CN102956954B - 天线装置和终端设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种天线装置和包括该天线装置的终端设备。根据本发明实施例的天线装置可应用于终端设备。所述天线装置包括：金属框天线，形成为终端设备的边框，其中金属框天线为整体结构；高频分支天线，连接到金属框天线，以扩展天线装置的高频带宽；匹配电路，连接到金属框天线，以调节金属框天线的谐振频率。

Description

天线装置和终端设备

技术领域

本发明实施例涉及天线装置和终端设备，更具体地，本发明实施例涉及应用于终端设备的天线装置和包括相应天线装置的终端设备。

背景技术

近年来，例如移动电话、音乐播放器、个人数字助理(PDA)、游戏机、便携式计算机的各种终端设备已经被广泛应用。随着终端设备被要求越做越小，越做越薄，给终端设备的设计带来极大的挑战，而便携式设备的天线作为通信的门户，其设计的难度随着用户对于终端设备的大小、尺寸等要求不断提高而急剧增加。与此同时，为了提高终端设备对抗跌落、撞击等风险的能力，并且满足例如金属质感之类的外观设计的需求，金属材质的外框广泛地应用于例如移动电话之类的终端设备。

然而，金属框的应用使得手机天线的可选择性下降。例如传统的单极子、IFA等类型的天线会因为金属框的加入变得难以设计与实现。由于单极子、IFA等类型的天线要求增大电子设备的面积，违背了小型化的要求。同时，金属框的加入使得天线的辐射环境变得更加复杂，不利于天线的辐射效率。而唯一的可选择的天线类型是PIFA类型的天线。PIFA类型的天线属于谐振式天线，且品质因数Q值很高，其辐射是基于微带贴片天线辐射原理，并且具有先天性的带宽窄的特性，天线的带宽与天线的高度成正比。因此，PIFA天线的运用要求电子设备必须具有一定的高度，与减少电子设备厚度的设计要求存在矛盾。

发明内容

为了解决以上问题，本发明希望提出一种用于终端设备的天线装置以及相应的终端设备以解决上述问题。

本发明的实施例提供了一种天线装置，应用于终端设备。该天线装置包括：金属框天线，形成为终端设备的边框，其中金属框天线为整体结构；高频分支天线，连接到金属框天线，以扩展天线装置的高频带宽；以及匹配电路，连接到金属框天线，以调节金属框天线的谐振频率。

本发明的实施例还提供了一种包含天线装置的终端设备。该天线装置包括：金属框天线，形成为终端设备的边框，其中金属框天线为整体结构；高频分支天线，连接到金属框天线，以扩展天线装置的高频带宽；以及匹配电路，连接到金属框天线，以调节金属框天线的谐振频率。

在本发明实施例的天线装置和终端设备中，使用没有断点的具有整体结构的金属框天线作为终端设备的边框。从而与传统的内置手机天线相比，由于金属框天线外置于终端设备的外表面，因此实现了良好的天线性能，同时有效地缩减了天线所述占用的面积，从而能够有效地减小终端设备的大小，并且与传统的天线相比，能够进一步缩减终端设备的厚度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍。下面描述中的附图仅仅是本发明的示例性实施例。

图1是示出根据本发明的一个实施例的天线装置的示范性结构框图。

图2是示出了金属框天线通过垂直馈线连接到高频分支天线的示意图。

图3是示出了根据本发明的一个实施例的匹配电路的电路图。

图4是示出了包括第一净空区域和第二净空区域的天线装置的剖面示意图。

图5示出了根据本发明一个实施例的终端设备的示例性框图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。注意，在本说明书和附图中，具有基本上相同步骤和元素用相同的附图标记来表示，且对这些步骤和元素的重复解释将被省略。

图1示出了根据本发明一个实施例的天线装置100的示例性框图。天线装置100可应用于终端设备。在本发明的以下实施例中，电子设备的具体形式包括但不限于移动电话、个人数字助手、平板式计算机、游戏机、音乐播放器等。下面，将参照图1来描述根据本发明实施例的天线装置。

如图1所示，天线装置100可应用于终端设备。天线装置100可包括金属框天线110、高频分支天线120和匹配电路130。具体地，在本实施例中，金属框天线110为整体结构，并且可将金属框天线110形成为终端设备的边框。例如，可将金属框天线110设置为围绕于终端设备的液晶显示器周围的椭圆型或矩形闭环结构。与传统的PIFA天线、单极天线不同，金属框天线110具有多个辐射点，使得辐射效果比较分散，可以减少因为局部辐射环境变差带来的较大的影响。

金属框天线110可发送和/或接收例如从820MHz到960MHz的低频频段的信号。此外，根据金属框天线110的谐振特性，金属框天线110还可产生低频信号的倍频信号，以发送和/或接收与低频信号的倍频对应的高频信号。根据本发明的一个示例，金属框天线110可采用铝合金材料或锌合金材料，以保证天线良好的导电性能。

高频分支天线120连接到金属框天线110，以扩展所述天线装置100的高频带宽。根据本发明的一个示例，高频分支天线120可以是单极(monopole)天线。在要求高频带宽较宽的情况下，高频分支天线120可配合金属框天线110产生的倍频信号，以形成比金属框天线110本身的倍频频段更宽的高频带宽，扩展天线装置100的高频带宽，从而满足天线装置100的高频带宽需求。

可根据天线装置100所需的高频带宽和金属框天线110的谐振频率来确定高频分支天线120所需的高频谐振频率，并进而确定高频分支天线120的尺寸。例如，在天线装置100所需的高频带宽为1710MHz到2170MHz，而金属框天线110的低频谐振频段为820MHz到960MHz的情况下，可根据天线装置100所需的高频带宽与金属框天线110的低频频段的倍频之间的差值来确定高频分支天线120的谐振频率及其尺寸。高频分支天线120的材料可采用铜(Cu)，以保证天线良好的导电性能。

匹配电路130连接到金属框天线，以调节金属框天线的谐振频率。如上所述，可将金属框天线110形成为终端设备的边框。根据不同的设计需要，金属框110的大小可能不同，导致金属框天线110的谐振频率因为金属框的大小不同而改变。匹配电路130可配置来根据需要，调节不同金属框大小带来的谐振频率。根据本发明的一个示例，匹配电路130可包括五个匹配器件。在五个匹配器件中，两个匹配器件可用于调整低频谐振频率，两个匹配器件可用于调整高频谐振频率，一个匹配器件可用于协调配合。谐振频率130的第一匹配器件的一端连接到金属框天线，并且另一端接地。即，将第一匹配器件与金属框天线110设置为并联结构，以保证最终天线的良好性能。

在本实施例提供的天线装置中，通过使用没有断点的具有整体结构的金属框天线作为终端设备的边框。从而与传统的内置手机天线相比，由于金属框天线外置于终端设备的外表面，因此实现了良好的天线性能，同时有效地缩减了天线所述占用的面积，从而能够有效地减小终端设备的大小，并且与传统的天线相比，能够进一步缩减终端设备的厚度。

根据本发明的另一示例，金属框天线110还可包括馈电接口。馈电接口可设置在金属框天线的第一边上。金属框天线的第一边位于终端设备的下部。在本实施例中，终端设备的下部是指在正常使用状态下终端设备的下部。例如当金属框天线110形成为终端设备的边框并且终端设备的显示单元以默认的显示方向(例如纵向)朝向用户进行显示时，馈电接口可位于金属框天线110的底边上。此外，天线装置100还可包括馈电单元。馈电单元可与终端设备中的收发单元相连接，以馈送射频信号。金属框天线110的馈电接口连接到该馈电单元，以传递其接收到和/或要通过其发送的信号。

此外，馈电接口还可通过垂直馈线连接到高频分支天线120，以传递其接收到和/或要通过其发送的信号。并且，馈电单元通过连接到垂直馈线与馈电接口相连接。从而，可将高频分支天线120连接到该馈电单元，以传递其接收到和/或要通过其发送的信号。根据本发明的一个示例，垂直馈线的材料可采用铜(Cu)，以保证良好的信号传输性能。

图2是示出了金属框天线110通过垂直馈线210连接到高频分支天线120的示意图。如图2所示，金属框天线110的馈电接口112与垂直馈线210的一端相连接。高频分支天线120与具垂直馈线210的另一端相连接。垂直馈线210具有预定高度，以将金属框天线110和高频分支天线120分割开预定距离，以减少天线间的相互干扰。如图2所示，天线装置还可包括支架220。垂直馈线210和高频分支天线120可镀层于支架220的表面。根据本发明的一个示例，支架220可以是空心支架，且材料可为PC-ABS。

此外，根据本发明的另一示例，匹配电路310可通过连接到馈电单元与金属框天线相连接。图3是示出了根据本发明的一个实施例的匹配电路310的电路图。如图3所示，匹配器件1、匹配器件2、匹配器件3、匹配器件和匹配器件5。如上所述，在五个匹配器件中，两个匹配器件可用于调整低频谐振频率，两个匹配器件可用于调整高频谐振频率，一个匹配器件可用于协调配合。根据具体的设计要求，该五个匹配器件可以是电容元件和/或电感元件。匹配器件1的一端连接到金属框天线320，并且另一端接地。而匹配器件5的一端连接到馈电单元330，并且另一端接地。

此外，根据本发明的另一示例，可在终端设备中设置净空区，以在保证辐射环境良好并减少电磁干扰。以具有四条边的金属框天线为例，根据其自身特性属性，在金属框天线中具有四个辐射点，即，在每条边上具有一个辐射点。在终端设备内部设置金属加强板的情况下，可在金属框天线的第一边和金属加强板之间设置第一净空区域。可替换地，为了进一步保证良好的辐射环境并减少电磁干扰，在金属框天线的第一边和金属加强板之间设置第一净空区域的同时，还可在金属框天线的第二边和金属加强板之间设置第二净空区域。在净空区域中不一定要求完全没有器件，可以放一些金属材料较少的器件。

图4是示出了包括第一净空区域和第二净空区域的天线装置400的剖面示意图。如图4所示，天线装置400形成为终端设备的边框。在终端设备中设置金属加强板470。在金属加强板470上可设置例如终端设备的显示装置等。如图4所示，金属加强板470可位于终端设备内部居中的位置。此外，金属加强板470和天线装置400之间的可具有最小的预定空隙480。

天线装置400可包括金属框天线410(包括金属框天线的馈电接口412)、高频分支天线420、匹配电路430、馈电单元440、第一净空区域450和第二净空区域460。在本实施例中，金属框天线410为整体结构，并且可将金属框天线410形成为终端设备的边框。高频分支天线420连接到金属框天线410，以扩展所述天线装置400的高频带宽。匹配电路430连接到金属框天线，以调节金属框天线的谐振频率。

馈电单元440的一端可与设置在金属加强板上的电路板中的终端设备的收发单元相连接，并且另一端可通过匹配电路430连接到金属天线的框馈电接口412和高频分支天线420以馈送射频信号。如图4中所示，馈电单元440可设置在金属加强板470的底部的中心位置附近，其对应于终端设备在正常使用状态下的下部金属框天线的馈电接口412可设置在金属框天线位于在正常使用状态下的终端设备的下部的第一边上，即设置在靠近馈电单元440的第一边上。通过将天线装置400的馈电结构设置于在正常使用状态下的终端设备的下部，可减少用户握持对馈电的影响，并且使得整个金属框天线410的辐射主要体现在终端设备的上部。在本实施例中，终端设备的上部是指在正常使用状态下终端设备的上部。例如当金属框天线110形成为终端设备的边框并且终端设备的显示单元以默认的显示方向(例如纵向)朝向用户进行显示时，馈电接口可位于金属框天线110的顶边上。

如图4中所示，在天线装置400的馈电结构处第一净空区域450设置。具体地，将第一净空区域450设置在金属框天线400的第一边和金属加强板470之间。此外，在金属框天线位于所述终端设备的上部的第二边和金属加强板之间设置第二净空区域460，以保证在馈电单元440和馈电接口412的对面方向的金属框天线400和金属加强板470之间具有充分的净空区域。从而当由于用户的握持等使得终端设备下部的辐射环境变差时，由于设置了位于终端设备的上部的第二净空区域460，可使得位于金属框天线第二边上的辐射点附近保持良好的辐射环境，从而保证通信质量。

在本实施例提供的天线装置中，通过使用没有断点的具有整体结构的金属框天线作为终端设备的边框。从而与传统的内置手机天线相比，由于金属框天线外置于终端设备的外表面，因此实现了良好的天线性能，同时有效地缩减了天线所述占用的面积。此外，相比于传统的谐振于四分之一波长的内置天线，金属框天线的辐射点较为分散，通过在多个辐射点附近设置净空区域有效地避开了例如握持接触等因素造成的干扰，使得天线性能更加稳定可靠。

如上所述，以上实施例中天线装置可用于终端设备。图5示出了根据本发明一个实施例的终端设备500的示例性框图。下面，将参照图5来描述根据本发明实施例的终端设备500。

如图5所示，终端设备500包括天线装置510。天线装置510包括金属框天线512、高频分支天线514和匹配电路516。天线装置510中的各个部件与图1中所述天线装置100中的各个部件类似，因此，为了描述简洁，不再具体描述。

例如，金属框天线512为整体结构，并且可将金属框天线512形成为终端设备500的边框。高频分支天线514连接到金属框天线512，以扩展天线装置510的高频带宽。匹配电路516连接到金属框天线，以调节金属框天线的谐振频率。

此外，终端设备500中还可包括收发单元520和处理单元530。当终端设备500进行发送操作时，处理单元530可向收发单元520提供要发送的数据。处理单元520可将要发送的数据编码并传递到天线装置510进行发送。而当终端设备500进行接收操作时，收发单元520可解码经由天线装置510接收的信号，并将解码后的数据提供给处理单元530。

在本实施例提供的终端设备中，通过使用没有断点的具有整体结构的金属框天线作为终端设备的边框。从而与传统的内置手机天线相比，由于金属框天线外置于终端设备的外表面，因此实现了良好的天线性能，同时有效地缩减了天线所述占用的面积，从而能够有效地减小终端设备的大小，并且与传统的天线相比，能够进一步缩减终端设备的厚度。

此外，根据本发明的另一示例，可在终端设备中设置净空区，以在保证辐射环境良好并减少电磁干扰。可在终端设备内部设置金属加强板，并在金属加强板上的电路板上设置收发单元和处理单元。金属加强板可位于终端设备内部居中的位置。以具有四条边的金属框天线为例，根据其自身特性属性，在金属框天线中具有四个辐射点，即，在每条边上具有一个辐射点。可在金属框天线的第一边和金属加强板之间设置第一净空区域。可替换地，为了进一步保证良好的辐射环境并减少电磁干扰，在金属框天线的第一边和金属加强板之间设置第一净空区域的同时，还可在金属框天线的第二边和金属加强板之间设置第二净空区域。金属框天线的第一边和金属框天线的第二边可以是在金属框天线中两条相对的边。并且可在第一净空区域或第二净空区域中设置连接天线装置与收发单元的馈电单元。

在本实施例中，通过在终端设备的多个边的辐射点附近设置净空区域有效地避开了例如握持接触等因素造成的干扰，使得终端设备的天线性能更加稳定可靠。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

本领域技术人员应该理解，可依赖于设计需求和其它因素对本发明进行各种修改、组合、部分组合和替换，只要它们在所附权利要求书及其等价物的范围内。

Claims (13)

1.一种天线装置，应用于终端设备，所述天线装置包括：

金属框天线，形成为所述终端设备的边框，其中所述金属框天线为没有断点的整体结构；

高频分支天线，设置在所述金属框天线所在的整体结构中且与所述金属框天线保持固定的相对位置关系，其连接到所述金属框天线，以扩展所述天线装置的高频带宽；

匹配电路，连接到所述金属框天线，以调节所述金属框天线的谐振频率。

2.如权利要求1所述的天线装置，其中

所述金属框天线还包括：

馈电接口，设置在所述金属框天线的第一边上，其中所述金属框天线的第一边位于所述终端设备的下部；

所述天线装置还包括：

馈电单元，配置来馈送射频信号，其中所述馈电接口连接到该馈电单元。

3.如权利要求2所述的天线装置，其中

所述终端设备还包括：

金属加强板，设置在所述终端设备内部；

所天线装置还包括：

第一净空区域，设置在所述金属框天线的第一边和所述金属加强板之间。

4.如权利要求3所述的天线装置，还包括：

第二净空区域，设置在所述金属框天线的第二边和所述金属加强板之间，其中所述金属框天线的第二边位于所述终端设备的上部。

5.如权利要求2所述的天线装置，其中

所述馈电接口通过具有预定高度的垂直馈线连接到所述高频分支天线；以及

所述馈电单元通过连接到所述垂直馈线与所述馈电接口相连接。

6.如权利要求5所述的天线装置，还包括：

支架，其中所述垂直馈线和所述高频分支天线镀层于所述支架表面。

7.如权利要求1所述的天线装置，其中

所述匹配电路包括五个匹配器件，以及

所述五个匹配器件中的第一匹配器件的一端连接到所述金属框天线，并且另一端接地。

8.如权利要求2所述的天线装置，其中

所述馈电单元通过连接到所述匹配电路与所述金属框天线相连接。

9.如权利要求1所述的天线装置，其中

所述金属框天线的材料为锌合金。

10.如权利要求1所述的天线装置，其中

所述高频分支天线的材料为铜。

11.如权利要求5所述的天线装置，其中

所述垂直馈线的材料为铜。

12.如权利要求6所述的天线装置，其中

所述支架为空心支架，且材料为PC-ABS。

13.一种终端设备，包括权利要求1-12中任意一项所述的天线装置。