CN104425881B - 天线结构及具有该天线结构的无线通信装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种天线结构，其包括馈入天线、寄生天线及金属边框，该馈入天线设有信号馈入点，该寄生天线与馈入天线间隔设置且相互耦合，该寄生天线与金属边框相互连接，该金属边框包括第一金属段、第二金属段及第三金属段，该馈入天线及第一金属段激发出低频谐振模态；馈入天线及寄生天线激发出第一高频谐振模态；该馈入天线及第三金属段激发出第二高频谐振模态。另外，本发明还提供一种具有该天线结构的无线通信装置。上述的天线结构可接收多频段信号且能维持无线通信装置的金属外观完整性。
Description
技术领域
本发明涉及一种天线结构，尤其涉及一种可接收多个频段的天线结构及具有该天线结构的无线通信装置。
背景技术
在无线通信装置中，用来发射、接收无线电波以传递、交换无线电数据信号的天线装置，无疑是无线通信装置中最重要的元件之一。近年来各种使用不同工作频带的通信系统及应用的不断出现，则使得天线的设计朝向涵盖多个系统频带的天线结构发展。为了确保无线通信装置于使用不同工作频带的多种无线通信系统中均可进行信号传输，该天线装置必须能够收发多种不同频率之信号。另一方面，无线通信装置的外观亦趋向于金属化与微型化，如何在维持无线通信装置的金属外观完整性前提下使天线具有多频的特性，已成为各家天线厂商最大的挑战。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种可接收多频段信号且能维持无线通信装置的金属外观完整性的天线结构。
另，有必要提供一种具有该天线结构的无线通信装置。
一种天线结构，其包括馈入天线、寄生天线及金属边框，该馈入天线设有信号馈入点，该寄生天线与馈入天线间隔设置且相互耦合，该寄生天线与金属边框相互连接，该金属边框包括第一金属段、第二金属段及第三金属段，该馈入天线及第一金属段激发出低频谐振模态；馈入天线及寄生天线激发出第一高频谐振模态；该馈入天线及第三金属段激发出第二高频谐振模态。
一种无线通信装置，其包括馈入天线、寄生天线及金属边框，该馈入天线设有信号馈入点，该寄生天线与馈入天线间隔设置且相互耦合，该寄生天线与金属边框相互连接，该金属边框包括第一金属段、第二金属段及第三金属段，该馈入天线及第一金属段激发出低频谐振模态；馈入天线及寄生天线激发出第一高频谐振模态；该馈入天线及第三金属段激发出第二高频谐振模态，该馈入天线位于所述基板的其中一表面上，该寄生天线位于所述基板相对于该馈入天线的另一表面上。
所述天线结构将无线通信装置的金属机壳整合成为天线结构的一部分，以使该天线结构可接收多个频段，同时又能维持无线通信装置的金属外观完整性。
附图说明
图1为本发明较佳实施方式的天线结构的立体示意图；
图2为图1所示的天线结构另一角度的立体示意图；
图3为图1所示的天线结构的回波损耗示意图；
图4为图1所示的天线结构的天线效率示意图；
图5为本发明天线结构的另一实施方式的立体示意图；
图6为图5所示的天线结构的回波损耗示意图；
图7为图5所示的天线结构的天线效率示意图；
图8为本发明天线结构的另一实施方式的立体示意图。
主要元件符号说明
| 天线结构 | 100、400、500 |
| 无线通信装置 | 200 |
| 金属机壳 | 201 |
| 基板 | 203 |
| 馈入天线 | 10 |
| 第一辐射体 | 11 |
| 第二辐射体 | 12 |
| 第三辐射体 | 13 |
| 第四辐射体 | 14 |
| 第五辐射体 | 15 |
| 信号馈入点 | 110 |
| 寄生天线 | 20、40、50 |
| 第一连接段 | 21、41 |
| 第二连接段 | 22、42 |
| 第三连接段 | 23、45 |
| 第四连接段 | 24、47 |
| 第五连接段 | 25 |
| 第六连接段 | 26 |
| 第七连接段 | 27 |
| 金属边框 | 30 |
| 第一金属段 | 31 |
| 第二金属段 | 32 |
| 第三金属段 | 33 |
| 第一耦合段 | 43 |
| 第二耦合段 | 44 |
| 第三耦合段 | 46 |
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1，本发明较佳实施方式的天线结构100应用于移动电话、平板计算机等无线通信装置200中，用于收发无线信号。该无线通信装置200包括金属机壳201及容置于该金属机壳201内的基板203，该基板203为一设于所述无线通信装置200内的印刷电路板（Printed Circuit Board，PCB）。
该天线结构100包括馈入天线10、寄生天线20以及金属边框30。该金属边框30是金属机壳201的一部分，该馈入天线10位于所述基板203的其中一表面上，该寄生天线20位于所述基板203相对于该馈入天线10的另一表面上。所述馈入天线10及寄生天线20均由具有良好导电性能的金属如铜合金制造而成，且二者之间通过互感而产生耦合效应。该寄生天线20与金属边框30电性连接。
请一并参阅图2，该馈入天线10包括依次连接的第一辐射体11、第二辐射体12、第三辐射体13、第四辐射体14及第五辐射体15。该第一辐射体11呈梯形片状，该第一辐射体11的短边上设有信号馈入点110（如图1所示），该信号馈入点110通过一匹配电路连接于系统馈入源，以对该馈入天线10馈入信号。该第二辐射体12由第一辐射体11的长边延伸而成。该第三辐射体13为长条片状，其延伸方向与第二辐射体12一致。该第四辐射体14一端垂直连接于该第三辐射体13，另一端垂直连接于第五辐射体15。该第五辐射体15与基板203的边缘对齐。所述第一辐射体11、第二辐射体12、第三辐射体13、第四辐射体14及第五辐射体15组成非封闭回圈结构，大致呈U形。
该寄生天线20包括依次连接的第一连接段21、第二连接段22、第三连接段23、第四连接段24、第五连接段25、第六连接段26及第七连接段27。该第一连接段21及第七连接段27均连接至金属边框30。所述第一连接段21与第七连接段27平行设置，且所述第一连接段21及第七连接段27均垂直于基板203。该第二连接段22与基板203边缘对齐，该第三连接段23垂直于第二连接段22。所述第三连接段23、第四连接段24及第五连接段25组成的结构大致呈U形，其中第三连接段23的长度大于第五连接段25。第六连接段26垂直连接于第五连接段，且第六连接段26平行于第二连接段22。
该金属边框30大致呈U形，该金属边框30包括第一金属段31、第二金属段32及第三金属段33。该第一金属段31呈L形，该第二金属段32及第三金属段呈I形，且该第二金属段32位于第一连接段21与第七连接段27之间。该寄生天线20与第二金属段32构成封闭回圈结构。
第一连接段21与金属边框30的交点为G1，第七连接段27与金属边框30的交点为G2，在本实施方式中，馈入天线10的长度为28.5mm，寄生天线20在基板203上的部分的长度为56mm、宽度为1mm，G1点到G2点的距离为18mm，寄生天线20的第三连接段23与基板203平行的两边缘的距离分别为4mm、7mm，该第三连接段23与第五连接段的距离为2mm。
所述天线结构100工作时，信号自馈入天线10的信号馈入点110进入后，沿馈入天线10激发出第一电流路径；馈入天线10与寄生天线20耦合，寄生天线20与第二金属段32激发出第二电流路径；该第一金属段31激发出第三电流路径；该第三金属段33激发出第四电流路径。当馈入天线10、第一金属段31处产生强电流时，激发出中心频率为920MHz的低频谐振模态，从而使天线结构100工作于GSM频段；当馈入天线10、寄生天线20处产生强电流时，激发出中心频率为1710MHz的第一高频谐振模态，从而使天线结构100工作于DCS/PCS频段；当馈入天线10、第三金属段33处产生强电流时，激发出中心频率为2530MHz的第二高频谐振模态，从而使天线结构100工作于WCMA/LTE频段。
请参阅图3，所示为本发明天线结构100的回波损耗测量结果示意图。由图3可以看出，该天线结构100于920MHz、1710MHz及2530MHz的中心频率下均可满足天线工作设计要求。
请参阅图4，所示为本发明天线结构100的天线效率测量结果示意图。由图4可以看出，该天线结构100在低频工作频带（880MHz~960MHz）及高频工作频段（1640MHz~2610MHz）下天线效率均可满足天线工作设计要求。
可以理解，可以在寄生天线20与金属边框30之间设有可调式匹配电路，以使该天线结构100工作频段降低，可以涵盖到700MHz。
可以理解，如图5所示，本发明的另一实施例的天线结构400，其包括馈入天线10、寄生天线40以及金属边框30。
本实施例中，该寄生天线40包括依次连接的第一连接段41、第二连接段42、第一耦合段43，以及依次连接的第二耦合段44、第三连接段45、第三耦合段46、第四连接段47。该第一连接段41及第四连接段47均连接至金属边框30。所述第一连接段41与第四连接段47平行设置，且所述第一连接段41及第四连接段47均垂直于基板203。该第二连接段42与基板203边缘对齐，该第一耦合段43垂直于第二连接段42。第二耦合段44、第三连接段45与第三耦合段46组成的结构大致呈U形，其中第二耦合段44的长度大于第三耦合段46。第四连接段47垂直连接于第三耦合段46。
第一耦合段43与第二耦合段44间隔平行设置，第三耦合段46为一矩形片状结构。
请参阅图6，所示为本发明天线结构400的回波损耗测量结果示意图。由图6可以看出，该天线结构400的带宽增加了。
请参阅图7，所示为本发明天线结构400的天线效率测量结果示意图。由图7可以看出，该天线结构400的天线辐射效率也增加了。
可以理解，如图8所示，本发明的另一实施例的天线结构500，其包括包括馈入天线10、寄生天线50以及金属边框30。本实施例中，该寄生天线50与金属边框30的交点可以两个以上。
该寄生天线50与寄生天线20的区别在于，的第五连接段25朝第一连接段21方向延伸形成第一延伸段51，并在延伸段51的末端设有平行于第六连接段26的第二延伸段52以及平行于第七连接段27的第三延伸段53，该延伸段53与金属边框30相交连接。
可以理解，该馈入天线10可以设置有多个信号馈入点110。
本发明天线结构100将无线通信装置200的金属边框30整合成为天线结构100的一部分，以使该天线结构100可接收多个频段，同时又能维持无线通信装置200的金属外观完整性。
Claims (9)
1.一种天线结构，其特征在于：所述天线结构包括馈入天线、寄生天线及金属边框，该馈入天线设有信号馈入点，该寄生天线与馈入天线间隔设置且相互耦合，该寄生天线与金属边框相互连接，该金属边框包括第一金属段、第二金属段及第三金属段，该馈入天线及第一金属段激发出低频谐振模态；馈入天线及寄生天线激发出第一高频谐振模态；该馈入天线及第三金属段激发出第二高频谐振模态；该馈入天线包括依次连接的第一辐射体、第二辐射体、第三辐射体、第四辐射体及第五辐射体，该第一辐射体呈梯形，该第二辐射体由第一辐射体的长边延伸而成，该第三辐射体为长条片状，其延伸方向与第二辐射体一致，该第四辐射体一端垂直连接于该第三辐射体，另一端垂直连接于第五辐射体。
2.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：该第一辐射体的短边上设有信号馈入点，该信号馈入点通过一匹配电路连接于系统馈入源，以对该馈入天线馈入信号。
3.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：该第一辐射体、第二辐射体、第三辐射体、第四辐射体及第五辐射体组成非封闭回圈结构。
4.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：该寄生天线包括依次连接的第一连接段、第二连接段、第三连接段、第四连接段、第五连接段、第六连接段及第七连接段，该第一连接段及第七连接段与金属边框相交，该第三连接段垂直于第二连接段。
5.如权利要求4所述的天线结构，其特征在于：所述第三连接段、第四连接段及第五连接段组成的结构呈U形，其中第三连接段的长度大于第五连接段，第六连接段垂直连接于第五连接段，且第六连接段平行于第二连接段。
6.如权利要求5所述的天线结构，其特征在于：该第一金属段呈L形，该第二金属段及第三金属段呈I形，且该第二金属段位于第一连接段与第七连接段之间。
7.如权利要求6所述的天线结构，其特征在于：该寄生天线与第二金属段构成封闭回圈结构。
8.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：该低频谐振模态的中心频率为920MHz，该第一高频谐振模态的中心频率为1710MHz，第二高频谐振模态的中心频率为2530MHz。
9.一种无线通信装置，包括金属机壳及容置于该金属机壳内的基板，其特征在于：该无线通信装置包括权利要求1～8中任一项所述的天线结构，所述金属边框为金属机壳的一部分，该馈入天线位于所述基板的其中一表面上，该寄生天线位于所述基板相对于该馈入天线的另一表面上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |