CN103326113B - 天线组件以及移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于移动终端的天线组件以及使用这样天线组件的移动终端。该天线组件以其部分导电性外壳作为天线的辐射单元，该天线组件能够工作于多个通信频段。本发明通过在辐射单元与印刷电路板的接地板间设置至少一个短路针，经过对短路针位置的设计，能够在将天线接地以实现静电释放的同时，不改变原有的辐射性能。并且在具有多个天线端口的情况下，亦能保持各个天线端口之间良好的隔离度。

Description

天线组件以及移动终端

技术领域

本发明涉及一种天线技术，尤其涉及一种用于移动终端的天线组件以及使用这样天线组件的移动终端。

背景技术

在以移动终端的导电性外壳作为天线辐射单元的的技术方案中，移动终端的金属外壳和内部的印刷电路板的接地板形成类似微带贴片天线的结构，这有别于应用于移动终端的传统天线形式。该技术方案所揭示的天线在理论上可归结于微带天线。采用微带形式天线具有辐射性能高，易于共形，天线形式灵活，易于实现圆极化、双极化、多频工作等好处。但是微带天线的尺寸较大，作为辐射单元的大块悬浮的金属容易产生静电放电问题，可能对移动终端内部元件造成损害。

对于静电放电问题，现有解决方式通常是通过多根短路针进行良好接地。在以外壳为天线辐射单元接地板的情况下，在外壳上增加短路针会影响到其上的电流分布，从而有可能改变原有天线的工作频段和辐射性能，使其辐射性能很难达到优良的水平，最终会影响系统的通信质量。

尤其是对于多端口共享辐射单元的情况，由于短路针对于不同端口激励辐射单元所产生的表面电流分布具有不同的影响，对某一天线端口有效的短路针易于对其他端口造成不利影响，增加多根短路针更会使辐射单元表面电流变得十分复杂导致调试工作困难重重。对于这种情况，现有技术中也尚未提出有效的利用短路针调节天线性能、解决静电放电问题的方法。

发明内容

由此可见，对于以移动终端的导电性外壳作为天线辐射单元的情况，现有技术中缺乏有效地利用多根短路针解决静电放电问题，并同时调节天线性能的方法。

本发明的基本思想是在移动终端的导电性外壳与印刷电路板的接地板之间设置短路针。经过对短路针位置的设计，能够在将微带天线接地以实现静电释放的同时，不改变原有的辐射性能。并且在具有多个天线端口的情况下，保持各个天线端口之间良好的隔离度。

在本发明的一个实施例中，提出了一种用于移动终端的天线组件，辐射单元，其集成于所述移动终端的盖体并且由导电性材料构成，所述辐射单元包括至少一个形成于其上的天线端口，其中，当所述盖体紧固于所述移动终端时，所述天线端口能够激励所述辐射单元工作于多个频段；以及接地板，形成于所述移动终端中的印刷电路板上；其特征在于，所述天线组件进一步包括至少一根短路针，所述至少一根短路针由导电性材料构成，并且设置在所述辐射单元与所述接地板之间，用以调节所述至少一个天线端口的辐射性能。辐射单元和接地板形成类似微带贴片天线的结构。

在本发明的一个实施例中，当短路针的数量为一对时，该对短路针分布在所述辐射单元上的电场最小的位置。

在本发明的一个实施例中，当所述辐射单元形状为类矩形且短路针的数量为一对时，该对短路针对称地分布在所述辐射单元的第一长边侧和第二长边侧上。在本申请中，类矩形可以包括任何类似矩形的形状，例如整体轮廓为矩形但带有任何镂空部分，例如E字型的镂空部分的图形、以及整体轮廓为矩形但边角圆滑的图形等。

在本发明的一个实施例中，当所述辐射单元为类矩形时且短路针的数量为一对时，该对短路针分布在所述辐射单元的第一长边侧和第二长边侧中的任一侧上。

在本发明的一个实施例中，当短路针的数量为两对时，所述两对短路针中的每根短路针分别对称地分布在所述辐射单元的第一长边侧、第二长边侧、第一宽边侧以及第二宽边侧上。

在本发明的一个实施例中，天线组件还包括至少一个开关，以接通或断开所述短路针。开关例如可以包括机械式开关如MEMS(MicroElectroMechanicalSystems)开关，或者固态电子开关如二极管、三极管等。通过开关的接通和断开，能够进一步扩展天线的频带宽度，实现多频段工作。

在本发明的一个实施例中，所述短路针包括伸缩探针或弹性连接器。

在本发明的一个实施例中，用于移动终端的天线组件还包括与所述天线端口一一对应的至少一个馈电单元，所述馈电单元和所述天线端口之间采用接触式连接或非接触式连接。

在本发明的一个实施例中，所述多个频段包括以下通信协议所对应的频段的任意组合：GPS、蓝牙、WiFi、调频广播、移动电视、GSM、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA、LTE、WiMAX。

在本发明的一个实施例中，用于移动终端的天线组件的辐射单元的外表面还覆盖了一层电绝缘层，以进一步降低使用者接触辐射单元而对无线通信性能造成的不利影响。

在本发明的一个实施例中，用于移动终端的天线组件中，辐射单元采用的导电性材料包括金属、导电塑料或导电橡胶。

在本发明的一个实施例中，所述天线端口至少包括一个多频天线端口，该多频天线端口能够激励所述辐射单元工作于所述多个频段的一个子集，该子集包括所述多个频段中的至少两个频段。

在本发明的一个实施例中，所述辐射单元包括多个形成于其上的天线端口；其中，所述多个天线端口中的每一个能够激励所述辐射单元工作于不同的频段。

在本发明的一个实施例中，所述辐射单元包括多个形成于其上的天线端口；其中，所述多个天线端口中的至少两个能够激励所述辐射单元工作于同一个频段。

在本发明的一个实施例中，提供了一种移动终端，其包括前述任一实施例所述的天线组件。

从本发明给出的实施例中可以看出，经过对短路针数量以及位置的具体设计，可以调节天线端口的辐射性能，并且在移动终端具有多个天线端口的情况下，产生覆盖多个无线通信频段的谐振，而各个天线端口之间可以实现良好的隔离度，从而可以同时进行多协议的无线通信。

此外，通过对短路针位置的适合的调节，能够调节天线的尺寸，尤其是移动终端中的金属外壳的尺寸，从而多样化了移动终端的外观，以满足外形或空间的设计要求。另一方面，由于电池设置于辐射单元和印刷电路板之间，所以在移动终端的印刷电路板边缘布置短路针，不影响现有移动终端中的印刷电路板的布局，不会与电池位置产生冲突，在优化天线性能的同时又不会引入负面影响。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更加明显：

图1示出了根据本发明的一个实施例的移动终端的一部分的分解结构图；

图2示出了图1中的移动终端的辐射单元的平面图；

图3示出了图1所示的移动终端中各天线端口的回波损耗曲线；

图4示出了图1所示的移动终端中各天线端口之间的隔离度；

图5示出了根据本发明的一个实施例的移动终端的一部分的分解结构图；

图6示出了根据本发明的另一个实施例的移动终端的一部分的分解结构图；以及

图7示出了根据本发明的又一个实施例的移动终端的一部分的分解结构图。

在图中，贯穿不同的示图，相同或类似的附图标记表示对应的特征。

具体实施方式

本发明中所称的移动终端，涵盖任何可通过某一种或多种无线协议或标准与其他设备通信的便携式或手持式的可移动设备，例如但不限于手机、智能手机、个人数字助理(PDA)、便携式电脑、便携式GPS终端等。

图1示出了根据本发明的一个实施例的移动终端10的一部分的分解结构图。该实施例中的移动终端10包括集成于盖体上的辐射单元101和印刷电路板102。通常，辐射单元101由导电性材料构成，诸如金属、合金、导电塑料或导电橡胶。辐射单元101与印刷电路板102间隔5.8mm。

辐射单元101上包括天线端口1011和1012，其中天线端口1011为GPS端口，天线端口1012为一个多频天线端口，即Wifi/BT端口。

而在本发明的其他实施例中，各个天线端口的工作频段可以包括以下通信协议所对应的频段中的一个或多个：GPS、蓝牙、WiFi、调频广播、移动电视UHF频段、S波段、GSM、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA、LTE、WiMAX。此外，辐射单元也可以包括多个单频天线端口，且这多个单频天线端口能够分别激励所述辐射单元工作于不同的频段。替代地，辐射单元也可以包括多个单频天线端口，且这多个端口对应的工作频段为同一频段。

印刷电路板102上包括馈电单元1021、1022及相应信号处理模块(图中未示出)。

馈电单元1021对应于天线端口1011，通过向天线端口1011馈电，以激励辐射单元101工作。馈电单元1022对应于天线端口1012，通过向天线端口1012馈电，以激励辐射单元101工作。这样，集成于盖体的辐射单元101和印刷电路板102的接地板形成类似微带贴片天线的结构。

馈电单元1021和天线端口1011之间、馈电单元1022和天线端口1012之间可以采用接触式连接或非接触式连接。对于接触式连接，馈电单元可以采用伸缩探针(pogopin)或弹性连接器(springclip)的形式。对于非接触式连接，馈电单元与相应天线端口之间采用例如但不限于电容耦合的形式。在本发明的另一些实施例中，馈电单元也可以设置于盖体上。

短路针1013、1014分别对称地设置在辐射单元101的两条长边侧的中点位置处，将辐射单元101与印刷电路板102的接地板连接，以实现静电释放，并且调节天线端口1011、1012的辐射性能。通常，短路针1013、1014可以采用伸缩探针或弹性连接器的形式，并且由导电性材料构成，诸如金属、合金、导电塑料或导电橡胶。

优选地，在印刷电路板102上还设置有开关(图中未示出)，以接通或断开短路针1013、1014中的任一个，从而能够根据实际需要，进一步调节天线端口1011、1012的辐射性能，使其保持良好的隔离度。另一方面，通过接通或断开短路针1013、1014中的任一个，也能够进一步扩展天线的频带宽度，实现多频段工作，也能够宽松辐射单元101的尺寸约束，从而适应移动终端的多样化的外观要求。通常，开关例如可以包括机械式开关如MEMS(MicroElectroMechanicalSystems)开关，或者固态电子开关如二极管、三极管等。

为了避免或降低使用者的肢体接触辐射单元101而对移动终端10的辐射性能造成不利影响，可选地，还可以在辐射单元101的外表面覆盖一层电绝缘层。

图2示出了图1中的移动终端10的辐射单元101的平面图，其坐标轴的取向与图1中的坐标轴的取向相对应，即以图1中的辐射单元101的右上角为坐标原点。

如图2所示，辐射单元101为矩形，大小为58mm(X轴)×78mm(Y轴)。天线端口1011的中心位置的坐标为(29mm，24mm)，天线端口1012的中心位置的坐标为(9.5mm，39mm)，短路针1013的坐标为(0mm，39mm)，短路针1014的坐标为(58mm，39mm)。

图3示出了图1所示的移动终端10中各天线端口的回波损耗曲线。图4示出了图1所示的移动终端10中各天线端口之间的隔离度。

如图3所示，实线S11标示出了天线端口1012，即WiFi/BT端口的回波损耗曲线，虚线S22标示出了天线端口1011，即GPS端口的回波损耗曲线。

如图3所示，天线端口1011对应的工作频段包括1.575GHz附近的GPS频段；天线端口1012对应的工作频段包括2.45GHz附近的蓝牙频段或WiFi频段。而由图4可见，在1.35GHz至2.85GHz范围内，天线端口1011与天线端口1012的隔离度优于15dB，从而通过图1中的短路针1013、1014的设置，能够在将微带天线多点接地以实现静电释放的同时，不改变原有的辐射性能。并且在具有多个天线端口的情况下，保持各个天线端口之间良好的隔离度。因此，依据本发明的方案具有可靠的工作性能。

在本发明的其他一些实施例中，作为天线组件的一部分，集成于移动终端的盖体的辐射单元还可以具有其他各种形状，例如三角形、四边形、圆形、椭圆形等，以及边角圆滑或有细小弯折的类多边形。在另一些实施例中，集成于移动终端的盖体的辐射单元上存在各种形状或图案的镂空部分，通常，这些镂空部分由非导电性材料构成或填充。辐射单元的形状的上述各种设计用于满足对天线的各种不同的工作频段及其组合的要求。

图5示出了根据本发明的另一个实施例的移动终端20的一部分的分解结构图。与图1中的移动终端10不同的是，在移动终端20的辐射单元201与印刷电路板202的接地板之间设置有四根短路针2013、2014、2015、2016，其分为两组2013和2014，以及2015和2016。短路针2013、2014分别对称地设置在辐射单元201的两条长边侧的中点位置处，将辐射单元201与印刷电路板202的接地板连接；短路针2015、2016分别对称地设置在在辐射单元201的两条宽边侧的中点位置处，将辐射单元201与印刷电路板202的接地板连接。与图1中的情形类似，通过如此设置短路针，也可以保证各个天线端口之间良好的隔离度，并且使得各个天线端口分别在其各自的工作频段内实现良好的辐射性能。

此外，本图中未描述或未详细描述的各个组件与图1中对应的所描述的相同的或相类似的组件的特征一致，在此不再赘述。

图6示出了根据本发明的另一个实施例的移动终端30的一部分的分解结构图。与图1中的移动终端10不同的是，该例中的短路针3013、3014并非位于辐射单元301的两条长边侧的中点位置处，而是位于偏离长边侧的中点的位置。通过这种方式设置短路针的位置，能够在实现静电释放的同时，对各个端口的谐振频率进行调节，同时也可以结合对辐射单元301的尺寸的设计，实现更灵活的工作性能。

此外，本图中未描述或未详细描述的各个组件与图1中对应的所描述的相同的或相类似的组件的特征一致，在此不再赘述。

图7示出了根据本发明的又一个实施例的移动终端40的一部分的分解结构图。与图1中的移动终端10不同的是，该移动终端40原本具有单频天线端口4011，例如GPS端口，以及印刷电路板402上与该单频天线端口4011对应的馈电单元4021。此外，短路针4013、4014设置在辐射单元401的两条长边侧的一侧上，由此可以产生更多的谐振模式，从而使得移动终端40能够实现多频段工作。附加地，通过如此设置短路针的位置，还可以使得辐射单元401的尺寸满足预定的外形或空间设计要求。

此外，本图中未描述或未详细描述的各个组件与图1中对应的所描述的相同的或相类似的组件的特征一致，在此不再赘述。

本领域技术人员应能理解，上述实施例均是示例性而非限制性的。在不同实施例中出现的不同技术特征可以进行组合，以取得有益效果。本领域技术人员在研究附图、说明书及权利要求书的基础上，应能理解并实现所揭示的实施例的其他变化的实施例。在权利要求书中，术语“包括”并不排除其他装置或步骤；不定冠词“一个”不排除多个；术语“第一”、“第二”用于标示名称而非用于表示任何特定的顺序。权利要求中的任何附图标记均不应被理解为对保护范围的限制。权利要求中出现的多个部分的功能可以由一个单独的硬件或软件模块来实现，某一部分的功能也可以由多个不同的硬件或软件模块来实现。某些技术特征出现在不同的从属权利要求中并不意味着不能将这些技术特征进行组合以取得有益效果。

Claims (13)

1.一种用于移动终端的天线组件，包括：

辐射单元，其集成于所述移动终端的盖体并且由导电性材料构成，所述辐射单元包括至少一个形成于其上的天线端口，其中，当所述盖体紧固于所述移动终端时，所述天线端口能够激励所述辐射单元工作于多个频段；以及

接地板，形成于所述移动终端中的印刷电路板上；

其特征在于，所述天线组件进一步包括一对或两对短路针，所述短路针由导电性材料构成，并且设置在所述辐射单元与所述接地板之间，用以调节所述至少一个天线端口的辐射性能；

其中，所述一对短路针或所述两对短路针中的一对短路针分布在所述辐射单元上的电场最小的位置。

2.根据权利要求1所述的天线组件，其特征在于，当所述辐射单元形状为类矩形且短路针的数量为一对时，该对短路针对称地分布在所述辐射单元的第一长边侧和第二长边侧上。

3.根据权利要求1所述的天线组件，其特征在于，当所述辐射单元形状为类矩形时且短路针的数量为两对时，所述两对短路针中的一对短路针对称地分布在所述辐射单元的第一长边侧以及第二长边侧上、另一对短路针对称地分布在第一宽边侧以及第二宽边侧上。

4.根据权利要求1所述的天线组件，其特征在于，还包括至少一个开关，以接通或断开所述短路针。

5.根据权利要求1所述的天线组件，其特征在于，所述短路针包括伸缩探针或弹性连接器。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的天线组件，其特征在于，还包括与所述天线端口一一对应的至少一个馈电单元，所述馈电单元和所述天线端口之间采用接触式连接或非接触式连接。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的天线组件，其特征在于，所述多个频段包括以下通信协议所对应的频段的任意组合：GPS、蓝牙、WiFi、调频广播、移动电视、GSM、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA、LTE、WiMAX。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的天线组件，其特征在于，所述辐射单元的外表面还覆盖了一层电绝缘层。

9.根据权利要求1所述的天线组件，其特征在于，所述导电性材料包括金属、导电塑料或导电橡胶。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的天线组件，其特征在于，所述天线端口至少包括一个多频天线端口，该多频天线端口能够激励所述辐射单元工作于所述多个频段的一个子集，该子集包括所述多个频段中的至少两个频段。

11.根据权利要求1至5中任一项所述的天线组件，其特征在于，所述辐射单元包括多个形成于其上的天线端口；

其中，所述多个天线端口中的每一个能够激励所述辐射单元工作于不同的频段。

12.根据权利要求1至5中任一项所述的天线组件，其特征在于，所述辐射单元包括多个形成于其上的天线端口；

其中，所述多个天线端口中的至少两个能够激励所述辐射单元工作于同一个频段。

13.一种移动终端，其特征在于，包括如权利要求1至12中任一项所述的天线组件。