CN103928766A - 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、第一开关单元、第二开关单元、第一馈电单元、第二馈电单元、整机金属地以及控制芯片；控制芯片的输出端连接第一开关单元的控制端和第二开关单元控制端，控制芯片控制第一开关单元导通时使第一馈电单元中的一个或多个馈电端、第一天线辐射体以及整机金属地形成信号回路，控制芯片控制第二开关单元导通时使第二馈电单元中的一个或多个馈电端、第二天线辐射体、第一天线辐射体以及整机金属地形成信号回路；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，其包括：第一天线辐射体、第二天线辐射体、第一开关单元、第二开关单元、第一馈电单元、第二馈电单元、整机金属地以及控制芯片；

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连接所述整机金属地，所述第一天线辐射体通过所述第一开关单元连接所述第一馈电单元中的一个或多个馈电端；

所述第二天线辐射体通过所述第二开关单元连接所述第二馈电单元中的一个或多个馈电端；

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一馈电单元中的一个或多个馈电端、所述第一天线辐射体以及所述整机金属地形成信号回路，所述控制芯片控制所述第二开关单元导通时使所述第二馈电单元中的一个或多个馈电端、所述第二天线辐射体、所述第一天线辐射体以及所述整机金属地形成信号回路；

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与所述第二天线辐射体之间设有间隙。

所述手机内置天线还包括第一天线匹配网络和第二天线匹配网络，所述第一天线辐射体包括第一支路和第二支路，所述第一支路的一端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整机金属地，所述第二支路的一端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一馈电单元中的第一馈电端，所述控制芯片控制所述第一开关单元导通使所述第一馈电端、所述第二天线匹配网络、所述第一天线辐射体以及所述整机金属地形成信号回路以产生第一天线谐振。

所述手机内置天线还包括第三天线匹配网络，所述第二天线辐射体的一端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二开关单元的输入端，所述第二开关单元的输出端连接所述第二馈电单元的第二馈电端，所述控制芯片控制所述第二开关单元导通使所述第二馈电端、所述第二天线辐射体、第一天线辐射体以及所述整机金属地形成回路以产生第二天线谐振。

所述第一开关单元和所述第二开关单元为单刀单掷开关或单刀双掷开关或单刀多掷开关。

所述第一天线辐射体和第二天线辐射体分布在支架、PCB板、壳体或触摸屏等支撑物表面。

所述手机内置天线还包括多个天线匹配网络，所述天线匹配网络分别设置在所述第一天线辐射体与整机金属地之间、所述第一开关单元与所述第一馈电单元之间以及所述第二开关单元与所述第二馈电单元之间。

所述手机内置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或多个。

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如GPS天线频段与LTE分集天线频段，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。

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、第一开关单元、第二开关单元、第一馈电单元、第二馈电单元、整机金属地以及控制芯片。

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连接所述整机金属地，所述第一天线辐射体通过所述第一开关单元连接所述第一馈电单元中的一个或多个馈电端。

所述第二天线辐射体通过所述第二开关单元连接所述第二馈电单元中的一个或多个馈电端。

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一馈电单元中的一个或多个馈电端、所述第一天线辐射体以及所述整机金属地形成信号回路，所述控制芯片控制所述第二开关单元导通时使所述第二馈电单元中的一个或多个馈电端、所述第二天线辐射体、所述第一天线辐射体以及所述整机金属地形成信号回路。

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。

其中，所述馈电端用于提供信号，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，所述控制芯片控制所述第一开关单元或所述第二开关单元导通时，所述第一天线辐射体或所述第二天线辐射体可以与一个馈电端连接或同时与多个馈电端连接，可以根据所需要得到的天线谐振进行选择。

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，所述第一开关单元和所述第二开关单元为单刀单掷开关或单刀双掷开关或单刀多掷开关。

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一个馈电端来举例说明，其中，第一天线辐射体通过第一开关单元连接第一馈电端，第二天线辐射体通过第二开关单元连接第二馈电端。

具体的，请参阅图1和图2，所述天线还包括第一天线匹配网络222和第二天线匹配网络223，所述第一天线辐射体包括第一支路41和第二支路42，所述第一支路41的一端连接所述第一天线匹配网络222的输入端，所述第一天线匹配网络222的输出端通过接地点221连接所述整机金属地11，所述第二支路42的一端连接所述第二天线匹配网络223的输入端，所述第二天线匹配网络223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一馈电单元中的第一馈电端E1，所述控制芯片10控制所述第一开关单元导通使所述第一馈电端E1、所述第二天线匹配网络223、所述第一天线辐射体31以及所述整机金属地11形成信号回路以产生LTE天线谐振。

所述天线还包括第三天线匹配网络224，所述第二天线辐射体32的一端连接所述第三天线匹配网络224的输入端，所述第三天线匹配网络224的输出端连接所述第二开关单元S2的输入端，所述第二开关单元S2的输出端连接所述第二馈电单元的第二馈电端E2，所述控制芯片10控制所述第二开关单元S2导通使所述第二馈电端E2、所述第二天线辐射体32、第一天线辐射体31以及所述整机金属地形成回路以产生GPS天线谐振。

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，所述电连接件的数量为一个。

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）。所述馈电端E1发出的能量信号，经过第二开关单元S1和第二天线匹配网络M2后，进入第一天线辐射体31，再通过第一天线匹配网络M1，最后进入整机金属地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）。所述馈电端E2发出的能量信号，经过第三天线匹配网络M3，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经过第一天线匹配网络M1，最后进入整机金属地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。

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。

本发明实施例提供的一种天线使用了开关单元，极巧妙地利用了IFA天线有一个短路点以及monopole天线无短路点的特征，实现了不同的天线频段，在有限结构空间内，复用同一天线的设计。

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 (9)

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、第一开关单元、第二开关单元、第一馈电单元、第二馈电单元、整机金属地以及控制芯片；

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连接所述整机金属地，所述第一天线辐射体通过所述第一开关单元连接所述第一馈电单元中的一个或多个馈电端；

所述第二天线辐射体通过所述第二开关单元连接所述第二馈电单元中的一个或多个馈电端；

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一馈电单元中的一个或多个馈电端、所述第一天线辐射体以及所述整机金属地形成信号回路，所述控制芯片控制所述第二开关单元导通时使所述第二馈电单元中的一个或多个馈电端、所述第二天线辐射体、所述第一天线辐射体以及所述整机金属地形成信号回路；

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。

2.如权利要求1所述的天线，其特征在于，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。

3.如权利要求2所述的天线，其特征在于，还包括第一天线匹配网络和第二天线匹配网络，所述第一天线辐射体包括第一支路和第二支路，所述第一支路的一端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整机金属地，所述第二支路的一端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一馈电单元中的第一馈电端，所述控制芯片控制所述第一开关单元导通使所述第一馈电端、所述第二天线匹配网络、所述第一天线辐射体以及所述整机金属地形成信号回路以产生第一天线谐振。

4.如权利要求2所述的天线，其特征在于，还包括第三天线匹配网络，所述第二天线辐射体的一端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二开关单元的输入端，所述第二开关单元的输出端连接所述第二馈电单元的第二馈电端，所述控制芯片控制所述第二开关单元导通使所述第二馈电端、所述第二天线辐射体、第一天线辐射体以及所述整机金属地形成回路以产生第二天线谐振。

5.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一开关单元和所述第二开关单元为单刀单掷开关或单刀双掷开关或单刀多掷开关。

6.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一天线辐射体和第二天线辐射体分布在支架、PCB板、壳体或触摸屏等支撑物表面。

7.如权利要求1所述的天线，其特征在于，还包括多个天线匹配网络，所述天线匹配网络分别设置在所述第一天线辐射体与整机金属地之间、所述第一开关单元与所述第一馈电单元之间以及所述第二开关单元与所述第二馈电单元之间。

8.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所述整机金属地连接，所述电连接件的数量为一个或多个。

9.一种手机，其特征在于，所述手机内置有如权利要求1-8任一项所述的天线。