CN104022350A - 具有金属边框的智能机天线 - Google Patents

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本发明公开了一种能够覆盖七个频段的具有金属边框的智能机天线。该智能机天线通过设置断电缝隙以及短路连接件将金属边框分隔成若干部分。这些分隔开的部分金属边框与金属地板之间存在的缝隙谐振可被用来覆盖如GSM850/900等低频频段，而其对应的三次谐振模可以用来覆盖如LTE2300/2500等高频频段；同时，隔开的金属边框可以看作分布式的单极子枝节，用以覆盖如GSM1800/1900等高频频段，内部激励单元本身同样可以产生作用在高频频段如GSM1800/1900、UMTS2100等的谐振特性，从而补充金属边框辐射的带宽，达到该金属边框天线覆盖多制式下七频段的辐射效应。利用耦合金属环产生的谐振参与天线辐射，极大的分担了印刷天线需要承担的谐振尺寸压力。适合在终端天线技术领域推广应用。

Description

具有金属边框的智能机天线
技术领域
本发明涉及终端天线技术领域，具体涉及一种具有金属边框的智能机天线。
背景技术
随着终端通讯的飞速发展，当代智能手机除了需要保证通话、下载、导航等功能，还在不断地追求着手机外观带给用户的体验效果。智能机引入金属边框，使得手机变得坚固的同时更加体现了大气的时尚感。
手机天线为无线通讯系统中一个关键的部分，当代智能机市场需求的手机天线不仅需要满足多频段来扩展终端通讯的多样性，而且需要应对更加复杂的外部金属环境。当金属边框作为不可忽略的大金属件包围手机时，会对手机内部天线的辐射造成明显地影响，传统天线直接应用于这种具有金属边框的手机时就会失去原本良好的辐射特性。
除此之外，天线的小型化也是手机天线一直以来不断追求的热点。小尺寸的天线设计，可以决定比较大的屏占比，使获得更大的触摸屏利用率。这对于当代智能机来说，会提供更加优越的视频感观效果。如何设计一种可应用于多频段的，窄边框的，具有金属框环绕的终端天线，对当代手机天线设计来说，是一个紧迫的挑战。
目前针对金属边框对手机天线性能带来的恶化问题，可以考虑把完整的金属边框断裂成若个金属边带；也有考虑在天线对应的部分用塑料边框代替，以避免天线附近封闭性金属件对其性能的影响，也有把除去底部天线外的金属边框全部与地板相连，由内部天线激发辐射的专利设计。
上述的方案，要么改变了部分的金属环境，影响美观；要么过多破坏了金属边框的连续性，影响了金属的鲁棒性，都不可取；虽然抗金属边框的设计，没有改变金属环的外部感观效果，但是这样的设计占用了较大的天线空间，所持有的频段也比较少，特别是没有覆盖任何当下应用前景广泛的LTE频段。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够覆盖七个频段的具有金属边框的智能机天线。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：该具有金属边框的智能机天线，包括介质基板、金属边框，所述介质基板的背面设置有带缺口的有金属地板，所述缺口位于金属地板的拐角处，所述介质基板的正面设置有激励单元，所述激励单元的位置与缺口的位置相互对应，所述介质基板位于金属边框内且介质基板的侧面与金属边框之间存在间隙，所述金属边框的底边上设置有至少一个断点缝隙，所述金属边框通过多个短路连接件与金属地板相连。
进一步的是，所述激励单元由“S”型结构的馈电单极子和与之相连的50欧姆射频线组成。
进一步的是，所述金属边框的底边上设置的断点缝隙的数量为两个，并且所述两个断点缝隙沿介质基板的中轴线对称设置，所述短路连接件的数量为两个，所述两个短路连接件分别设置在金属边框的两个侧边上。
进一步的是，所述激励单元由“C”型结构的馈电单极子和与之相连的50欧姆射频线组成。
进一步的是，所述金属地板的缺口内设置有L型的短路枝节，所述短路枝节的一端延伸至金属地板边缘，另一端与“C”型结构的馈电单极子的末端相切。
进一步的是，所述金属边框的底边上设置的断点缝隙的数量为一个，并且该断点缝隙位于金属边框底边的中点，所述短路连接件的数量为三个，所述三个短路连接件分别设置在金属边框的两个侧边和上边。
进一步的是，所述短路连接件为金属接地片。
进一步的是，所述断点缝隙内填充有工业塑料。
进一步的是，所述介质基板的侧面与金属边框之间的间隙为2mm。
本发明的有益效果：本发明所述具有金属边框的智能机天线通过设置断点缝隙以及短路连接件将金属边框分隔成若干部分，这些分隔开的部分金属边框与金属地板之间存在的缝隙谐振可被用来覆盖如GSM850/900等低频频段；而其对应的三次谐振模可以用来覆盖如LTE2300/2500等高频频段；同时，隔开的金属边框可以看作分布式的单极子枝节，用以覆盖如GSM1800/1900等高频频段，激励单元本身同样可以产生作用在高频频段如GSM1800/1900、UMTS2100等的谐振特性，从而补充金属边框辐射的带宽，达到该具有金属边框的智能机天线覆盖多制式下七频段辐射效应，而且利用金属边框产生的耦合谐振参与天线辐射，极大的分担了印刷天线需要承担的谐振尺寸压力，使得天线尺寸极大的减小，而且，通过合理的布局金属边框上的断点缝隙和短路连接件，使得金属边框外观上不失美观和强韧，同时，将断点缝隙设置在金属边框的底边上可以大大减小断点缝隙被手握住的几率，符合当代智能机设计要求。
附图说明
图1是本发明所述的具有金属边框的智能机天线的结构示意图；
图2本发明所述具有金属边框的智能机天线的另外一种结构示意图；
图3实施例1所述具有金属边框的智能机天线的测试和仿真回波损耗图；
图4实施例2所述具有金属边框的智能机天线的测试和仿真回波损耗图；
图中标记说明：介质基板1、金属边框2、金属地板3、激励单元4、断点缝隙5、短路连接件6、短路枝节7。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
如图1所示，该具有金属边框的智能机天线，包括介质基板1、金属边框2，所述介质基板1的背面设置有带缺口的有金属地板3，所述缺口位于金属地板3的拐角处，所述介质基板1的正面设置有激励单元4，所述激励单元4的位置与缺口的位置相互对应，所述介质基板1位于金属边框2内且介质基板1的侧面与金属边框2之间存在间隙，所述金属边框2的底边上设置有至少一个断点缝隙5，设置断点缝隙5是为了去除金属边框2对天线辐射的封闭效应，所述金属边框2通过多个短路连接件6与金属地板3相连，设置短路连接件6是为了调节金属边框2的谐振特性，使其作用于可执行的终端通讯频段上，同时，设置短路连接件6可以使金属边框2与金属地板3一体化，使得谐振更加稳定。本发明所述具有金属边框的智能机天线通过设置断点缝隙5以及短路连接件6将金属边框2分隔成若干部分，这些分隔开的部分金属边框2与金属地板3之间存在的缝隙谐振可被用来覆盖如GSM850/900等低频频段；而其对应的三次谐振模可以用来覆盖如LTE2300/2500等高频频段；同时，隔开的金属边框2可以看作分布式的单极子枝节，用以覆盖如GSM1800/1900等高频频段，激励单元4本身同样可以产生作用在高频频段如GSM1800/1900、UMTS2100等的谐振特性，从而补充金属边框2辐射的带宽，达到该具有金属边框的智能机天线覆盖多制式下七频段辐射效应，而且利用金属边框2产生的耦合谐振参与天线辐射，极大的分担了天线需要承担的谐振尺寸压力，使得天线尺寸极大的减小，而且，通过合理的布局金属边框2上的断点缝隙5和短路连接件6，使得金属边框2外观上不失美观和强韧，同时，将断点缝隙5设置在金属边框2的底边上可以大大减小断点缝隙5被手握住的几率，符合当代智能机设计要求。
在上述实施方式中，所述激励单元4可以由多种方式实现，作为优选的是，所述激励单元4由“S”型结构的馈电单极子和与之相连的50欧姆射频线组成。这种“S”型结构的馈电单极子在以高频谐长度为前提下，可以减小占地区域的设计，进一步减小天线的尺寸，并且“S”型结构的馈电单极子宽度表现不唯一，可以起到改善阻抗匹配的作用。进一步的是，所述金属边框2的底边上设置的断点缝隙5的数量为两个，并且所述两个断点缝隙5沿介质基板1的中轴线对称设置，所述短路连接件6的数量为两个，所述两个短路连接件6分别设置在金属边框2的两个侧边上。
作为另外一种优选的方式是：所述激励单元4由“C”型结构的馈电单极子和与之相连的50欧姆射频线组成。另外，所述金属地板3的缺口内设置有L型的短路枝节7，所述短路枝节7的一端延伸至金属地板3边缘，另一端与“C”型结构的馈电单极子的末端相切。短路枝节7与“C”型结构的馈电单极子耦合产生一个四分之三的偶极子谐振模式，代替单极子产生的四分之三谐振，可以使天线的尺寸更小。进一步的，所述金属边框2的底边上设置的断点缝隙5的数量为一个，并且该断点缝隙5位于金属边框2底边的中点，所述短路连接件6的数量为三个，所述三个短路连接件6分别设置在金属边框2的两个侧边和上边上，这种结构的激励单元只需一个断点缝隙5，并且能够有效利用天线的尺寸空间，进而减小天线的尺寸。
所述短路连接件6可以是金属接地片或金属块等，为了便于加工所述短路连接件6优选为金属接地片，且金属接地片6的宽度不受限制。
再者，在断点缝隙5内填充有工业塑料，不会对天线的辐射造成影响，而且因为其对称或者居中的设置，被看做是对金属边框2特别的装饰设计，从而使金属边框2看起来美观和谐。
考虑整机封装的间距设置，所述介质基板1的侧面与金属边框2之间的间隙优选为2mm。
实施例1
该实施例中所述的具有金属边框的智能机天线，包括介质基板1、金属边框2，所述介质基板1的背面设置有带缺口的有金属地板3，所述缺口位于金属地板3的拐角处，所述介质基板1的正面设置有激励单元4，所述激励单元4的位置与缺口的位置相互对应，所述介质基板1位于金属边框2内且介质基板1的侧面与金属边框2之间存在2mm间隙，所述激励单元4是“S”型结构的单极子天线，其与50欧姆射频线连接；所述金属边框2的底边上设置的断点缝隙5的数量为两个，并且所述两个断点缝隙5沿介质基板1的中轴线对称设置，所述短路连接件6的数量为两个，所述两个短路连接件6分别设置在金属边框2的两个侧边上。其中由断点缝隙5与其相邻的金属接地片6之间的部分金属边框2和与金属地板3之间会形成一条特定长度的单极子缝谐振路径，这两条单极子缝，很容易被“S”型结构的馈电单极子耦合激励，会按照自身谐振长度以四分之一波长的单极子缝隙模式各自产生一个谐振。经过测试验证，该天线产生的双谐振不但覆盖低频824-960MHz，高频的1710-2690MHz频带也被馈电单极子的本征模和低频模式的高次模很好的覆盖，其测试和仿真回波损耗图结果如图3所示。
实施例2
该实施例中所述的具有金属边框的智能机天线，包括介质基板1、金属边框2，所述介质基板1的背面设置有带缺口的有金属地板3，所述缺口位于金属地板3的拐角处，所述介质基板1的正面设置有激励单元4，所述激励单元4的位置与缺口的位置相互对应，所述介质基板1位于金属边框2内且介质基板1的侧面与金属边框2之间存在2mm间隙，所述激励单元4由“C”型结构的馈电单极子和与之相连的50欧姆射频线组成，所述金属边框2的底边上设置的断点缝隙5的数量为一个，并且该断点缝隙5位于金属边框2底边的中点，所述短路连接件6的数量为三个，所述三个短路连接件6分别设置在金属边框2的两个侧边和上边上；金属地板3的缺口内设置有L型的短路枝节7，所述短路枝节7的一端延伸至金属地板3边缘，另一端与“C”型结构的馈电单极子的末端相切，在缺口内的天线印刷区上整体形成一个印刷式的环形天线分布效果，并且以折合的偶极子模式谐振在天线的高频；而所述断点缝隙5和其侧边相邻的金属接地片之间的部分金属边框2会与金属地板3形成特定长度的单极子缝谐振路径或者单极子谐振路径，而两个金属接地片之间的部分金属边框2和金属地板3则会形成一条特定长度的闭合缝谐振路径，在上述金属边框2作用下，形成的单极子缝隙、单极子、闭合缝隙都很容易被“C”型结构的馈电单极子耦合激励，并按照自身谐振长度产生四分之一波长或者二分之一波长的本证谐振模式。所述金属边框2作用下的单极子缝隙模式和闭合缝隙模式可以很好地覆盖低频的天线低频带宽，所述金属边框2作用下的单极子谐振模式结合单极子缝隙的高次模以及印刷环形分布天线产生的偶极子模式，可以成功地覆盖高频的所有频段。经过测试验证，该实例可以达到824-960MHz和1710-2690MHz这七个通讯频段的带宽覆盖，其测试和仿真回波损耗图结果如图4所示，而且天线整体紧凑。以5mm为天线占用尺寸的宽度，本发明余留电路系统或者显示屏的尺寸达到96.8％,适用于窄边框的设计要求，再加上金属边框2的引入，更加增添了天线的应用性。

Claims (9)

1.具有金属边框的智能机天线，其特征在于：包括介质基板(1)、金属边框(2)，所述介质基板(1)的背面设置有带缺口的有金属地板(3)，所述缺口位于金属地板(3)的拐角处，所述介质基板(1)的正面设置有激励单元(4)，所述激励单元(4)的位置与缺口的位置相互对应，所述介质基板(1)位于金属边框(2)内且介质基板(1)的侧面与金属边框(2)之间存在间隙，所述金属边框(2)的底边上设置有至少一个断点缝隙(5)，所述金属边框(2)通过多个短路连接件(6)与金属地板(3)相连。
2.如权利要求1所述的具有金属边框的智能机天线，其特征在于：所述激励单元(4)由“S”型结构的馈电单极子和与之相连的50欧姆射频线组成。
3.如权利要求2所述的具有金属边框的智能机天线，其特征在于：所述金属边框(2)的底边上设置的断点缝隙(5)的数量为两个，并且所述两个断点缝隙(5)沿介质基板(1)的中轴线对称设置，所述短路连接件(6)的数量为两个，所述两个短路连接件(6)分别设置在金属边框(2)的两个侧边上。
4.如权利要求1所述的具有金属边框的智能机天线，其特征在于：所述激励单元(4)由“C”型结构的馈电单极子和与之相连的50欧姆射频线组成。
5.如权利要求4所述的具有金属边框的智能机天线，其特征在于：所述金属地板(3)的缺口内设置有L型的短路枝节(7)，所述短路枝节(7)的一端延伸至金属地板(3)边缘，另一端与“C”型结构的馈电单极子的末端相切。
6.如权利要求5所述的具有金属边框的智能机天线，其特征在于：所述金属边框(2)的底边上设置的断点缝隙(5)的数量为一个，并且该断点缝隙(5)位于金属边框(2)底边的中点，所述短路连接件(6)的数量为三个，所述三个短路连接件(6)分别设置在金属边框(2)的两个侧边和上边上。
7.根据权利要求1至6中任意一项权利要求所述的具有金属边框的智能机天线，其特征在于：所述短路连接件(6)为金属接地片。
8.如权利要求7所述的具有金属边框的智能机天线，其特征在于：所述断点缝隙(5)内填充有工业塑料。
9.如权利要求8所述的具有金属边框的智能机天线，其特征在于：所述介质基板(1)的侧面与金属边框(2)之间的间隙为2mm。
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