CN103401059B - 全金属外壳天线装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全金属外壳天线装置，包括装设在通信设备背面的金属外壳、天线分支和馈电点，金属外壳的四周边缘处设有从通信设备的背面延伸至侧面的金属边框，金属外壳分段隔开为第一金属外壳、第二金属外壳和第三金属外壳，馈电点分别位于第一金属外壳与第二金属外壳之间和第二金属外壳与第三金属外壳之间，设置在第一金属外壳的天线分支一和设置在第三金属外壳的天线分支二分别与设置在第二金属外壳上的PCB主板的射频信号源连接并对应地将信号经馈电点馈入第一金属外壳和第三金属外壳。本发明采用三段式全金属外壳结构，金属边框成为了天线的一部分，第一金属外壳和第三金属外壳可同时作为天线使用，具有低频带宽和高频带宽超宽的优点。
Description
技术领域
本发明涉及通信设备的天线装置技术领域，更具体地说，是涉及一种全金属外壳天线装置。
背景技术
目前，有的通信设备（如手机）采用全金属外壳，除了正面的屏幕，整机侧面和背面均为金属，使得整机金属质感十足，大大增强外观表现力，也可以在很大程度上增强结构强度。但是，全金属壳体会给天线设计带来很大困难，传统的PIFA，IFA，Monopole，loop等天线形式已经很难实现。通常情况下，将天线区域的金属挖掉，用非金属材质代替覆盖在天线区域，使得天线可以将能量辐射出去，是目前普遍采用的解决方案，然而，挖掉天线区域的金属不但影响外观，同时影响整机的结构强度，增加了生产工艺的难度。如何解决天线与大面积金属共存的问题一直以来就是手机天线设计行业的一大难题和热门研究方向。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种全金属外壳天线装置，解决了天线与大面积金属共存的问题。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：一种全金属外壳天线装置，其包括装设在通信设备背面的金属外壳、天线分支和馈电点，所述金属外壳的四周边缘处设有从通信设备的背面延伸至侧面的金属边框，所述金属外壳分段隔开，分为第一金属外壳、第二金属外壳和第三金属外壳， 所述馈电点分别位于所述第一金属外壳与所述第二金属外壳之间和所述第二金属外壳与所述第三金属外壳之间，所述天线分支包括设置在所述第一金属外壳的天线分支一和设置在所述第三金属外壳的天线分支二，所述天线分支一和所述天线分支二分别与设置在所述第二金属外壳上的PCB主板的射频信号源连接并对应地将信号经所述馈电点馈入所述第一金属外壳和所述第三金属外壳。
优选地，所述第一金属外壳与所述第二金属外壳之间和所述第二金属外壳与所述第三金属外壳之间分别设有一个或一个以上的接地点。
进一步而言，所述PCB主板上设有天线开关，所述天线开关与所述接地点相连接并控制所述接地点的通断。
作为本发明的进一步改进，所述馈电点在所述第一金属外壳与所述第二金属外壳之间的位置和/或所述第二金属外壳与所述第三金属外壳之间的位置是可移动的。
作为本发明的进一步改进，所述接地点在所述第一金属外壳与所述第二金属外壳之间的位置和/或所述第二金属外壳与所述第三金属外壳之间的位置是可移动的。
作为本发明的进一步改进，所述第一金属外壳与所述第二金属外壳之间的距离和所述第二金属外壳与所述第三金属外壳之间的距离分别大于0.3mm。
作为本发明的进一步改进，所述第一金属外壳与所述第二金属外壳之间和所述第二金属外壳与所述第三金属外壳之间分别设有非导电材料制成的电介质。
作为本发明的进一步改进，所述PCB主板上设有天线连接器，所述天 线分支一和所述天线分支二分别通过所述天线连接器与所述PCB主板上的射频信号源相连接。
作为本发明的进一步改进，所述第二金属外壳与所述PCB主板上的地相连接。
优选地，所述第一金属外壳、所述第二金属外壳和所述第三金属外壳是共面的。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明采用了全金属外壳结构，金属外壳从通信设备的背面延伸至侧面，通信设备除了正面的屏幕外，侧面和背面均为金属，金属边框也成为了天线的一部分，增加了天线的频带覆盖，成功地完成了天线的设计。
2、本发明的全金属外壳采用三段式结构，使得第一金属外壳和第三金属外壳可以同时作为天线使用、第二金属外壳作为地系统使用，产生的频段可以用多种方式来实现，解决了全金属环境下天线的设计难题和解决了由于金属局部挖掉引起的结构强度问题及带来的外观和成本问题。
3、本发明的全金属天线装置具有低频带宽超宽(其低频带宽可达700MHz～1000MHz)和高频带宽超宽（其高频带宽可达1500MHz～2600MHz）的优点，覆盖了所需的LTE频段。
下面结合附图和实施例对本发明所述的全金属外壳天线装置作进一步说明。
附图说明
图1是本发明所述的全金属外壳天线装置的正视图；
图2是本发明所述的全金属外壳天线装置的金属外壳的立体结构示意图；
图3是本发明所述的全金属外壳天线装置的回波损耗示意图。
具体实施方式
以下是本发明所述的全金属外壳天线装置的最佳实施例，并不因此限定本发明的保护范围。
参考图1和图2，图中示出了一种全金属外壳天线装置，其包括装设在通信设备背面的金属外壳1、PCB主板2、天线分支和馈电点3、4。所述通信设备包括手机、PDA、便携式计算机和类似设备。
在本实施例中，金属外壳1的四周边缘处设有从通信设备的背面延伸至侧面的金属边框14，通信设备除了正面的屏幕外，侧面和背面均为金属，提高了整机金属质感，同时，金属边框14可以成为天线的一部分，增加了天线的频带覆盖。
如图2所示，金属外壳1分段隔开，金属外壳1分为第一金属外壳11、第二金属外壳12和第三金属外壳13，第一金属外壳11与第二金属外壳12之间的距离和第二金属外壳12与第三金属外壳13之间的距离分别大于0.3mm。优选的，第一金属外壳11、第二金属外壳12和第三金属外壳13是共面的，第一金属外壳11与第二金属外壳12之间和第二金属外壳12与第三金属外壳13之间分别设有电介质，所述电介质可以由塑胶、玻璃、陶瓷等非导电材料制成。
在第一金属外壳11上可以放置摄像头、听筒、耳机座等。第二金属外壳12作为天线系统主地，可以放置PCB主板2、电池等，第二金属外壳与PCB主板2上的地相连接。在第三金属外壳13上可以放置USB座、麦克风、喇叭等。
在本实施中，馈电点3位于第一金属外壳11与第二金属外壳12之间， 馈电点4位于第二金属外壳12与第三金属外壳13之间。馈电点3在第一金属外壳11与第二金属外壳12之间的位置是可移动的，馈电点4在第二金属外壳12与第三金属外壳13之间的位置是可移动的，移动馈电点可以使第一金属外壳11和第三金属外壳13均产生低频频段和高频频段。
具体而言，天线分支包括设置在第一金属外壳11的天线分支一5和设置在第三金属外壳13的天线分支二6，PCB主板2上设有天线连接器，天线分支一5通过天线连接器与PCB主板2上的射频信号源相连接，将射频信号经馈电点3馈入第一金属外壳11，天线分支二6通过天线连接器与PCB主板2上的射频信号源相连接，将射频信号经馈电点4馈入第三金属外壳13。天线分支一5可覆盖频段：低频（700MHz～1000MHz）和高频（1700MHz～2600MHz），天线分支二6可覆盖频段：低频（700MHz～1000MHz）和高频（1500MHz～2600MHz）。
为了方便天线调谐，第一金属外壳11与第二金属外壳12之间和第二金属外壳12与第三金属外壳13之间分别设有一个或一个以上的接地点，PCB主板2上设有与接地点相连接的天线开关，天线开关能够控制接地点的通断，进而使第一金属外壳11和第三金属外壳13产生不同的谐振频率。
如图1所示，在本实施例中，第一金属外壳11与第二金属外壳12之间设有接地点7、8，第二金属外壳12与第三金属外壳13之间设有接地点9、10，天线分支一5通过天线连接器连接PCB主板2上的射频信号，经馈电点3馈入第一金属外壳11，引入接地点7和接地点8，天线开关控制接地点7、8的通断，进而产生所需的两个频段；天线分支二6通过天线连接器连接PCB主板2上的射频信号，经馈电点4馈入第三金属外壳13，引入接地点9和接地点10，天线开关控制接地点9、10的通断，进而产生 所需的两个频段。
在此需要说明的是，本发明的接地点的数量可以根据实际需要进行改变，当然，也可以不引入接地点，非本实施例为限。
另外，接地点7、8在第一金属外壳11与第二金属外壳12之间的位置是可移动的，接地点9、10在第二金属外壳12与第三金属外壳13之间的位置是可移动的，这样提高了天线设计的灵活性。
综上所述，第一金属外壳11可以作为副天线WIFI/BT天线、GPS天线或分集天线使用。第三金属外壳13形成类Monopole或IFA天线，作为主天线。
如图3所示，该图给出了9个频率点的回波损耗情况，分别为点1:704MHz，-5.0023dB；点2：824MHz，-7.5757dB；点3：960MHz，-7.1750dB；点4：1.17GHz，-20.324dB；点5：1.88GHz，-13.629dB；点6：2.025GHz，-9.3837dB；点7：2.17GHz，-11.171dB；点8：2.37GHz，-12.865dB；点9：2.69GHz，-5.9426dB；由此可知，本发明所提供的天线装置具有低频带宽超宽(其低频带宽可达700MHz～1000MHz)和高频带宽超宽（其高频带宽可达1500MHz～2600MHz）的优点，覆盖了所需的LTE频段。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种全金属外壳天线装置，包括装设在通信设备背面的金属外壳、天线分支和馈电点，其特征在于：所述金属外壳的四周边缘处设有从通信设备的背面延伸至侧面的金属边框，所述金属外壳分段隔开，分为第一金属外壳、第二金属外壳和第三金属外壳，所述馈电点分别位于所述第一金属外壳与所述第二金属外壳之间和所述第二金属外壳与所述第三金属外壳之间，所述天线分支包括设置在所述第一金属外壳的天线分支一和设置在所述第三金属外壳的天线分支二，所述天线分支一和所述天线分支二分别与设置在所述第二金属外壳上的PCB主板的射频信号源连接并对应地将信号经所述馈电点馈入所述第一金属外壳和所述第三金属外壳。
2.根据权利要求1所述的全金属外壳天线装置，其特征在于：所述第一金属外壳与所述第二金属外壳之间和所述第二金属外壳与所述第三金属外壳之间分别设有一个或一个以上的接地点。
3.根据权利要求2所述的全金属外壳天线装置，其特征在于：所述PCB主板上设有天线开关，所述天线开关与所述接地点相连接并控制所述接地点的通断。
4.根据权利要求1或2所述的全金属外壳天线装置，其特征在于：所述馈电点在所述第一金属外壳与所述第二金属外壳之间的位置和/或所述第二金属外壳与所述第三金属外壳之间的位置是可移动的。
5.根据权利要求2所述的全金属外壳天线装置，其特征在于：所述接地点在所述第一金属外壳与所述第二金属外壳之间的位置和/或所述第二金属外壳与所述第三金属外壳之间的位置是可移动的。
6.根据权利要求1或2所述的全金属外壳天线装置，其特征在于：所述第一金属外壳与所述第二金属外壳之间的距离和所述第二金属外壳与所述第三金属外壳之间的距离分别大于0.3mm。
7.根据权利要求1或2所述的全金属外壳天线装置，其特征在于：所述第一金属外壳与所述第二金属外壳之间和所述第二金属外壳与所述第三金属外壳之间分别设有非导电材料制成的电介质。
8.根据权利要求1或2所述的全金属外壳天线装置，其特征在于：所述PCB主板上设有天线连接器，所述天线分支一和所述天线分支二分别通过所述天线连接器与所述PCB主板上的射频信号源相连接。
9.根据权利要求1或2所述的全金属外壳天线装置，其特征在于：所述第二金属外壳与所述PCB主板上的地相连接。
10.根据权利要求1或2所述的全金属外壳天线装置，其特征在于：所述第一金属外壳、所述第二金属外壳和所述第三金属外壳是共面的。
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