终端天线的支持。
目前市场上手机等电子设备都以轻、薄作为重要的宣传卖点，而在追求薄的同时会给天线的设计带来很大的挑战，传统的天线结构已经不能适应现代手机对轻、薄的极致追求，而新的金属环天线能较好的解决上述问题。但是市场上的金属环作天线的电子设备很多需要在金属边框上开缝，且大多还不支持4G通讯功能，为了实现全金属质感，不开缝且尤其能够支持4G网络通讯功能的金属边框天线成为业界竞相研究和实验的对象。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供一种能够支持4G LTE功能，兼容GSM 2G、WCDMA/TD-SCDMA/CDMA20003G功能的无缝金属环天线结构；次要目的在于提供一种在此基础上还能集成GPS导航功能以及BT/WIFI无线连接功能的无缝金属环天线结构。
为了达到上述目的，本实用新型的解决方案是：
一种无缝金属环天线结构，所述无缝金属环天线结构包括无缝金属环边框；所述无缝金属环边框包括LTE主天线和LTE分集天线，所述LTE主天线和所述LTE分集天线为所述无缝金属环边框的实体的组成部分；所述LTE主天线和所述LTE分集天线之间通过接地和/或匹配网络隔离；所述LTE主天线的馈电端和所述LTE分集天线的馈电端直接或者通过匹配网络与所述无缝金属环边框连接。
所述无缝金属环边框实现为还包括附加天线部分；所述附加天线部分包括附加天线；所述附加天线为所述无缝金属环边框的实体的组成部分；所述附加天线、所述LTE主天线、所述LTE分集天线中每两根天线之间均通过接地和/或匹配网络隔离；每根所述附加天线的馈电端均直接或者通过匹配网络与所述无缝金属环边框连接。
所述附加天线部分仅包括GPS/WIFI合成天线。
无缝金属环边框为矩形；其中，LTE主天线占据矩形的一部分左边、整个下边和一部分右边；LTE分集天线占据矩形的一部分左边、整个上边和一部分右边；所述GPS/WIFI合成天线仅占据矩形的一部分左边。
所述LTE主天线在左侧、下侧和右侧与地之间的净空分别处于1-5mm、6-10mm和1-5mm的范围。
优选的，所述LTE主天线在左侧、下侧和右侧与地之间的净空分别为3mm、7mm和3mm。
所述LTE分集天线在左侧、上侧和右侧与地之间的净空分别处于1-5mm、1-5mm和1-5mm的范围。
优选的，所述LTE分集天线在左侧、上侧和右侧与地之间的净空分别为3mm、2mm和3mm。
所述GPS/WIFI合成天线在左侧与地之间的净空处于1-5mm的范围。
所述GPS/WIFI合成天线在左侧与地之间的净空为3mm。
所述GPS/WIFI合成天线与所述LTE主天线之间的匹配网络为在所述金属环边框与地之间并联2.2pf的电容的线路。
所述LTE主天线与所述LTE分集天线之间的匹配网络为在所述金属环边框与地之间并联1.5pf的电容的线路。
所述GPS/WIFI合成天线与所述LTE主天线之间仅通过接地被隔离。
所述LTE主天线的工作频段为791～960MHZ和1710～2690MHZ。
所述LTE分集天线的工作频段为791～960MHZ和1805～2690MHZ。
所述GPS/WIFI合成天线中GPS天线的工作频段为(1575.425)MHZ，WIFI天线的工作频段为2.4～2.5GHZ和5.15～5.85GHZ。
由于采用上述方案，本实用新型的有益效果是：由于本实用新型中所有天线的功能都是通过金属边框来实现的，不需要为天线分配额外的高度空间，所以所在电子设备例如手机通讯终端可以做成超薄结构。LTE主天线和LTE分集天线能够支持2G GSM、3GWCDMA/TD-SCDMA/CDMA2000和4G FDD/TDD通讯制式；能够具有GPS天线，支持全球定位***；能够具有WIFI天线，支撑2G和5G无线局域网频带。各功能天线之间通过隔离技术即接地网络和匹配网络保证各天线能够互相独立地工作，从而能够将彼此之间的干扰降到最低程度，并且各功能天线还能够同时工作，极大了增强了所在电子设备的通讯性能。
附图说明
图1是本实用新型实施例中无缝金属环天线的结构示意图；
图2是本实用新型实施例中各天线位置的示意图；
图3是本实用新型实施例中LTE主天线的回波损耗曲线图；
图4是本实用新型实施例中LTE分集天线的回波损耗曲线图；
图5是本实用新型实施例中GPS/WIFI合成天线的回波损耗曲线图；
图6是本实用新型实施例中LTE主天线与LTE分集天线的隔离度曲线图；
图7是本实用新型实施例中LTE主天线与GPS/WIFI合成天线的隔离度曲线图；
图8是本实用新型实施例中LTE分集天线与GPS/WIFI合成天线的隔离度曲线图；
图9是本实用新型实施例中LTE主天线/分集天线的辐射效率曲线图；
图10是本实用新型实施例中GPS/WIFI合成天线的辐射效率曲线图。
附图标记说明：1、无缝金属环边框；2、模拟手机主板；3、LTE主天线的馈电端；4、LTE分集天线的馈电端；5、GPS/WIFI合成天线的馈电端；6、第一净空；7、第二净空；8、第三净空；9、第四净空；10、第一接地处；11、第二接地处；12、第三接地处；13、第一匹配网络；14、第二匹配网络；15、LTE主天线的位置范围；16、LET分集天线的位置范围；17、GPS/WIFI合成天线的位置范围。
具体实施方式
以下结合附图所示实施例对本实用新型作进一步的说明。
本实用新型提出了一种无缝金属环天线结构，图1是其结构示意图，图2是其中各天线位置的示意图。该无缝金属环天线结构可适用于诸多电子设备，本实施例中以适用于手机的无缝金属环天线结构为例进行阐述。该无缝金属环天线结构包括无缝金属环边框1；该无缝金属环边框1包括LTE主天线、LTE分集天线和GPS/WIFI合成天线，即LTE主天线、LTE分集天线和GPS/WIFI合成天线是该无缝金属环边框1的实体的组成部分。本实施例中，该无缝金属环边框1为矩形；其中，LTE主天线占据该矩形的一部分左边、整个下边和一部分右边；LTE分集天线占据该矩形的一部分左边、整个上边和一部分右边；GPS/WIFI合成天线仅占据该矩形的一部分左边。图2中分别示出了LTE主天线的位置范围15、LTE分集天线的位置范围16和GPS/WIFI合成天线的位置范围17，这三段天线之间通过地和/或匹配网络作隔断。如图1和图2中所示，该无缝金属环边框1包围在模拟手机主板2的四周，本申请中的地均指的即是该模拟手机主板2。
本实用新型中，LTE主天线和LTE分集天线是必须设置的，GPS/WIFI合成天线属于附加天线部分的附加天线，可以根据所用电子产品的需求选择不同种类的天线，如本实施例中选择GPS/WIFI合成天线。
LTE主天线的馈电端3、LTE分集天线的馈电端4、GPS/WIFI合成天线的馈电端5分别位于无缝金属环边框1上如图1所示的位置，即直接与无缝金属环边框1连接。本实用新型中，这些馈电端还可以通过匹配网络与无缝金属环边框1连接。
LTE主天线与地在左侧、下侧和右侧所需的净空即第三净空8、第一净空6和第四净空9分别为3mm、7mm和3mmm，本实用新型中其可分别处于1-5mm、6-10mm、1-5mm的范围；LTE分集天线与地在左侧、上侧和右侧所需的净空即第三净空8、第二净空7和第四净空9，这三个净空分别为3mm、2mm和3mm，在本实用新型中其可分别处于1-5mm、1-5mm、1-5mm的范围。GPS/WIFI合成天线在左侧与地所需的净空即第三净空8为3mm，在本实用新型中其可以处于1-5mm的范围。
本实施例中，GPS/WIFI合成天线与LTE主天线之间通过在第三接地处12接地以及连接第二匹配网络14隔断，第二匹配网络14为地与无缝金属环边框1之间并联2.2pf电容的线路；LTE主天线和LTE分集天线之间通过在第一接地处10接地以及连接第一匹配网络13隔断，第一匹配网络13为在无缝金属环边框1和地之间并联1.5pf电容的线路；而LTE分集天线和GPS/WIFI合成天线之间仅仅通过在第二接地处11接地进行隔断。在本实用新型中，LTE分集天线和GPS/WIFI合成天线之间也可以通过接地和匹配网络一起隔断。
对该无缝金属环天线结构进行性能测试，得到图3所示的LTE主天线回波损耗曲线图，图4所示的LTE分集天线回波损耗曲线图，图5所示的GPS/WIFI合成天线回波损耗曲线图，图6所示的LTE主天线与LTE分集天线的隔离度曲线图，图7所示的LTE主天线与GPS/WIFI合成天线的隔离度曲线图，图8所示的LTE分集天线与GPS/WIFI合成天线的隔离度曲线图，图9所示的LTE主天线/分集天线辐射效率曲线图以及图10所示的GPS/WIFI合成天线辐射效率曲线图。其中，图3中的横坐标为LTE主天线的工作频率，纵坐标为其回波损耗，图3中所选五个离散点的横纵坐标值见表1；图4中横坐标为LTE分集天线的工作频率，纵坐标为其回波损耗，图4中所选的五个离散点的横纵坐标值见表2；图5中横坐标为GPS/WIFI合成天线的工作频率，纵坐标为其回波损耗，图6中五个离散点的横纵坐标值见表3；图6中横坐标为LTE主天线和分集天线的工作频率，纵坐标为它们的隔离度值，图6中四个离散点的横纵坐标值见表4；图7中横坐标为LTE主天线与GPS/WIFI合成天线的工作频率，纵坐标为它们的隔离度值，图7中九个离散点的横纵坐标值见表5；图8中横坐标为LTE分集天线与GPS/WIFI合成天线的工作频率，纵坐标为它们的隔离度值，图8中九个离散点的纵坐标值见表6；图9中横坐标为LTE主天线和分集天线的工作频率，纵坐标为其辐射效率，图9中LTE主天线的辐射效率曲线中的离散点的横纵坐标值见表7，分集天线的辐射效率曲线中的离散点的横纵坐标值见表8；图10中横坐标为GPS/WIFI合成天线的工作频率，纵坐标为其辐射效率，图10中各离散点的横纵坐标值见表9。从这些图中可以看出，该无缝金属环天线结构各天线段回波损耗少、辐射效率高且相互之间隔离度高。
表1 图3中五个离散点的横纵坐标
表2 图4中五个离散点的横纵坐标
表3 图5中五个离散点的横纵坐标
表4 图6中四个离散点的横纵坐标
表5 图7中九个离散点的横纵坐标
| Frequency(GHz) | S21(dB) |
| 791 | -31.3370 |
| 960 | -26.2200 |
| 1710 | -17.4720 |
| 2690 | -24.4310 |
| 1.575 | -13.1450 |
| 2.400 | -23.3830 |
| 2.500 | -25.0290 |
| 5.150 | -20.5180 |
| 5.850 | -34.2700 |
表6 图8中九个离散点的横纵坐标
表7 图9中LTE主天线的辐射效率曲线图中离散点的横纵坐标
表8 图9中LTE分集天线的辐射效率曲线图中离散点的横纵坐标
表9 图10中各离散点的横纵坐标值
由于本实用新型中所有的天线都是通过金属边框来实现的，不需要为天线分配额外的高度空间，所以其所在的电子设备例如手机通讯终端可以做成超薄结构。LTE主天线的工作频段为791～960MHZ和1710～2690MHZ；LTE分集天线的工作频段为791～960MHZ和1805～2690MHZ，能够支持2G GSM、3G WCDMA/TD-SCDMA/CDMA2000和4G FDD/TDD通讯制式；具有GPS天线，工作频率为1575.42+/-5MHZ，支持全球定位***；具有WIFI天线，工作频率为2.4～2.5GHZ和5.15～5.85GHZ，支持2G和5G无线局域网频带。各功能天线之间通过隔离技术即接地网络和匹配网络保证各天线能够互相独立地工作，从而能够将彼此之间的影响降到最低程度，同时各功能天线还能够同时工作。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无缝金属环天线结构，其特征在于：所述无缝金属环天线结构包括无缝金属环边框；所述无缝金属环边框包括LTE主天线和LTE分集天线，所述LTE主天线和所述LTE分集天线为所述无缝金属环边框的实体的组成部分；所述LTE主天线和所述LTE分集天线之间通过接地和/或匹配网络隔离；所述LTE主天线的馈电端和所述LTE分集天线的馈电端直接或者通过匹配网络与所述无缝金属环边框连接。
2.根据权利要求1所述的无缝金属环天线结构，其特征在于：所述无缝金属环边框实现为还包括附加天线部分；所述附加天线部分包括附加天线；所述附加天线为所述无缝金属环边框的实体的组成部分；所述附加天线、所述LTE主天线、所述LTE分集天线中每两根天线之间均通过接地和/或匹配网络隔离；每根所述附加天线的馈电端均直接或者通过匹配网络与所述无缝金属环边框连接。
3.根据权利要求2所述的无缝金属环天线结构，其特征在于：所述附加天线部分仅包括GPS/WIFI合成天线。
4.根据权利要求3所述的无缝金属环天线结构，其特征在于：无缝金属环边框为矩形；其中，LTE主天线占据矩形的一部分左边、整个下边和一部分右边；LTE分集天线占据矩形的一部分左边、整个上边和一部分右边；所述GPS/WIFI合成天线仅占据矩形的一部分左边。
5.根据权利要求3所述的无缝金属环天线结构，其特征在于：所述LTE主天线在左侧、下侧和右侧与地之间的净空分别处于1-5mm、6-10mm和1-5mm的范围；
优选的，所述LTE主天线在左侧、下侧和右侧与地之间的净空分别为3mm、7mm和3mm。
6.根据权利要求3所述的无缝金属环天线结构，其特征在于：所述LTE分集天线在左侧、上侧和右侧与地之间的净空分别处于1-5mm、1-5mm和1-5mm的范围；
优选的，所述LTE分集天线在左侧、上侧和右侧与地之间的净空分别为3mm、2mm和3mm。
7.根据权利要求3所述的无缝金属环天线结构，其特征在于：所述GPS/WIFI合成天线在左侧与地之间的净空处于1-5mm的范围；
所述GPS/WIFI合成天线在左侧与地之间的净空为3mm。
8.根据权利要求3所述的无缝金属环天线结构，其特征在于：所述GPS/WIFI合成天线与所述LTE主天线之间的匹配网络为在所述金属环边框与地之间并联2.2pf的电容的线路。
9.根据权利要求1所述的无缝金属环天线结构，其特征在于：所述LTE主天线与所述LTE分集天线之间的匹配网络为在所述金属环边框与地之间并联1.5pf的电容的线路。
10.根据权利要求3所述的无缝金属环天线结构，其特征在于：所述GPS/WIFI合成天线与所述LTE主天线之间仅通过接地被隔离。
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