CN102420884A - 天线布置改良的金属面壳移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种天线布置改良的金属面壳移动终端，包括移动终端主板(1)、金属面壳和天线，其特征在于，所述金属面壳包括设置在移动终端主板(1)的外围的环状金属(2)，所述移动终端主板(1)与环状金属(2)之间形成环状的天线投影区，所述天线设置在所述天线投影区之上，所述天线的天线辐射主体(3)通过第一接地脚(4)接于环状金属(2)上。本发明的移动终端兼顾了金属面壳的金属质感的ID体验和良好的天线性能，比金属环切一个断点或开缝的技术有着更大的灵活性，更优的金属质感的ID体验。该设计可以广泛应用于超薄全金属多频移动终端。

Description

天线布置改良的金属面壳移动终端

技术领域

本发明涉及一种天线布置改良的金属面壳移动终端。 

背景技术

移动终端越来越注重ID体验，特别是金属面壳的金属质感，但是金属面壳对天线的性能有着致命的影响。为解决这一技术难题，目前的解决技术基本上是在金属面壳上作改变，如金属环切一个断点《并馈环形天线、电子设备和无线电路》(专利申请号CN201020638506.2)，《边框缝隙天线》(专利申请号CN201010569589.9)《用于优化发射的射频信号的位置的壳体结构》(专利申请号CN201010602636.5)；如金属面壳上开缝的方式《手机天线及其手机》(专利申请号CN201120034660.3)，《一种手机天线》(专利申请号CN201020527024.X) 

上述专利采用的技术都有一些缺点，如金属面壳必须断开一点，或开缝，天线调整不方便，手握影响大等。 

发明内容

本发明的目的是提供一种天线布置改良的金属面壳移动终端，以减小移动终端金属面壳对天线的影响。 

本发明提供的天线布置改良的金属面壳移动终端，包括移动终端主板、金属面壳和天线，其特征在于，所述金属面壳包括设置在移动终端主板的外围的环状金属，所述移动终端主板与环状金属之间形成环状的天线投影区，所述天线设置在所述天线投影区之上，所述天线的天线辐射主体通过第一接地脚接于环状金属上，第一接地脚接于环状金属上的位置位于环状金属的这一端的中部附近且偏向于天线辐射主体的外端。 

以下为可以分别或联合采用的具体设置方式。 

天线辐射主体通过第二接地脚和接地回路接于移动终端主板上。 

所述天线包括接地寄生片。 

天线辐射主体上设置有馈电脚。 

第一接地脚连接在天线辐射主体的中部。 

第一接地脚接于环状金属上的位置位于感应电流的驻波点。 

在移动终端主板的馈点处设置一个pi形匹配。例如采用LCL的pi型匹配。 

第二接地脚连接在天线辐射主体的内端。 

本发明不需要金属面壳断开或开缝，天线谐振可以通过天线辐射主体调节，设计灵活。具体来说： 

移动终端的面壳为一环状金属，金属侵入到天线的投影区内。金属面壳与移动终端的主板地平面连接成电气上的一体。移动终端的主板地平面与环状金属面壳组成一个小环，此环的大小影响天线的高频辐射，通过调整此环的大小可以进一步优化天线的性能。 

天线的辐射主体走一分支接于金属面壳，此接地点的位置影响低频如EGSM900频段的带宽及阻抗在smith圆图上的相位，进一步与匹配网络更好地配合。 

原理：当天线辐射主体与金属面壳不相接时，金属面壳上的电流是感应电流，而这感应电流最强的地方在金属面壳短边的中点附近，但却没有通过开路端辐射出去，因此金属面壳对天线的影响是非常负面的(寄生片也是感应电流，但有开路端辐射出去，因此对天线的影响是正面的)。当天线辐射主体与金属面壳相接时，电流一部分是接触产生的顺延的电流，一部分是感应产生的电流。顺延电流的作用：金属面壳相当于成为天线辐射主体的延伸，从而减小了金属面壳对天线的负面作用。此时感应电流仍然起负面作用，但被顺延电流的作用抵消了一部分。 

天线辐射主体与金属面壳的最佳接地位置位于感应电流的驻波点，一般在金属面壳的短边中点附近稍微偏向于天线主体的末端。这可以通过电磁软件仿真不接触天线在金属面壳上产生的感应电流的驻波点，或通过实验直接在接触天线上反复优化得到。但即使不在最优点上接地，仍会有一定的正面效果，因此并未超出本发明的范畴。 

本发明的移动终端兼顾了金属面壳的金属质感的ID体验和良好的天线性能，比金属环切一个断点或开缝的技术有着更大的灵活性，更优的金属质感的ID体验。该设计可以广泛应用于超薄全金属多频移动终端。 

附图说明

图1为本发明一实施例的俯视图； 

图2为本发明一实施例的立体图； 

图3为本发明另一实施例的立体图； 

图4为本发明的一实施例在低频的等效模型中的简化的电路模型； 

图5为本发明一实施例的天线辐射主体与金属面壳接地的驻波图； 

图6为本发明一实施例使天线辐射主体与金属面壳不相接的驻波图； 

图7为本发明一实施例天线接金属面壳，馈源相位为90度时的电流分布； 

图8为本发明一实施例天线接金属面壳，馈源相位为100度时的电流分布； 

图9为本发明一实施例天线接金属面壳，馈源相位为110度时的电流分布； 

图10为本发明一实施例天线接金属面壳，馈源相位为120度时的电流分布； 

图11为本发明一实施例使天线不接金属面壳，馈源相位为50度时的电流分布； 

图12为本发明一实施例使天线不接金属面壳，馈源相位为90度时的电流分布； 

图13为本发明一实施例使天线不接金属面壳，馈源相位为130度时的电流分布。 

图中：1-移动终端主板，2-环状金属，3-天线辐射主体，4-第一接地脚，5-接地寄生片，6-第三接地脚，7-馈电脚，8-第二接地脚，9-缝，10-接地回路，100-连接点，200-移动终端主板与环状金属组成的小环。 

具体实施方式

实施例1 

图1和图2示出了一种优选实施例，移动终端主板1包了一圈金属面壳的环状金属2，长宽110×60mm，天线高5.6mm，长宽50×15mm。移动终端主板1与环状金属2之间形成环状的天线投影区，所述天线设置在所述天线投影区之上，所述天线的天线辐射主体3通过第一接地脚4接于环状金属2上。环状金属2侵入于天线投影区18mm，即L2＝18mm。天线辐射主体3通过第二接地脚8接于移动终端主板1上。所述天线包括接地寄生片5，通过第三接地脚6了解到移动终端主板1上。天线辐射主体3上设置有馈电脚7。第二接地脚8连接在天线辐射主体3的内端，第一接地脚4接于环状金属2上的位置位于环状金属2的这一端的中部且偏向于天线辐射主体3的外端。第一接地脚4连接在天线辐射主体3的中部。图1示出了连接点100、移动终端主板与环状金属组成的小环200。图2中的L2为组成所述小环的移动终端主板与环状金属的两个端部间的距离。 

为了减小金属面壳对天线的负面影响，天线辐射主体3通过第一接地脚4接于金属面壳，接地脚可以是pogo pin、弹片、导电泡棉、螺钉、集总元件等不限方式实现，特别是通过集总电抗元件接地时，可以进一步优化天线的匹配带宽。 

通过实验反复优化及HFSS仿真，找到如图2所示的L1＝25mm的接地位置正好是低频工作频带内的感应电流驻波节点，选此位置接地时，从天线辐射主体上顺延过来的电流可以最大程度上抵消感应电流的负面作用，天线可以得到最好低频带宽。 

单单靠第一接地脚4往往使得天线在低频的阻抗过小，为了天线阻抗向50欧姆匹配，就可以调整缝9的长度及其旁边的接地回路10的线宽。缝的长度减小及其旁边接地回路变粗，天线在低频的阻抗就可以增大。 

为了进一步提升天线的匹配带宽，可以在馈点处增加一个pi形匹配。例如采用LCL的pi型匹配，这种高通的匹配网络可以调节低频而尽量减小对高频的影响。在低频的等效模型中，可以得到一个如图4所示的简化的电路模型。 

图4中L3的长度就是天线辐射主体与金属面壳接地点到馈点的天线(类传输线)长度。相比普通的PIFA天线，此实施例的L3比较长，其低频阻抗在smith图上的相位也比普通PIFA的相位顺时针转了一定角度。调节L3，调节低频阻抗的相位，可以更好地配合LCL形的pi匹配网络，达到最佳匹配带宽。此实施例中加匹配提升了约一倍匹配带宽。 

图5和图6为两个驻波比图，图5是天线辐射主体与金属面壳接地，增加匹配网络得到的。图6是天线辐射主体与金属面壳不相接，可以看到其带宽非常小。 

实施例2 

如图3所示，移动终端的主板1包了一圈金属面壳的环状金属2，长宽110×60mm，天线高5.6mm，长宽50×15mm，金属面壳侵入于天线投影区18mm距离。 

此实施比上一实施例省略了接地寄生，接地回路。而天线的性能仍保持较好状态。 

按照施例2的移动终端的3D图档，导入到HFSS软件进行建模仿真，观察天线接于金属面壳和不接于金属面壳的异同，关注金属面壳上的电流随馈源相位的变化情况，可以看出金属面壳对天线的影响。 

图7为天线接金属面壳，馈源相位为90度时的电流分布，关注电流最小点。 

图8为天线接金属面壳，馈源相位为100度时的电流分布，电流最小点右移。 

图9为天线接金属面壳，馈源相位为110度时的电流分布，电流最小点继续右移。 

图10天线接金属面壳，馈源相位为120度时的电流分布，电流最小点继续右移。 

由上面几个电流分布图，天线接金属面壳，可以看到金属面壳AB段的电流并没有呈现完全的驻波分布，有一定的行波分量。而这正是电磁场能够有效辐射的特征之一。这说明天线接于金属面壳，辐射效果还比较好。 

图11为天线不接金属面壳，馈源相位为50度时的电流分布，关注电流最小点。 

图12为天线不接金属面壳，馈源相位为90度时的电流分布，关注电流最小点。 

图13为天线不接金属面壳，馈源相位为130度时的电流分布，关注电流最小点 

由上面几个电流分布图，天线不接金属面壳，可以看到金属面壳AB段的电流几乎呈现完全的驻波分布，没有行波分量。而这正是电磁场不能够有效辐射的特征之一。这说明天线不接于金属面壳，辐射效果不好。 

由以上仿真验证结果可知，本发明的天线布置方式保障了电磁场的有效辐射，从这个角度来看，其减小了移动终端金属面壳对天线的不利影响。 

Claims (8)

1.天线布置改良的金属面壳移动终端，包括移动终端主板(1)、金属面壳和天线，其特征在于，所述金属面壳包括设置在移动终端主板(1)的外围的环状金属(2)，所述移动终端主板(1)与环状金属(2)之间形成环状的天线投影区，所述天线设置在所述天线投影区之上，所述天线的天线辐射主体(3)通过第一接地脚(4)接于环状金属(2)上，第一接地脚(4)接于环状金属(2)上的位置位于环状金属(2)的这一端的中部附近且偏向于天线辐射主体(3)的外端。

2.天线布置改良的金属面壳移动终端，其特征在于，天线辐射主体(3)通过第二接地脚(8)和接地回路(10)接于移动终端主板(1)上。

3.根据权利要求1所述的天线布置改良的金属面壳移动终端，其特征在于，所述天线包括接地寄生片(5)。

4.根据权利要求1所述的天线布置改良的金属面壳移动终端，其特征在于，天线辐射主体(3)上设置有馈电脚(7)。

5.根据权利要求1所述的天线布置改良的金属面壳移动终端，其特征在于，第一接地脚(4)连接在天线辐射主体(3)的中部。

6.根据权利要求1所述的天线布置改良的金属面壳移动终端，其特征在于，第一接地脚(4)接于环状金属(2)上的位置位于感应电流的驻波点。

7.根据权利要求1所述的天线布置改良的金属面壳移动终端，其特征在于，在移动终端主板(1)的馈点处设置一个pi形匹配。

8.根据权利要求2所述的天线布置改良的金属面壳移动终端，其特征在于，第二接地脚(8)连接在天线辐射主体(3)的内端。

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