CN103928752B - 一种手机及其天线 - Google Patents

Abstract

本发明适用于移动终端领域，本发明提供一种手机及其天线，包括：第一天线辐射体、第二天线辐射体、第一馈电单元以及两个或多个接地端；第二天线辐射体连接第二馈电单元中的一个或多个馈电端，第一天线辐射体与第二天线辐射体之间通过空间耦合传输信号，第一天线辐射体上设有与两个或多个接地端连接的支路，两个或多个接地端中每一个接地端连接一条支路；第二馈电单元中的一个或多个馈电端发出的信号经过第二天线辐射体、支路以及两个或多个接地端与地连接。本发明提供的天线整体结构简单，便于生产制造，同时实现了天线的体积和尺寸的小型化。

Description

一种手机及其天线

技术领域

本发明属于移动终端领域，尤其涉及一种手机及其天线。

背景技术

随着4G时代的到来，LTE(Long Term Evolution,长期演进)已经不是一个概念而是一个潮流，由于4G带宽的增大，对于移动终端（如手机）的天线的要求相对于3G也是有了明显的提高。目前，4G天线的实现一般采用在3G的基础上增大天线净空区的方式，其中包括直接增大天线净空区或采用金属边框等方式变相增大净空区，而天线净空区的增大会使天线的体积和尺寸增大，这样势必造成移动终端的整机尺寸和形状发生改变，使移动终端无法实现小型化和轻薄化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种天线，以解决现有技术中为增大频率覆盖范围通过采用金属边框等方式变相增大净空区而导致天线的体积和尺寸无法小型化的缺陷。

本发明是这样实现的，一种天线，包括：第一天线辐射体、第二天线辐射体、第一馈电单元以及两个或多个接地端；

所述第二天线辐射体连接所述第二馈电单元中的一个或多个馈电端，所述第一天线辐射体与所述第二天线辐射体之间通过空间耦合传输信号，所述第一天线辐射体上设有与所述两个或多个接地端连接的支路，所述两个或多个接地端中每一个接地端连接一条支路；

所述第二馈电单元中的一个或多个馈电端发出的信号经过所述第二天线辐射体、所述支路以及所述两个或多个接地端与地连接。

所述第一天线辐射体包括第一支路和第二支路，所述第二馈电单元包括第一馈电端，所述两个或多个接地端包括第一接地端和第二接地端，所述第一支路连接所述第一接地端，所述第二支路连接所述第二接地端，所述第二天线辐射体连接所述第一馈电端。

所述天线还包括第一天线匹配网络、第二天线匹配网络和第三天线匹配网络，所述第一支路连接所述第一天线匹配网络的输入端，所述第一天线匹配网络的输出端连接所述第一接地端，所述第二支路连接所述第二天线匹配网络的输入端，所述第二天线匹配网络的输出端连接所述第二接地端，所述第二天线辐射体连接所述第三天线匹配网络的输入端，所述第三天线匹配网络的输出端连接所述第一馈电端。

所述天线还包括第一开关单元、第二开关单元、第二馈电端、第四天线匹配网络以及控制芯片；

所述第一天线辐射体包括第三支路，所述第三支路连接所述第四天线匹配网络的输入端，所述第四天线匹配网络的输出端连接所述第一开关单元的输入端，所述第一开关单元的输出端连接所述第二馈电端，所述第二开关单元的输入端连接所述第三天线匹配网络的输出端，所述第二开关单元的输出端连接所述第一馈电端；

所述控制芯片的输出端连接所述第一开关单元的控制端和所述第二开关单元控制端，所述控制芯片控制所述第一开关单元导通时使所述第二馈电端、所述第四天线匹配网络、所述第一天线辐射体、所述第一天线匹配网络、所述第一接地端、所述第二天线匹配网络以及所述第二接地端形成信号回路，所述控制芯片控制所述第二开关单元导通时使所述第一馈电端、所述第三天线匹配网络、所述第二天线辐射体、所述第一天线辐射体、所述第一天线匹配网络、所述第一接地端、所述第二天线匹配网络以及所述第二接地端形成信号回路；

所述控制芯片通过控制所述第一开关单元或所述第二开关单元的导通，以调节天线覆盖的频率范围。

所述天线还包括第三天线辐射体、第三开关单元、第三馈电单元、第五天线匹配网络以及集总参数元件，所述第三天线辐射体连接所述第五天线匹配网络的输入端，所述第五天线匹配网络的输出端连接所述第三开关单元的输入端，所述第三开关单元的输出端连接所述第三馈电单元，所述第三开关单元的控制端连接所述控制芯片的输出端，所述第三馈电单元包括一个或多个馈电端，所述第三天线辐射体与所述第二天线辐射体之间设有一个或多个集总参数元件。

所述第一天线辐射体和所述第二天线辐射体分布在支架、PCB板、壳体或触摸屏表面。

所述天线还包括整机金属体和电连接件，所述整机金属体通过所述连接件与所述整机金属地连接，所述电连接件的数量为一个。

本发明的另一目的还在于提供一种手机，其内置有上述的天线。

本发明提供的一种天线通过增加接地点的个数，变相加宽了接地点的宽度，有效的拓展了带宽，使天线的整体结构简单，便于生产制造，同时实现了天线的体积和尺寸的小型化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种天线的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种天线的具体连接示意图；

图3是本发明实施例提供的一种天线在矢量网络分析仪下的S参数对比示意图；

图4是本发明实施例提供的一种天线的另一实施例结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种天线的另一实施例具体连接示意图；

图6是本发明实施例提供的一种天线的另一实施例结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

本发明实施例提供的一种天线，包括：第一天线辐射体、第二天线辐射体、第一馈电单元以及两个或多个接地端；

所述第二天线辐射体连接所述第二馈电单元中的一个或多个馈电端，所述第一天线辐射体与所述第二天线辐射体之间通过空间耦合传输信号，所述第一天线辐射体上设有与所述两个或多个接地端连接的支路，所述两个或多个接地端中每一个接地端连接一条支路；

所述第二馈电单元中的一个或多个馈电端发出的信号经过所述第二天线辐射体、所述支路以及所述两个或多个接地端与地连接。

其中，所述馈电端用于提供信号，所述两个或多个接地端与整机金属地连接，所述整机金属地作为天线辐射的一个臂，接收馈电端提供的信号。

其中，所述第一天线辐射体和所述第二天线辐射体可以通过空间耦合的方式互相传递信号。

具体的，所述第一天线辐射体与所述第二天线辐射体之间设有间隙。

进一步的，所述天线还包括天线匹配电路，所述天线匹配电路可以设有多个，其位置可以设在天线与馈电端之间以及天线与整机金属地之间的任意连接位置。

进一步的，所述第一天线辐射体和第二天线辐射体分布在支架、PCB板、壳体或触摸屏表面。

下面以具体的例子说明本发明实施例，采用一个天线辐射体连接两个接地端来举例说明。

具体的，所述天线包括第一天线辐射体31和第二天线辐射体32，所述第一天线辐射体31包括第一支41路和第二支路42，所述第二馈电单元包括第一馈电端E2，所述两个或多个接地端包括第一接地端211和第二接地端212，所述第一支路41连接所述第一接地端211，所述第二支路42连接所述第二接地端212，所述第二天线辐射体32连接所述第一馈电端E2。

进一步的，所述天线还包括第一天线匹配网络221、第二天线匹配网络222和第三天线匹配223，所述第一支路41连接所述第一天线匹配网络221的输入端，所述第一天线匹配网络221的输出端连接所述第一接地端211，所述第二支路42连接所述第二天线匹配网络222的输入端，所述第二天线匹配网络222的输出端连接所述第二接地端212，所述第二天线辐射体32连接所述第三天线匹配网络223的输入端，所述第三天线匹配网络223的输出端连接所述第一馈电端E2。

进一步的，所述天线还包括整机金属体12和电连接件51，所述整机金属体12通过所述连接件51与所述整机金属地连接，所述电连接件51的数量为一个。

本发明实施例的工作过程为：所述第一馈电端E2激发出信号，依次经过所述第三天线匹配网络223、所述第二天线辐射体32、所述第一天线辐射体32、所述第一天线匹配网络221、所述第一接地端211、所述第二天线匹配网络222以及所述第二接地端212进入整机金属地，通过形成信号回路，实现天线频率的覆盖。

下面将本发明实施例中天线采用一个接地点与两个接地点分别在矢量网络分析仪下的S参数进行对比，共有如下三种方案，第一种方案：信号经过由第二天线辐射体32、第一天线辐射体31、第一支路41、第一天线匹配网络221以及第一接地端211形成的天线回路回到整机金属地。第二种方案：信号经过由第二天线辐射体32、第一天线辐射体31、第二支路42、第二天线匹配网络222以及第二接地端212形成的天线回路回到整机金属地。第三种方案即本发明实施例中的方案：信号经过第二天线辐射体32和第一天线辐射体31，再分别经过第二支路42、第二天线匹配网络223以及第一接地端211和第二支路42、第二天线匹配网络222以及第二接地端212形成的天线回路回到整机金属地。

请参阅图3，为上述三种方案下的天线在矢量网络分析仪下的S参数对比示意图，从对比图中可以看出，在采用方案三情况下，即本发明实施例中两个接地点同时工作时，天线的S参数是最好的，经暗室测试，天线的效率也是满足通信需求的。

本发明提供了一种天线通过增加接地点的个数，变相加宽接地点的宽度，改善了天线入地点的阻抗特性，有效的拓展了带宽，实现频率相差较远的多个频带的空间复用，使天线的整体结构简单，便于生产制造，同时实现了天线的体积和尺寸的小型化，可应用在目前3G天线环境的手机升级4G的方案中。

本发明提供的另一种实施例一种天线包括：第一开关单元S1、第二开关单元S2、第二馈电端E1、第四天线匹配网络224以及控制芯片10；

所述第一天线辐射体31包括第三支路43，所述第三支路43连接所述第四天线匹配网络224的输入端，所述第四天线匹配网络224的输出端连接所述第一开关单元S1的输入端，所述第一开关单元S1的输出端连接所述第二馈电端E1，所述第二开关单元S2的输入端连接所述第三天线匹配网络223的输出端，所述第二开关单元S2的输出端连接所述第一馈电端E2。

所述控制芯片10的输出端连接所述第一开关单元S1的控制端和所述第二开关单元S2控制端，所述控制芯片控制所述第一开关单元S1导通时使所述第二馈电端E1、所述第四天线匹配网络224、所述第一天线辐射体31、所述第一天线匹配网络221、所述第一接地端211、所述第二天线匹配网络222以及所述第二接地端212形成信号回路，所述控制芯片10控制所述第二开关单元S2导通时使所述第一馈电端E2、所述第三天线匹配网络223、所述第二天线辐射体32、所述第一天线辐射体31、所述第一天线匹配网络221、所述第一接地端211、所述第二天线匹配网络222以及所述第二接地端212形成信号回路。

所述控制芯片10通过控制所述第一开关单元S1或所述第二开关单元S2的导通，以调节天线覆盖的频率范围。

在本实施例中，第一开关单元为单刀单掷开关S1，第二开关单元为单刀单掷开关S2。

本发明实施例的具体工作过程为：当控制芯片控制第一开关单元S1导通，控制第二开关单元S2断开时，第一天线辐射体31开始工作，通过调整其相应尺寸，可以覆盖不同的频段，在本实施例中，使第一天线辐射体31覆盖LTE接收频段（1805MHz-2690MHz）。所述第二馈电端E1发出的能量信号，经过第二开关单元S1和第四天线匹配网络224后，进入第一天线辐射体31，再通过第一天线匹配网络221和第二天线匹配网络222，最后经过第一接地端211和第二接地端212进入整机金属地221，形成一个天线回路，因此，通过该回路激发出1805MHz-2690MHz的谐振，经过暗室测试，此天线谐振产生的空间辐射效率满足通信要求。

当控制芯片控制第一开关单元S1断开，控制第二开关单元S2导通时，第一天线辐射体31和第二天线辐射体32同时工作，通过调整第一天线辐射体31和第二天线辐射体32的相应尺寸，可以覆盖不同的频段，在本实施例中，使其覆盖GPS天线频段（1.5GHz-1.6GHz）。所述第一馈电端E2发出的能量信号，经过第二天线辐射体32，通过第二天线辐射体32与第一天线辐射体31发生的空间耦合，该能量信号耦合到第一天线辐射体31上，再由第一天线辐射体31通过第一天线匹配网络221和第二天线匹配网络222，最后经过第一接地端211和第二接地端212进入整机金属地221，形成一个天线回路，因此，通过该回路激发出1.5GHz-1.6GHz的谐振，产生的GPS天线谐振经过暗室测试，其辐射效率满足通信要求。

本发明实施例一种手机内置天线通过控制开关单元实现不同的馈电端与天线辐射体上的接地点形成不同的回路，使得天线的带宽同时覆盖了GPS天线频段（1.5GHz-1.6GHz）与LTE分集天线频段（1850MHz-2690MHz），整体结构简单，便于生产制造，实现了天线的体积和尺寸的小型化。

本发明另一种实施例提供的一种天线还包括第三天线辐射体33、第三开关单元S3、第三馈电单元E3、第五天线匹配网络225以及集总参数元件，所述第三天线辐射体33连接所述第五天线匹配网络225的输入端，所述第五天线匹配网络225的输出端连接所述第三开关单元S3的输入端，所述第三开关单元S3的输出端连接所述第三馈电单元，所述第三开关单元S3的控制端连接所述控制芯片10的输出端，所述第三馈电单元包括一个或多个馈电端，所述第三天线辐射体33与所述第二天线辐射体32之间设有一个或多个集总参数元件。

具体的，所述集总参数元件包括电阻R、电感L或电容C元件。

下面以具体的例子说明本发明实施例，其中，所述集总参数元件电容元件C，所述第三馈电单元包括一个馈电端E3。

本发明实施例的具体工作过程为：当控制芯片控制第一开关单元S1断开，控制第二开关单元S2断开，控制第三开关单元S3导通时，第一天线辐射体31、第二天线辐射体32和第三天线辐射体33同时工作，通过调整第一天线辐射体31、第二天线辐射体32以及第三天线辐射体33的相应尺寸，可以覆盖不同的频段。所述第三馈电端E3发出的能量信号，经过第三天线辐射体33经过所述集总参数元件电容C进入第二天线辐射体32，通过第二天线辐射体32与第一天线辐射体31发生的空间耦合，该能量信号耦合到第一天线辐射体31上，再由第一天线辐射体31通过第一天线匹配网络221和第二天线匹配网络222，最后经过第一接地端211和第二接地端212进入整机金属地221，形成一个天线回路。

具体地，控制芯片是单片机，这样编程灵活、调试方便。具体地，控制芯片是CPLD，这样执行速度快，控制响应灵敏。具体地，控制芯片是FPGA，这样系统功耗小，控制速度快。

本实用新型提供的一种天线通过在天线辐射体之间以及天线辐射体和整机金属地之间设置集总参数元件，使馈电端、天线辐射体、集总参数元件以及整机金属地形成天线回路，增大了天线覆盖的频段范围，并且天线的整体结构简单，便于生产制造，同时实现了天线的体积和尺寸的小型化。

本发明实施例提供的一种天线能够在有限的天线环境中，最大化地实现天线性能，可在同一天线上，实现频率相差较远的多个频带的空间复用，可应用在目前3G天线环境的手机升级4G的方案中。本方案可满足GSM、GPS、DCS、PCS、WCDMA、CDMA、EVDO、TD-SCDMA、TD-LTE、BLUETOOTH、WIMAX2.5、IMT-ADVANCED、WLAN5.2、WIMAX5.8等制式。

本发明另一种实施例提供一种手机，其内置有上述的天线。

本发明实施例提供的一种手机，采用上述天线，由于上述天线具有体积和尺寸小型化的优点，因此可以在不改变手机整体结构的情况下，拓展了LTE天线的带宽，同时不影响整机外观。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (4)

1.一种天线，其特征在于，包括：第一天线辐射体、第二天线辐射体、第二馈电单元以及多个接地端；

所述第二天线辐射体连接所述第二馈电单元中的一个或多个馈电端，所述第一天线辐射体与所述第二天线辐射体之间通过空间耦合传输信号，所述第一天线辐射体上设有与所述多个接地端连接的支路，所述多个接地端中每一个接地端连接一条所述支路；

所述第二馈电单元中的一个馈电端或所述多个馈电端中的一个馈电端发出的信号经过所述第二天线辐射体、所述支路以及所述多个接地端与地连接；

所述第一天线辐射体与所述第二天线辐射体之间设有间隙；

所述第一天线辐射体包括第一支路和第二支路，所述第二馈电单元包括第一馈电端，所述多个接地端包括第一接地端和第二接地端，所述第一支路连接所述第一接地端，所述第二支路连接所述第二接地端，所述第二天线辐射体连接所述第一馈电端；

还包括第一天线匹配网络、第二天线匹配网络和第三天线匹配网络，所述第一支路连接所述第一天线匹配网络的输入端，所述第一天线匹配网络的输出端连接所述第一接地端，所述第二支路连接所述第二天线匹配网络的输入端，所述第二天线匹配网络的输出端连接所述第二接地端，所述第二天线辐射体连接所述第三天线匹配网络的输入端，所述第三天线匹配网络的输出端连接所述第一馈电端；

还包括第一开关单元、第二开关单元、第二馈电端、第四天线匹配网络以及控制芯片；

所述第一天线辐射体包括第三支路，所述第三支路连接所述第四天线匹配网络的输入端，所述第四天线匹配网络的输出端连接所述第一开关单元的输入端，所述第一开关单元的输出端连接所述第二馈电端，所述第二开关单元的输入端连接所述第三天线匹配网络的输出端，所述第二开关单元的输出端连接所述第一馈电端；

所述控制芯片的输出端连接所述第一开关单元的控制端和所述第二开关单元控制端，所述控制芯片控制所述第一开关单元导通时使所述第二馈电端、所述第四天线匹配网络、所述第一天线辐射体、所述第一天线匹配网络、所述第一接地端、所述第二天线匹配网络以及所述第二接地端形成信号回路，所述控制芯片控制所述第二开关单元导通时使所述第一馈电端、所述第三天线匹配网络、所述第二天线辐射体、所述第一天线辐射体、所述第一天线匹配网络、所述第一接地端、所述第二天线匹配网络以及所述第二接地端形成信号回路；

所述控制芯片通过控制所述第一开关单元或所述第二开关单元的导通，以调节天线覆盖的频率范围；

所述第一天线辐射体和所述第二天线辐射体分布在支架、PCB板、壳体或触摸屏表面。

2.如权利要求1所述的天线，其特征在于，还包括第三天线辐射体、第三开关单元、第三馈电单元、第五天线匹配网络以及集总参数元件，所述第三天线辐射体连接所述第五天线匹配网络的输入端，所述第五天线匹配网络的输出端连接所述第三开关单元的输入端，所述第三开关单元的输出端连接所述第三馈电单元，所述第三开关单元的控制端连接所述控制芯片的输出端，所述第三馈电单元包括一个或多个馈电端，所述第三天线辐射体与所述第二天线辐射体之间设有一个或多个集总参数元件。

3.如权利要求1所述的天线，其特征在于，还包括整机金属体和电连接件，所述整机金属体通过所述连接件与整机金属地连接，所述电连接件的数量为一个。

4.一种手机，其特征在于，所述手机内置有如权利要求1-3任一项所述的天线。