CN104335418B - 便携式终端的天线装置 - Google Patents

Abstract

便携式终端包括天线装置，所述天线装置具有：电路板，在其表面上形成有导电层；狭缝，移除导电层的一部分并沿一方向延伸；辅助板，位于所述狭缝上以面向电路板的表面；以及辐射图案，形成在所述辅助板上，其中所述辐射图案布置为部分地包围所述狭缝。即使在将辐射图案布置在导电层上的情况下，也可以控制在狭缝周围产生的感应电流与信号功率沿相同方向，从而尽管辐射图案布置在导电层上，仍防止了由于逆电流现象而降低辐射性能。

Description

便携式终端的天线装置

技术领域

本申请总体上涉及便携式终端，更具体地，涉及一种便携式终端的天线装置。

背景技术

通常，便携式终端是指用户携带以执行与另一用户的通信功能(例如，语音通信、短文本消息传输等)、数据通信功能(例如，因特网、移动银行、多媒体文件传输等)以及娱乐功能(例如，游戏、音乐、运动图像再现等)的设备。便携式终端通常专用于对应功能，例如，通信功能、游戏功能、多媒体功能、电子笔记功能等，但是，目前随着电学技术/电子技术和通信技术的发展，用户可以仅用一个移动通信终端享受多种功能。

随着移动通信终端得到了广泛应用，一直致力于仅使用移动通信终端来执行多种功能，包括：通过将无线局域网(LAN)或近场通信(NFC)功能安装在移动通信终端上以及通信服务运营商的通信功能，来控制车辆、家用电器等，支付交通费用以及安全功能。因此，由移动通信终端代表的便携式终端需要将多种天线装置安装在其上。也就是说，在不同频带下进行移动通信服务、无线LAN和NFC，使得需要对应的天线装置。

此外，由于最近已进行了向以无线宽带(WiBro)或长期演进(LTE)为代表的第四代(4G)通信方案的转换，需要超高速和超宽带的天线装置。这样，多个天线装置安装在单个便携式终端中，同时需要高性能的天线装置。有效使用了倒F型天线(IFA)或平板型IFA，作为超高速和超宽带的天线装置。

图1是示意性地示出了根据传统技术的实施例的便携式终端的天线装置10的透视图，其中天线装置10是基于IFA结构的。

通过在被安装于电路板11的载体21内形成辐射图案23，来构造所述天线装置10。根据便携式终端所需的频带和辐射性能，适当地设计辐射图案23。在辐射图案23的一端上提供与接地层13相连的短路引脚27，还形成与短路引脚27相距预定距离的馈电线25。

在该IFA结构中，当辐射图案23位于接地层13上时，当向辐射图案23施加发送/接收信号时，在与沿辐射图案23流动的信号功率相反的方向上，在接地层13上产生感应电流。向辐射图案23施加的信号功率越大以及接地层13和辐射图案23之间的距离越短，接地层13的逆电流的强度越大。逆电流现象降低了天线性能(具体地，辐射效率)，因此，为了抑制逆电流现象，需要的是将接地层13和辐射图案23布置为尽可能地彼此远离。

然而，当天线装置10安装在便携式终端中时，增加接地层13和辐射图案23之间的距离(即，电路板11上的载体21的高度H)妨碍便携式终端的小型化。

作为用于减小IFA结构内的载体高度的备选方案，通过部分地移除电路板11上的接地层13，来形成填挖区域15，并将载体21布置于所述填挖区域15中。通过这种结构，将辐射图案23布置在电路板11上接地层13之外的位置。通过将辐射图案23布置在填挖区域15中，防止了逆电流现象，使得辐射图案23可以布置为靠近电路板11。换言之，通过形成填挖区域15，可以减小天线装置10的厚度。然而，基本不可能在电路板11的填挖区域15中安装其它部件了，使得相对电路板11的面积，降低了电路板11的使用效率。

发明内容

技术问题

最终，尽管IFA结构具有超高速和超宽带性能并且对于安装在便携式终端中很有用，然而，IFA结构对于便携式终端的小型化和轻薄化仍然是障碍。

解决方案

为了解决现有技术的以上不足，主要目的在于提供一种有助于便携式终端的小型化和轻薄化的天线装置。

本申请还提供了一种天线装置，能够高效地使用便携式终端的内部空间同时实现小型化和轻薄化。

根据本发明的一个方面，提供了一种便携式终端的天线装置，所述天线装置包括：电路板，在其表面上形成有导电层；狭缝，移除导电层的一部分并沿一方向延伸；辅助板，位于所述狭缝上以面向电路板的表面；以及辐射图案，形成在所述辅助板上，其中所述辐射图案布置为部分地包围所述狭缝。

根据本发明的另一方面，提供了一种便携式终端的天线装置，所述天线装置包括：电路板，在其表面上形成有导电层；狭缝，移除导电层的一部分并从导电层的侧边缘沿一方向延伸；辅助板，位于所述狭缝上以面向电路板的表面；以及辐射图案，形成在所述辅助板上，其中所述辐射图案包括：第一延伸部分，位于所述狭缝一侧的导电层上，以平行于所述狭缝延伸；第二延伸部分，从第一延伸部分的一端延伸以包围所述狭缝一侧的一端；以及第三延伸部分，位于所述狭缝另一侧的导电层上，其中第三延伸部分的至少一部分从所述第二延伸部分的一端平行于所述狭缝延伸。

在阅读以下具体实施方式之前，提出对贯穿本专利文献所使用的特定词语和短语的定义可能是有利的：术语“包含”和“包括”及其衍生词意味着无限制的含括；术语“或”是可兼的，意味着和/或；短语“与......相关联”和“与其相关联”及其衍生词可以意味着包括、包括在内、与......互连、包含、包含在内、连接至或与......连接、耦接至或与......耦接、与......可通信、与......协作、交错、并列、邻近于、束缚到或与......相束缚、具有、具有......特性等；以及术语“控制器”意味着控制至少一个操作的任何设备、系统或其部件，这样的设备可以以硬件、固件或软件或者以上中至少两个的某种组合来实现。应当注意与任何特定控制器相关联的功能可以是集中式或分布式的，不管是本地还是远程方式。贯穿本专利文献提供对特定词语和短语的定义，本领域普通技术人员应当理解，即使不是大多数情况，在许多情况下这些定义也应用于如此限定词语和短语的现有以及未来使用。

有利效果

具有以上所述结构的便携式终端的天线装置即使在辐射图案置于导电层上时，也能够控制沿与辐射图案的信号功率相同方向在狭缝周围产生感应电流。因此，即使在将辐射图案置于导电层上时，也能够防止辐射性能由于逆电流现象而降低。此外，通过防止逆电流现象，即使从布置有辐射图案的电路板区域移除导电层，也能够减小天线装置的总高度，从而有助于减小便携式终端的厚度。此外，在倒F型天线结构或平板倒F型天线结构的实现中，不需要形成填挖区域，从而进一步确保了能够在电路板上安装例如集成电路芯片等部件的面积。

附图说明

为了更全面理解本公开及其优点，现参考结合附图的以下描述，附图中，相同的附图标号用于表示相同的部件：

图1是示意性地示出了便携式终端的天线装置的透视图；

图2是示出了根据本公开实施例的便携式终端的天线装置的透视图；

图3是示出了图2所示天线装置的平面视图；

图4是示出了图2所示天线装置的辅助板的下表面的平面视图；

图5是示出了从图3所示天线装置移除辅助板的状态的平面视图；

图6是示出了图2所示天线装置的修改示例的侧视图；

图7是用于描述在图2所示天线装置的导电层上的感应电流的图；

图8是用于描述图2所示天线装置的另一修改示例的图；

图9和10示出了图2所示天线装置的实现；

图11是示出了图10所示天线装置的辐射效率的测量结果的图；以及

图12是示出了图10所示天线装置的反射系数的测量结果的图。

具体实施方式

以下讨论的图2到12和用于描述本专利文档的公开的原理的各种实施例仅是说明性的而绝不应理解为限制本公开的范围。本领域技术人员可以理解，可以以任何适当布置的无线通信设备来实现本公开的原理。下文中，参考附图详细描述本发明的示例实施例。本文中，如果对公知结构的详细描述不必要地混淆本发明的主题事物，则可以不提供对公知结构的详细描述。

如图2到图7所示，根据本公开实施例的便携式终端的天线装置100包括：电路板101，在其上形成有导电层111；以及辅助板121，在其上形成有辐射图案123。辐射图案123布置为部分地包围通过移除一部分导电层111而形成的狭缝113。

用于通过天线装置100来发送和接收信号的通信电路以及用于控制便携式终端的操作或存储信息的多种电路器件安装在电路板101上。导电层111设置在电路板101的表面上，以向设置在电路板101上的电路器件提供接地。也就是说，电路板101用作便携式终端的主电路板101。

如先前所述，通过移除一部分导电层111来形成狭缝113，狭缝113在电路板101上沿一方向延伸。优选地，狭缝113的一端向着导电层111的边缘开放，狭缝113的另一端位于导电层111中，因而是闭合的。此外，狭缝113在与电路板101的一角相邻的位置处，平行于电路板101的该角延伸。

辅助板121布置在狭缝113上，同时面向电路板101。当从如图3所示的平面视图观看时，狭缝113被所述辅助板121覆盖。可以用用于制造典型电路板的合成树脂材料或电介质来制造辅助板121。

可以通过加工印刷电路图案或金属薄板并将其置于辅助板121的表面上，来形成辐射图案123。可以通过例如电镀/刻蚀等工艺将印刷电路图案直接形成在辅助板121上，或可以通过附着柔性印刷电路板来将印刷电路图案用作辐射图案123。通过切割金属材料(例如，铜薄板)并将切割后的金属材料附着到辅助板121，来形成使用金属薄板的辐射图案。优选地，辐射图案123延伸以(更具体地)部分地包围至少狭缝113的一侧、所述另一端和另一侧中的每个。

在本公开的一些实施例中，辐射图案123包括第一延伸部分123a、第二延伸部分123b和第三延伸部分123c。第一延伸部分123a位于所述狭缝113一侧的导电层111上，平行于所述狭缝113延伸；以及第二延伸部分123b，从第一延伸部分123a的一端延伸以包围所述狭缝113的另一端，即，狭缝113的闭合端。如图3所示，第二延伸部分123b的一部分可以与所述狭缝113的另一端相重叠。第三延伸部分123c在其至少一部分中从第二延伸部分123b的一端平行于所述狭缝113延伸，并位于所述狭缝113另一侧的导电层111上。

也就是说，辐射图案123从所述狭缝113的两侧平行延伸，并在所述狭缝113另一端的外侧相互连接。在从第二延伸部分123b的一端平行于所述狭缝113延伸预定长度之后，第三延伸部分123c可以具有自由图案。可以调整第三延伸部分123c的该部分自由图案，以优化天线装置100操作的频率频带、辐射效率等。

在以上的辐射图案123的描述中，“辐射图案123形成为或布置为包围狭缝113”并不意味着辐射图案123实际上以与狭缝113相同的高度位于狭缝113的周边。也就是说，狭缝113形成在导电层111上，辐射图案123形成在被布置为面向导电层111的辅助板121上，使得实际上辐射图案123和狭缝113相对于电路板101位于不同高度上。然而，如图3所示，当在平面视图上示出天线装置100时，位于狭缝113周围的辐射图案123被描述为“形成为或布置为包围狭缝113”。

在上述结构的天线装置100中，通过辐射图案123上流动的信号功率，在导电层111上产生感应电流，但是根据向辐射图案123施加信号的结构，可以感应出导电层111上的电流流动。也就是说，沿与辐射图案123上流动的信号功率相同的方向，在导电层111上产生电流，从而抑制逆电流现象。通过使用所述狭缝113另一侧的一些区域，即，布置了第三扩展部分123c的导电层111的区域，作为辐射图案123，能够实现这种抑制。在本公开的一些实施例中，为了简要起见，将形成在辅助板121上的图案称作辐射图案123，但是天线装置121还将导电层111的一部分用作辐射元件。

参考图5，天线装置100包括：馈电线115，从狭缝113一侧113a穿过所述狭缝113连接到在狭缝113另一侧的导电层111。天线装置100还包括连接端子117，被安装在与所述狭缝113的开口端相邻的位置中的导电层111上。连接端子117是通过加工叶片弹簧来形成的，并固定在导电层111上，同时电连接到导电层111。连接端子117接触在辅助板121的另一表面上形成的连接图案125，以与辐射图案123电连接。如图3和4所示，连接图案125从辅助板121的另一表面延伸，以包围辅助板121的一侧，使得连接图案125与在辅助板121的另一表面上的辐射图案123相连。连接图案125仅形成在辅助板121的另一表面上，如图6所示，连接图案125可以通过过孔127电连接到辐射图案123，其中所述过孔127形成为穿透辅助板121。

为了阻抗匹配，天线装置100可以包括阻抗匹配元件119，所述阻抗匹配元件119可以被设置为跨过狭缝113或被设置在馈电线115上。可以通过调整从狭缝一端到馈电线115的距离(图5的d)来实现天线装置100的阻抗匹配。

可以通过馈电线115向天线装置100施加传输信号。向馈电线115施加的传输信号经过狭缝113另一侧的一些区域(表示为“113b”)和连接端子117到达辐射图案123。在这种情况下，区域113c用作短路管脚，所述区域113c将在狭缝113另一侧被用作辐射图案123的导电层111的区域113b连接到在狭缝113一侧的导电层111。最终，在狭缝113另一侧的导电层111的区域113b和辐射图案123一起用作天线装置100的辐射元件。

在这种状态下，当向馈电线115施加传输信号时，在狭缝113周围形成电流流动f。如图7所示，电流流动f在狭缝113周围遵循逆时针方向。根据向馈电线115施加的传输信号，在辐射图案123上流动的信号功率在狭缝113周围也遵循逆时针方向，使得在狭缝113周围的电流流动和辐射图案123的信号功率流同样遵循相同方向。

根据本公开的天线装置100在导电层111上形成狭缝113，并将导电层111的一区域用作天线装置100的辐射元件，导电层111提供电路板101上的接地。在信号发送/接收操作中，控制在导电层111上感应的电流流动，以防止逆电流现象。在本公开的一些实施例中，通过使用对馈电线115和连接端子117的布置，控制导电层111上感应的电流流动f在狭缝113周围遵循逆时针方向。必须沿辐射图案123在狭缝113周边上延伸的方向(更具体地，沿辐射图案123上流动的信号功率的方向)执行这种控制。

这样，根据本公开的天线装置100在提供接地的导电层111上形成狭缝113，从而控制电流f在狭缝113周围的流动，使得可以将辐射图案123布置为与导电层111邻近。因此，可以确保稳定的天线性能，同时可以将辐射图案123和导电层111布置为彼此邻近。也就是说，当与传统的倒F型天线比较时，可以减小提供接地的导电层111与辐射图案123之间的距离h。在向传统便携式终端应用内置天线的情况下，为了确保稳定的天线性能，在接地层11和辐射图案23之间需要保持至少5mm的间隔。备选地，根据本公开的天线装置100即使在将辐射图案123形成为与导电层111相隔2mm或更小间隔的情况下，也能够确保性能等于或高于传统天线装置。

此外，常规地，当布置了内置天线(例如，倒F型天线)来确保天线性能时，需要部分地移除接地层来形成填挖区域，然而被用作辐射元件的导电层111的区域113b仍然可以提供接地。也就是说，在天线装置100操作的高频带内，导电层111的区域113b被用作辐射元件的一部分，但是导电层111的区域113b仍然可以为在低频带内操作的一些电部件或组件接合件提供接地。因此，当与传统内置天线比较时，根据本公开的天线装置100可以容易地减小其厚度，并提高电路板101的使用效率。

可以根据狭缝113的宽度s或辐射图案123的宽度或形状，来调整天线装置11的操作频率。此外，可以将集总电路元件等布置在辐射图案123或狭缝113上，以调整操作频率或频率带宽。如图8所示，可以将另一狭缝213形成在狭缝113另一侧的导电层111的区域113b上，或可以根据辐射图案123的形状将天线装置100制造为多频带天线。

根据如图2和3所示的结构，在无需与电路板的一角相距5mm的情况下，平行于所述电路板的一角形成长度为20mm的狭缝，从而实现天线装置100。此外，参考图6，导电层111和辐射图案123之间的距离是1.4mm，辅助板121的厚度是0.4mm。图9和图10示出了实现天线装置100的状态。针对上述制造的天线装置，图11示出了所制造的天线装置的辐射效率(RE)和总辐射效率(TRE)的测量结果，且图12示出了反射系数。可以从图11到12中看出，根据本公开实际实现的天线装置可以确保在700～800MHz的频带和1.8～2.2GHz频带内的稳定操作特性。

尽管采用示例实施例描述了本公开，然而本领域技术人员可以设想多种变型和修改。本公开旨在包括这种落在所附权利要求范围内的变型和修改。

Claims (12)

1.一种便携式终端的天线装置，所述天线装置包括：

电路板(101)，包括在其第一表面上的导电层(111)；

狭缝(113)，通过移除所述导电层的一部分而形成在第一表面上；

辅助板(121)，位于所述狭缝上方以面向所述电路板的表面；

馈电线(115)，从所述狭缝的第一侧穿过所述狭缝连接到所述狭缝的第二侧的导电层；以及

连接端子(117)，安装在所述狭缝的第二侧的导电层上；

其中辐射图案(123)形成在所述辅助板上，使得所述辐射图案在电路板(101)的第一表面上的投影至少部分地包围在第一表面的平面中的所述狭缝；

其中所述导电层(111)部分地围绕所述狭缝(113)，所述狭缝(113)沿电路板(101)上第一方向延伸，并且所述狭缝的第一端向着所述导电层的侧边缘开放；

其中所述辐射图案(123)包括：第一延伸(1.23a)部分，位于所述狭缝的第一侧的导电层(111)上方以平行于在第一表面的平面中的所述狭缝延伸；以及

其中所述馈电线(115)被布置为在所述狭缝(113)的第一侧接收传输信号，使得通过在所述狭缝(113)第二侧的导电层(111)以及所述连接端子(117)将所述传输信号传送到所述辐射图案(123)的第一延伸(123a)部分。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其中所述辐射图案在所述狭缝两侧平行于在第一表面的平面中的所述狭缝延伸，以及

其中所述辐射图案在所述狭缝的第二端的外部相互连接，使得所述辐射图案在电路板的第一表面上的投影包围在第一表面的平面中的所述狭缝的第二端。

3.根据权利要求1所述的天线装置，还包括：

连接图案(125)，设置在所述辅助板的第一表面上，

其中所述连接端子接触所述连接图案。

4.根据权利要求3所述的天线装置，其中所述辐射图案设置在所述辅助板的与所述辅助板的第一表面相对的第二表面上，以及

所述连接图案延伸以包围所述辅助板的边缘，并与辐射图案相连。

5.根据权利要求3所述的天线装置，其中所述辐射图案设置在所述辅助板的与所述辅助板的第一表面相对的第二表面上，

其中天线装置还包括过孔(127)，形成为穿透所述辅助板，以及

其中所述连接图案通过所述过孔与辐射图案电连接。

6.根据权利要求1所述的天线装置，还包括设置在馈电线上的阻抗匹配元件(119)。

7.根据权利要求1所述的天线装置，还包括第二狭缝(213)，通过移除在所述狭缝第二侧的一部分导电层而形成在电路板的第一表面上。

8.根据权利要求1所述的天线装置，其中所述辐射图案是布置在辅助板上的印刷电路图案，或是附着到辅助板的金属薄板。

9.根据权利要求1所述的天线装置，其中所述辐射图案包括：

第二延伸(123b)部分，从第一延伸部分的一端延伸以包围在第一表面的平面中的所述狭缝的第二端；以及

第三延伸(123c)部分，第三延伸(123c)部分的至少一部分位于所述狭缝第二侧的导电层上方，并从所述第二延伸部分的一端平行于在第一表面的平面中的所述狭缝延伸。

10.根据权利要求1所述的天线装置，还包括设置在所述辅助板的第一表面上的连接图案(125)，其中所述连接端子与所述连接图案连接。

11.根据权利要求10所述的天线装置，还包括过孔(127)，形成为穿透所述辅助板，

其中所述连接图案通过所述过孔与辐射图案电连接。

12.根据权利要求10或11所述的天线装置，还包括设置在馈电线上的阻抗匹配元件(119)。