CN103236583A - 一种增强带宽的新型lte金属框天线 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种增强带宽的新型LTE金属框天线，包括手持终端的PCB板和与PCB板的边缘处相连的金属外框，还包括天线部分以及与天线部分相连的电气部分，天线部分位于PCB板上设置的净空区内并与PCB板相连，天线部分主要包括金属边框、馈电部分、接地部分、回路辐射部分和接地点电气连接部分；电气部分内主要包括具有通断射频信号的电气连接件和电抗器件，电气连接件内部存在射频接地端用于与PCB板相连接地，且电气连接件与一移动终端信号相连从而控制电气连接件的通断。本发明提供的一种增强带宽的新型LTE金属框天线，有效利用部分金属外框和加入电气连接件，通过控制电气连接件的通断从而实现增强带宽的效果，能覆盖GSM,UMTS,LTE多个频段。
Description
技术领域
本发明涉及手机天线的设计技术领域，尤其涉及一种增强带宽的新型LTE金属框天线。
背景技术
小型化多频段内置天线一直是手持通信终端天线的发展方向。已有的天线形式包括多频单极子天线（monopole antenna），单环或双环天线(single loop and dual loop antenna)，倒置折叠天线（IFA）,平面倒置折叠天线（PIFA）。这些天线类型在不同的手持通信终端环境中各有其使用的条件和性能。根据不同的要求可以选择不同的天线形式。
通常移动终端设备包括GSM850/900，DCS，PCS，UMTS，其频率范围0.824GHz-0.96GHz，1.71GHz-2.17GHz。随着LTE 技术的不断发展，3.5GHz, 4GHz备受关注。愈来愈多的手机需要天线同时满足传统的2G网络频段和LTE频段，但手机的厚度越来越薄，对天线设计要求也越来越高，传统天线难以达到客户的要求。手机等移动终端的发展越来越多样化。Iphone 系列手机从4系列到iphone 5都大胆地使用了部分手机金属结构件作为天线的一部分参与辐射。但iphone 4为金属环天线，iphone 5为动态金属环天线。金属结构件参与天线设计，有利于进一步利用有限空间，缩减尺寸。
发明内容
本发明旨在提供一种增强带宽的新型LTE金属框天线，该天线有效利用部分金属外框，并加入电气连接件实现宽带特点，能覆盖GSM, UMTS,LTE 多个频段。
本发明为一种增强带宽的新型LTE金属框天线, 其特征在于，包括手持终端的PCB板和与所述PCB板的边缘相连的金属外框，所述PCB板的一端设置有净空区，所述金属外框的两端分别延伸至所述PCB板的净空区内；所述增强带宽的新型LTE金属框天线还包括天线部分以及与所述天线部分相连的电气部分，所述天线部分位于所述PCB板的净空区内并与所述PCB板相连，所述电气部分接地且所述电气部分与一移动终端信号相连，所述移动终端信号控制所述电气部分是否接地；其中，所述天线部分包括：
金属边框，位于PCB板的净空区内，且所述金属边框的两端分别与所述金属外框的两端形成第一缝隙和第二缝隙；
馈电部分，与一馈源信号端相连；
接地部分，接地且与所述PCB板相连；
回路辐射部分，与所述馈电部分及所述接地部分相连，且位于所述馈电部分与所述接地部分之间，所述回路辐射部分还与所述金属边框相连；
接地点电气连接部分，用于连接所述回路辐射部分与所述电气部分。
一些实施例中，所述天线部分还包括接地寄生辐射片，所述接地寄生辐射片位于所述第一缝隙处并与所述金属外框的一端相连，用于优化谐振频率。
一些实施例中，所述回路辐射部分包括回路辐射第一部分、回路辐射第二部分、回路辐射第三部分和回路辐射第四部分，其中所述回路辐射第二部分通过所述回路辐射第一部分与所述馈电部分相连，所述回路辐射第二部分通过所述回路辐射第三部分与所述金属边框相连，且所述回路辐射第三部分与所述金属边框相对形成第三缝隙，所述回路辐射第二部分通过所述回路辐射第四部分与所述接地部分相连。
一些实施例中，所述回路辐射部分还包括回路辐射第五部分，所述回路辐射第五部分位于所述第二缝隙处并与所述金属边框相连，用于优化谐振频率。
一些实施例中，所述回路辐射第三部分通过所述接地点电气连接部分与所述电气部分连接。
一些实施例中，所述电气部分包括电气连接件，所述电气连接件为具有通断射频信号的器件，所述电气连接件的内部设置有射频接地端用于接地，所述电气连接件上还设有控制接口，用于与所述移动终端信号相连，所述移动终端信号控制所述电气连接件的通断。
一些实施例中，所述电气部分还包括与所述电气连接件相连的电抗器件。
一些实施例中，所述电气连接件通过所述电抗器件与所述电气连接部分相连。
一些实施例中，所述电抗器件为电感性器件或电容性或电阻性器件。
本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比：有效利用部分金属外框和加入电气连接件，通过控制电气连接件的通断从而实现增强带宽的效果，能覆盖GSM, UMTS,LTE 多个频段。
附图说明
结合附图，通过下文的述详细说明，可更清楚地理解本发明的上述及其他特征和优点，其中：
图1本发明天线组装图；
图2 本发明天线周边环境图；
图3 本发明侧视图；
图4 本发明正视图；
图5 本发明电气连接方式一；
图6 本发明电气连接方式二；
图7 本发明天线频率响应图；
图8 本发明天线实测效率图。
符号说明：
100-PCB板
101、102、103-金属外框
104-净空区
200-天线部分
201-馈电部分
202-回路辐射第一部分
203-回路辐射第二部分
204-回路辐射第三部分
205-金属边框
206-回路辐射第五部分
207-回路辐射第四部分
208-接地部分
209-电气连接部分
210-接地寄生辐射片
211-第一缝隙
212-第二缝隙
213-第三缝隙
300-电气部分
301-电抗器件
302-电气连接件
303-控制接口
400-手机部件
具体实施方式
参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。
参考图1-6，本发明提供的一种增强带宽的新型LTE金属框天线，其包括手持终端的PCB板100和金属外框101、102、103，金属外框设置于PCB板100的边缘上并与PCB板100相连接，PCB板100分为净空区104和非净空区，该净空区104位于PCB板100的一端，且金属外框101和102 的两端延伸到PCB板100的净空区104的外侧边缘上。PCB板100的净空区104内设置有天线部分200和与天线部分200相连的电气部分300，电气部分300内部连接到PCB板上接地，且电气部分300与一移动终端信号相连，移动终端信号控制电气部分300是否接地。其中，天线部分包括金属边框205、馈电部分201、接地部分208、回路辐射部分202-207和接地点电气连接部分209。
在本实施例中，如图2-3所示，金属边框205设置于PCB板净空区的底边边缘上，且金属边框205的一端与金属外框101的一端相对形成第一缝隙211，金属边框205的另一端与金属外框102的一端相对形成第二缝隙212；第一缝隙211和第二缝隙212的位置可以根据具体情况在PCB板100的净空区的外侧边缘上移动，且第一缝隙211和第二缝隙212的大小可根据具体情况进行改变，适当的调节第一缝隙211和第二缝隙212的大小可以获得较好的频宽和阻抗，并通过优化设计达到手持时影响最小。第一缝隙211处还设置有呈“U”字型的接地寄生辐射片210，接地寄生辐射片210与金属外框101的一端纵向连接，接地寄生辐射片210用于优化谐振频率，当然接地寄生辐射片210的形状可根据具体情况而定；接地寄生辐射片210的长度可根据金属外框101的长度进行改变，由于随着第一缝隙211的位置的移动，金属外框101的长度会随之改变，此时通过改变接地寄生辐射片210的长度来进行谐振频率的优化，当然当金属外框101的长度达到一定要求时，接地寄生辐射片210也可消失。
在本实施例中，回路辐射部分包括回路辐射第一部分202、回路辐射第二部分203、回路辐射第三部分204和回路辐射第四部分207。回路辐射第一部分202与馈电部分201相连，馈电部分201与一馈源信号端相连；回路辐射第一部分202连接到回路辐射第二部分203上，回路辐射第二部分203通过回路辐射第三部分204连接到金属边框205上，回路辐射第三部分204的位置用于调节天线频率和阻抗特性，其位置可根据具体情况来调节，具体的实施时回路辐射第三部分204可用螺丝钉替代，这样不但引入调节灵活性，同时在结构上起到加固的作用；回路辐射第二部分203与金属边框205相对间隔开一定距离，并形成第三缝隙213，第三缝隙213用于调节回路频率和阻抗；回路辐射第二部分203通过回路辐射第四部分207与接地部分208相连；回路辐射第二部分203还通过接地点电气连接部分209连接到电气部分300，接地点电气连接部分209与回路辐射第二部分203的连接位置与回路辐射第二部分203末端的距离可根据具体情况而定。回路辐射部分还包括回路辐射第五部分206，位于第二缝隙212处且与金属边框205的一端相连，用于优化谐振频率，回路辐射第五部分206的长度可根据金属边框205的长度进行改变，由于随着第二缝隙212的位置的移动，金属边框205的长度会随之改变，此时通过改变回路辐射第五部分206的长度来进行谐振频率的优化，当然当金属边框205的长度达到一定要求时，回路辐射第五部分206也可消失。综合以上所述，回路辐射第二部分203、回路辐射第三部分204与金属边框205相连，金属边框205又与回路辐射第五部分206相连，回路辐射第二部分203又与回路辐射第四部分207相连最终接地，回路辐射第二部分203与接地点电气连接部分209相连进入电气部分300，最终形成辐射回路。
在本实施例中，电气部分300包括一电气连接件302，电气连接件302为具有通断射频信号的器件，如射频开关或者PIN二极管等，电气连接件302的内部存在射频接地端用于与PCB板相连，形成完整信号回路；电气连接件302上设置有控制接口303，用于与一移动终端信号相连，移动终端信号控制电气部分300进行射频信号的通断从而控制电气部分300是否接地。如图7所述，图中f1和f2分别表示了在具体实施过程中电气连接件302截至和导通状态时整个天线的频率响应效果图，由图中可以看出，当电气连接件302在截至状态下时，出现响应的频段为低频0.7GHz到0.82GHz和高频1.71GHz到2.17GHz；当电气连接件302在导通状态下时，出现响应的频段为0.824GHz到0.96GHz和高频2.5GHz到2.69GHz。从而我们可以通过控制电气部分300的通断来实现天线在不同的频段内出现响应，满足用户在不同频段的需求，从而达到增加带宽的效果。
在本实施例中，电气部分300内还设置有电抗器件301，用于对电气部分300内的频率进行微调，本实施例中电抗器件301为电感性器件, 根据接地点电气连接部分209的位置电抗器件301可以为电容性或者电阻性器件，当然电抗器件301也可不设置，可根据具体依情况而定。如图5所示，为本发明电气连接方式一，电抗器件301设置于电气连接件302与接地点电气连接部分209之间。当然，电抗器件301也可集成于电抗器件301上, 接地点电气连接部分209直接与电气连接件302相连,如图6所示的本发明电气连接方式二，这种方式可以更好地节约空间。
参考图8，为本发明实施例效率测试图,在截至状态f1下，所需要的频段是低频0.7GHz到0.82GHz和高频1.71GHz到2.17GHz，对应的效率均达到-4dB,最高值达-2dB。在导通状态f2下，所需要的频段是低频0.824GHz到0.96GHz和高频2.5GHz到2.69GHz，对应的效率均达到-4dB,最高值达-3dB。
综上所述，本发明提供了一种增强带宽的新型LTE金属框天线，该增强带宽的新型LTE金属框天线包括手持终端的PCB板和与PCB板的边缘相连的金属外框，金属外框的两端分别延伸至PCB板上设置的净空区内；还包括天线部分以及与天线部分相连的电气部分，天线部分位于PCB板的净空区内与PCB板相连，天线部分包括主要包括金属边框、馈电部分、接地部分、回路辐射部分和接地点电气连接部分；电气部分内主要包括具有通断射频信号的电气连接件和电抗器件，电气连接件内部存在射频接地端用于与PCB板相连接地，且电气连接件与一移动终端信号相连从而控制电气连接件的通断。本发明提供的一种增强带宽的新型LTE金属框天线，有效利用部分金属外框，并加入电气连接件，通过控制电气连接件的通断从而实现增强带宽的效果，能覆盖GSM, UMTS,LTE 多个频段。
本技术领域的技术人员应理解，本发明可以以许多其他具体形式实现而不脱离本发明的精神或范围。尽管也已描述了本发明的实施例，应理解本发明不应限制为这些实施例，本技术领域的技术人员可如所附权利要求书界定的本发明精神和范围之内作出变化和修改。
Claims (9)
1.一种增强带宽的新型LTE金属框天线，其特征在于，包括手持终端的PCB板和与所述PCB板的边缘相连的金属外框，所述PCB板的一端设置有净空区，所述金属外框的两端分别延伸至所述PCB板的净空区内；所述增强带宽的新型LTE金属框天线还包括天线部分以及与所述天线部分相连的电气部分，所述天线部分位于所述PCB板的净空区内并与所述PCB板相连，所述电气部分接地且所述电气部分与一移动终端信号相连，所述移动终端信号控制所述电气部分是否接地；其中，所述天线部分包括：
金属边框，位于PCB板的净空区内，且所述金属边框的两端分别与所述金属外框的两端形成第一缝隙和第二缝隙；
馈电部分，与一馈源信号端相连；
接地部分，接地且与所述PCB板相连；
回路辐射部分，与所述馈电部分及所述接地部分相连，且位于所述馈电部分与所述接地部分之间，所述回路辐射部分还与所述金属边框相连；
接地点电气连接部分，用于连接所述回路辐射部分与所述电气部分。
2.根据权利要求1所述的增强带宽的新型LTE金属框天线，其特征在于，所述天线部分还包括接地寄生辐射片，所述接地寄生辐射片位于所述第一缝隙处并与所述金属外框的一端相连，用于优化谐振频率。
3.根据权利要求1所述的增强带宽的新型LTE金属框天线，其特征在于，所述回路辐射部分包括回路辐射第一部分、回路辐射第二部分、回路辐射第三部分和回路辐射第四部分，其中所述回路辐射第二部分通过所述回路辐射第一部分与所述馈电部分相连，所述回路辐射第二部分通过所述回路辐射第三部分与所述金属边框相连，且所述回路辐射第三部分与所述金属边框相对形成第三缝隙，所述回路辐射第二部分通过所述回路辐射第四部分与所述接地部分相连。
4.根据权利要求3所述的增强带宽的新型LTE金属框天线，其特征在于，所述回路辐射部分还包括回路辐射第五部分，所述回路辐射第五部分位于所述第二缝隙处并与所述金属边框相连，用于优化谐振频率。
5.根据权利要求3所述的增强带宽的新型LTE金属框天线，其特征在于，所述回路辐射第三部分通过所述接地点电气连接部分与所述电气部分连接。
6.根据权利要求1所述的增强带宽的新型LTE金属框天线，其特征在于，所述电气部分包括电气连接件，所述电气连接件为具有通断射频信号的器件，所述电气连接件的内部设置有射频接地端用于接地，所述电气连接件上还设有控制接口，用于与所述移动终端信号相连，所述移动终端信号控制所述电气连接件的通断。
7.根据权利要求6所述的增强带宽的新型LTE金属框天线，其特征在于，所述电气部分还包括与所述电气连接件相连的电抗器件。
8.根据权利要求7所述的增强带宽的新型LTE金属框天线，其特征在于，所述电气连接件通过所述电抗器件与所述电气连接部分相连。
9.根据权利要求7所述的增强带宽的新型LTE金属框天线，其特征在于，所述电抗器件为电感性器件或电容性或电阻性器件。
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