CN104466354B - 天线结构及具有该天线结构的无线通信装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种天线结构，包括馈入端、接地端、第一金属片、第二金属片、第一辐射体、第二辐射体及匹配电路，该馈入端一端电性连接于匹配电路，另一端电性连接于第一金属片，该第一金属片与接地端电性连接，该第二金属片通过第一辐射体和第二辐射体连接于第一金属片；所述第一金属片、第一辐射体、第二金属片及第二辐射体构成一回圈结构天线。另外，本发明还提供一种具有该天线结构的无线通信装置。

Description

天线结构及具有该天线结构的无线通信装置

技术领域

本发明涉及一种天线结构，特别涉及一种可接收多频段信号的天线结构及具有该天线结构的无线通信装置。

背景技术

在移动电话、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)等无线通信装置中，天线作为用以通过无线电波收发无线电信号的部件，无疑是无线通信装置中最重要的组件之一。

随着无线通信的发展，金属壳体的无线通信装置越来越受到人们的亲睐，因为金属壳体在外观、机械强度、散热效果等方面都具有优势。现今无线通信装置需工作于多个频段，比如GSM/WCDMA/LTE频段，如何在金属壳体下设计出满足天线需求的天线是一项重要的课题。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种利用金属壳体的天线结构。

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，应用于无线通信装置中，该无线通信装置包括基板。该天线结构包括馈入端、接地端、第一金属片、第二金属片、第一辐射体、第二辐射体及匹配电路，该馈入端一端电性连接于该匹配电路，另一端电性连接于该第一金属片，该第一金属片与该接地端电性连接，该第二金属片通过该第一辐射体和该第二辐射体连接于该第一金属片；所述第一金属片、该第一辐射体、该第二金属片及该第二辐射体构成一回圈结构天线。所述第一金属片为该无线通信装置壳体的一部分，且所述第一金属片所在平面平于所述第二金属片所在平面。该基板设置于该第一金属片和该第二金属片之间，且与二者所在平面平行。该馈入端垂直于该第一金属片所在平面，且直接与该第一金属片电性连接；该接地端垂直于该第一金属片所在平面，且直接与该第一金属片电性连接；该第一辐射体包括依次连接的第一辐射段、第二辐射段及第三辐射段；该第二辐射体包括依次连接的第一连接段、第二连接段及第三连接段，所述第一连接段、所述第二连接段及所述第三连接段位于同一平面，且该平面与该第一辐射体所在平面相同，该第一连接段及该第三连接段均为直条片状，且延伸方向在同一直线上，该第一连接段连接于该第一金属片，该第三连接段连接于该第二金属片。

一种无线通信装置，包括基板及天线结构，该基板包括信号馈入点和接地点，该天线结构设于该基板上，该馈入端与该信号馈入点电连接，该接地端与该接地点电连接，该天线结构包括馈入端、接地端、第一金属片、第二金属片、第一辐射体、第二辐射体及匹配电路，该馈入端一端电性连接于该匹配电路，另一端电性连接于该第一金属片，该第一金属片与该接地端电性连接，该第二金属片通过该第一辐射体和该第二辐射体连接于该第一金属片；所述第一金属片、该第一辐射体、该第二金属片及该第二辐射体构成一回圈结构天线。所述第一金属片为该无线通信装置壳体的一部分，且所述第一金属片所在平面平行于所述第二金属片所在平面。该基板设置于该第一金属片和该第二金属片之间，且与二者所在平面平行。该馈入端垂直于该第一金属片所在平面，且直接与该第一金属片电性连接；该接地端垂直于该第一金属片所在平面，且直接与该第一金属片电性连接；该第一辐射体包括依次连接的第一辐射段、第二辐射段及第三辐射段；该第二辐射体包括依次连接的第一连接段、第二连接段及第三连接段，所述第一连接段、所述第二连接段及所述第三连接段位于同一平面，且该平面与该第一辐射体所在平面相同，该第一连接段及该第三连接段均为直条片状，且延伸方向在同一直线上，该第一连接段连接于该第一金属片，该第三连接段连接于该第二金属片。

所述天线结构将第一金属片与第二金属片通过第一辐射体和第二辐射体连接，以使第一金属片与第二金属片作为天线结构的一部分；同时通过在馈入端与信号馈入点之间增加匹配电路，增加了天线结构工作频段，使该天线结构工作于多个频段。

附图说明

图1为本发明较佳实施方式的天线结构的立体组装图；

图2为图1所示的天线结构的另一视角的立体组装图；

图3为图1所示的天线结构的匹配电路示意图；

图4为图1所示的天线结构在匹配电路的电容的电容值为2.3pF时的回波损耗示意图；

图5为图1所示的天线结构在匹配电路的电容的电容值为2.3pF时的天线效率示意图；

图6为图1所示的天线结构在匹配电路的电容的电容值为7pF时的回波损耗示意图；

图7为图6所示的天线结构在匹配电路的电容的电容值为7pF时的天线效率示意图。

主要元件符号说明

天线结构 20

无线通信装置 100

基板 10

净空区 12

信号馈入点 14

接地点 16

馈入端 21

接地端 22

第一金属片 23

第二金属片 24

第一辐射体 25

第一辐射段 251

第二辐射段 252

第三辐射段 253

第二辐射体 26

第一连接段 261

第二连接段 262

第三连接段 263

匹配电路 200

第一电感 L1

第二电感 L2

电容 C

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及图2，本发明之较佳实施方式提供一种天线结构20，其应用于移动电话等无线通信装置100中。

该无线通信装置100包括基板10，该基板10可为一印刷电路板(Printed CircuitBoard，PCB)，其上设置一净空区12。在本实施方式中该净空区12形成于基板10的一端。该净空区12指基板10上无导体存在的区域，用以防止外在环境中电子组件如电池、振动器、喇叭、电荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)等对天线结构20产生干扰，造成其工作频率偏移或辐射效率变低。该基板10上设置一位于该净空区12内的信号馈入点14和接地点16，该信号馈入点14向天线结构20馈入电流并通过接地点16接地形成电流回路。

该天线结构20包括馈入端21、接地端22、第一金属片23、第二金属片24、第一辐射体25以及第二辐射体26。

请结合参阅图3，该馈入端21通过一匹配电路200与信号馈入点14连接，以为所述天线结构20馈入信号。在本实施方式中，该馈入端21为条状片体，其垂直于基板10并电性连接于信号馈入点14。

该匹配电路200用于调整该天线结构20的阻抗匹配，该匹配电路200包括第一电感L1、第二电感L2以及电容C，该电容C与第一电感L1串连接于信号馈入点14与天线结构20之间，该第二电感L2一端电性连接于第一电感L1与天线结构20之间的节点，另一端接地。该电容C的电容值可改变，可以为可变电容或加入切换电路，通过切换电路切换不同的电容，从而连接不同的电容值。在本实施方式中，该第一电感L1的电感值为2nH，该第二电感L2的电感值为68nH，该电容C的取值在2.3pF和7pF之间。

该接地端22通过设置在基板10上的接地点16接地处理，以使所述天线结构20形成电流回路。

该第一金属片23及第二金属片24为所述无线通信装置100的壳体的一部分，用于作为所述天线结构20的一部分。该第一金属片23及第二金属片24设置在净空区12的两侧，该第一金属片23电性连接于馈入端21及接地端22，该第一金属片23及第二金属片24的两端分别通过第一辐射体25及第二辐射体26连接以形成一回圈结构天线。具体地，该第一金属片23和第二金属片24均呈矩形片状，且平行于基板10。该第一金属片23朝向基板10的表面电性连接于馈入端21及接地端22。

该第一辐射体25一端连接于第一金属片23靠近馈入端21的一端，另一端连接于第二金属片24的一端。该第一辐射体25包括依次连接的第一辐射段251、第二辐射段252及第三辐射段253。所述第一辐射段251、第二辐射段252及第三辐射段253均位于一垂直于基板10的平面。该第一辐射段251及第三辐射段253均为直条片状，且延伸方向在同一直线上。该第一辐射段251垂直连接于第一金属片23，该第三辐射段253垂直连接于第二金属片24。该第二辐射段252大致呈U形结构。

该第二辐射体26连接于第一金属片23靠近接地端22的一端。该第二辐射体26包括依次连接的第一连接段261、第二连接段262及第三连接段263。所述第一连接段261、第二连接段262及第三连接段263均位于第一辐射体25所在平面。该第一连接段261及第三连接段263均为直条片状，且延伸方向在同一直线上。该第一连接段261连接于第一金属片23，该第三连接段263连接于第二金属片24。该第二连接段262形状为U形结构，且其开口的方向与第二辐射段252的开口方向相互背离。

下面将进一步说明该天线结构20的工作原理，电流从信号馈入点14馈入，经过匹配电路200后再由馈入端21馈入到第一金属片23、第一辐射体25、第二辐射体26及第二金属片24，当该匹配电路200的电容C的电容值为2.3pF时，该天线结构20激发出一第一低频模态，将电容C的电容值调整为7pF，该天线结构20激发出一第二低频模态，同时，电流在天线结构20的谐波产生倍频效应，使天线结构20整体激发出一第一高频模态。该第二辐射体26激发出一第二高频模态，该第一辐射体25激发出一第三高频模态。可以理解，该电容C的电容值在实际情况下可以为了得到较佳的阻抗匹配而变化。

在本实施方式中，该第一低频模态使该天线结构20工作于704～746MHz，该第二低频模态使该天线结构20工作于824～960MHz，该第一高频模态、第二高频模态及第三高频模态使该天线结构20工作于1710～2690MHz。

请参阅图4，所示为本实施方式天线结构20在电容C的电容值为2.3pF时的回波损耗示意图。由图4可以看出，该天线结构20于频段低频704～746MHz及高频1710～2690MHz下均可满足天线设计要求。图5为图4所示天线结构20的天线效率示意图，由图5可以看出，该天线结构20于频段低频704～960MHz的天线效率介于60％～68％，高频1710～2170MHz的天线效率介于52％～76％,符合天线设计要求。

请参阅图6，所示为本实施方式天线结构20在电容C的电容值为7pF时的回波损耗示意图。由图6可以看出，该天线结构20于频段低频824～960MHz及高频1710～2170MHz下均可满足天线设计要求。图7为图6所示天线结构20的天线效率示意图，由图7可以看出，该天线结构20于频段低频824～960MHz的天线效率介于70％～79％，高频1710～2170MHz的天线效率介于47％～79％,符合天线设计要求。

通过调节第一辐射体25及第二辐射体26的长度，可以相应调节第二、第三高频谐振模态的工作频率。具体为，当该第一辐射体25在平行于第一金属片23方向上的长度减短时，天线结构20在第三高频模态上的工作频率将上升；当该第二辐射体26在平行于第一金属片23方向上的长度减短时，该天线结构20在第二、第三高频模态上的工作频率将上升。

本发明的天线结构20将第一金属片23与第二金属片24通过第一辐射体25和第二辐射体26连接，以使第一金属片23与第二金属片24作为天线结构20的一部分；同时通过在馈入端21与信号馈入点14之间增加匹配电路200，增加了天线结构20工作频段，使该天线结构20工作于多个频段。

Claims (8)

1.一种天线结构，应用于无线通信装置中，该无线通信装置包括基板；该天线结构包括馈入端、接地端、第一金属片、第二金属片、第一辐射体、第二辐射体及匹配电路，其特征在于：该馈入端电性连接于该匹配电路与该第一金属片之间，该第一金属片与该接地端电性连接，该第二金属片通过该第一辐射体和该第二辐射体连接于该第一金属片；所述第一金属片、该第一辐射体、该第二金属片及该第二辐射体构成一回圈结构天线，所述第一金属片为该无线通信装置壳体的一部分，且所述第一金属片所在平面平行于所述第二金属片所在平面，该基板设置于该第一金属片和该第二金属片之间，且与二者所在平面平行；该馈入端垂直于该第一金属片所在平面，且直接与该第一金属片电性连接；该接地端垂直于该第一金属片所在平面，且直接与该第一金属片电性连接；该第一辐射体包括依次连接的第一辐射段、第二辐射段及第三辐射段；该第二辐射体包括依次连接的第一连接段、第二连接段及第三连接段，所述第一连接段、所述第二连接段及所述第三连接段位于同一平面，且该平面与该第一辐射体所在平面相同，该第一连接段及该第三连接段均为直条片状，且延伸方向在同一直线上，该第一连接段连接于该第一金属片，该第三连接段连接于该第二金属片。

2.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：所述第二金属片为该无线通信装置壳体的一部分，该第一金属片和该第二金属片均为矩形片状，且互相平行。

3.如权利要求2所述的天线结构，其特征在于：该第一辐射体和该第二辐射体位于同一平面，且该平面垂直于该第一金属片。

4.如权利要求3所述的天线结构，其特征在于：该第一辐射体一端连接于该第一金属片靠近该馈入端的一端，该第二辐射体连接于该第一金属片靠近该接地端的一端。

5.如权利要求4所述的天线结构，其特征在于：所述第一辐射段、所述第二辐射段及所述第三辐射段位于同一平面，该第一辐射段及该第三辐射段均为直条片状，且延伸方向在同一直线上，该第一辐射段连接于该第一金属片，该第三辐射段连接于该第二金属片。

6.如权利要求5所述的天线结构，其特征在于：该第二连接段与该第二辐射段的形状都为U形结构，且其开口的方向相互背离。

7.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：该匹配电路包括电容，根据该电容的不同取值，该天线结构相应激发出一第一低频模态或者一第二低频模态。

8.一种无线通信装置，包括基板，该基板包括信号馈入点和接地点，其特征在于：该无线通信装置还包括权利要求1～7中任一项所述天线结构，该天线结构设于该基板上，该馈入端与该信号馈入点电连接，该接地端与该接地点电连接。