CN104577304B - 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

一种天线结构，应用于无线通信装置中，该天线结构包括馈入端、接地端、第一金属片、第二金属片、辐射体，该馈入端、接地端与该辐射体电性连接，所述第一金属片与第二金属片设置于该辐射体相对的两侧，该辐射体包括第一辐射部、第二辐射部及第三辐射部，该第二辐射部和该第三辐射部与该第一辐射部相连接，并对称地设置在该第一辐射部上，该第一辐射部与该第二金属片电性连接，该第二辐射部和第三辐射部均与第一金属片电性连接，该第一金属片、第二金属片和辐射体构成一环形结构。该无线通信装置通过将壳体的第一金属片和第二金属片作为天线结构的一部分，从而使得该无线通信装置获得多频及宽频的功能。

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及应用该天线结构的无线通信装置。
背景技术
随着无线通信技术的进步，无线通信装置不断朝向轻薄趋势发展，消费者对于产品外观的要求也越来越高。由于金属壳体在外观、机构强度、散热效果等方面具有优势，因此越来越多的厂商设计出具有金属壳体的无线通信装置来满足消费者的需求。但是，金属壳体容易干扰遮蔽设置在其内的天线所辐射的信号，导致内置天线的辐射性能不佳。而且随着4G-LTE(Long Term Evolution，长期演进)技术的不断发展，天线的频宽不断增加。因此，如何利用金属壳体设计出具有较宽频宽的天线，是天线设计面临的一项重要课题。
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，有必要提供一种应用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，该天线结构包括馈入端、接地端、第一金属片、第二金属片、辐射体，该馈入端、接地端与该辐射体电性连接，所述第一金属片与第二金属片设置于该辐射体相对的两侧，该辐射体包括第一辐射部、第二辐射部及第三辐射部，该第二辐射部和该第三辐射部与该第一辐射部相连接，并对称地设置在该第一辐射部上，该第一辐射部与该第二金属片电性连接，该第二辐射部和第三辐射部均与第一金属片电性连接，该第一金属片、第二金属片和辐射体构成一环形结构。
一种无线通信装置，包括壳体和天线结构，该天线结构包括馈入端、接地端、第一金属片、第二金属片、辐射体，该接地端与该辐射体电性连接，所述第一金属片与第二金属片设置于该辐射体相对的两侧，并均与辐射体连接，该辐射体包括第一辐射部、第二辐射部及第三辐射部，该第二辐射部和该第三辐射部与该第一辐射部相连接，并对称地设置在该第一辐射部上，该第一辐射部与该第二金属片电性连接，该第二辐射部和第三辐射部均与第一金属片电性连接，该第一金属片、第二金属片和辐射体构成一环形结构；所述壳体与所述第一金属片形成一第一沟槽，所述壳体与所述第二金属片形成一第二沟槽。
所述天线结构通过辐射体连接第一金属片和第二金属片以使该第一金属片和第二金属片作为天线结构的一部分，使得该天线结构收发多个频段的无线信号，又通过在馈入点和馈入端之间设置匹配电路，拓宽了该天线结构的带宽，提高了该天线结构设计的灵活性和适应性。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的无线通信装置的整体示意图。
图2为本发明较佳实施方式的天线结构的立体组装图。
图3为图1所示的天线结构的电路示意图。
图4为图1所示天线结构的分解示意图。
图5为图1所示的天线结构在第一低频模态和第一高频模态时的回波损耗示意图。
图6为图1所示的天线结构在第二低频模态和第二高频模态时的回波损耗示意图。
主要元件符号说明
无线通信装置 100
天线结构 50
基板 10
净空区 12
馈入点 14
接地点 16
馈入端 51
接地端 53
第一金属片 55
第二金属片 57
辐射体 59
第一辐射部 595
主体部 5951
端部 5953
第二辐射部 593
第一延长段 5931
第二延长段 5933
第三延长段 5935
第三辐射部 591
第一辐射段 5911
第二辐射段 5913
第三辐射段 5915
第一沟槽 g1
第二沟槽 g2
电感 L
第一电容 C1
第二电容 C2
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50，其应用于移动电话、个人数字助理等无线通信装置100中，用以发射、接收无线电波以传递、交换无线信号。
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50产生干扰，造成其工作频率偏移或辐射效率变低。在本实施例中，该净空区的尺寸为60× 7.5mm。该净空区12内设置馈入点14和接地点16。该馈入点14用于向该天线结构50馈入电流，该接地点16用于使该天线结构50的电流形成回路。
该天线结构50包括馈入端51、接地端53、第一金属片55、第二金属片57和辐射体59。该无线通信装置100进一步包括壳体70，该壳体与该天线结构50间隔设置。具体地，该壳体70与该第一金属片55之间形成一第一沟槽g1，与该第二金属片57之间形成一第二沟槽g2。在本实施例中，该无线通信装置100的尺寸为64×129×9 mm，该第一沟槽g1的宽度为1mm，该第二沟槽g2的宽度为3mm。
请参阅图3，该馈入端51通过一匹配电路200与馈入点14连接，以为所述天线结构50馈入信号。该匹配电路200用于调整该天线结构50的阻抗匹配，从而调节该天线结构50的低频模态。在本实施例中，该匹配电路200包括电感L、第一电容C1和第二电容C2。该第一电容C1与该电感L串接在该馈入点14和该天线结构50之间。该第二电容C2一端电性连接于该电感L与该天线结构50之间，另一端接地。该第一电容C1为一可变电容，其电容值优选为1.8pF或15pF，该电感L的电感值优选为4.7nH，第二电容C2的电容值优选为1.3pF。
该馈入端51和接地端53设置在该基板10上，且均为条状片体并相互平行间隔设置。该接地端53与该基板10上的接地点16电性连接，以使所述天线结构50的电流由该接地端53流入该接地点16并形成电流回路。
该第一金属片55及第二金属片57为所述无线通信装置100的壳体的一部分，并同时作为该天线结构50的一部分。在本实施例中，该第一金属片55和第二金属片57均为矩形片体，且间隔平行设置在该基板10净空区12相对的两侧。该第一金属片55和第二金属片57分别与该辐射体59电性连接以形成一未封闭的环形结构。
请参阅图4，该辐射体59包括第一辐射部595、第二辐射部593、第三辐射部591、第一连接段594和第二连接段592。该第一辐射部595、第一连接段592和第二连接段594位于与基板10相垂直的平面上，该第二辐射部593和第三辐射部591位于基板10所在的2平面上。
该第一辐射部595包括主体部5951和两个端部5953。该主体部5951为一平直的矩形片体。所述两个端部5953设置于该主体部5951的两端，并分别连接在该第二金属片57的两端。
该第二辐射部593和第三辐射部591均与该第一辐射部595的平面垂直连接，并对称地设置在该第一辐射部595一侧的两端。具体的，第二辐射部593和第三辐射部591连接于主体部5951的与两个端部5953相反的一侧。
该第二辐射部593连接在该接地端53与该接地点16相反的一端，并包括依次连接的第一延长段5931、第二延长段5933和第三延长段5935。具体地，该第一延长段5931与该接地端53垂直连接并朝向远离该馈入端51的方向延伸；该第二延长段5933垂直连接在该第一延长段5931和第三延长段5935之间；该第三延长段5935与第一延长段5931平行设置，并继续向远离该馈入端51的方向延伸，第三延长段5935沿其延伸方向与该主体部5951相连接。
该第三辐射部连接在该馈入端51与该馈入点14相反的一端，并包括依次连接的第一辐射段5911、第二辐射段5913和第三辐射段5915。具体地，该第一辐射段5911与该馈入端51垂直连接并朝向远离该接地端53的方向延伸；该第三辐射段5915与该第一辐射段5911平行设置，并继续朝向远离该接地端53的方向延伸，该第三辐射段5915沿其延伸方向与主体部5951相连接。
该第一连接段594垂直连接在该第二辐射部593的第一延长段5931和该第一金属片55之间。该第二连接段592垂直连接在该第三辐射部591的第一辐射段5911和该第一金属片55之间。
下面将进一步说明该天线结构50的工作原理：
电流从馈入点14馈入，经过匹配电路200后再由馈入端51馈入，第三辐射部591、第一辐射部595、第二金属片57、第二辐射部593、第一沟槽g1、第一金属片55形成1/4λ天线分支从而激发出一第一低频模态；第三辐射部591、第一辐射部595、第一沟槽g1、第二辐射部593形成1/2λ天线分支从而激发出一第二低频模态。当该匹配电路200的第一电容C1电容值约为15pF时，该第一低频模态的中心频率约为800MHZ，第二低频模态的中心频率约为950MHZ；当该匹配电路200的第一电容C1的电容值约为1.8pF时，该第一低频模态的中心频率约为700MHZ，第二低频模态的中心频率约为850MHZ。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。
电流在第三辐射部591、第一辐射部595、第一沟槽g1和第二辐射部593上的谐波产生倍频效应，激发出一第一高频模态和第二高频模态，该电流路径的长度约为120mm,该第一高频模态的中心频率约为1730MHZ，该第二高频模态的中心频率约为1910MHZ；第三辐射部591、主体部5951、第二辐射部593形成1/2λ天线分支从而激发出一第三高频模态，该电流路径的长度约为70mm,该第三高频模态的中心频率约为2200MHZ；第三辐射部591、主体部5951、第二辐射部593、第一连接段594、第二连接段592和第一金属片55形成1/2λ天线分支从而激发出一第四高频模态，该电流路径的长度约为105mm，该第四高频模态的中心频率约为2500MHZ；第一连接段594、第二连接段592和第一金属片55形成1/2λ天线分支从而激发出一第五高频模态，该电流路径的长度约为35mm，该第五高频模态的中心频率约为2630MHZ。
在本实施例中，该第一电容C1电容值约为15pF时，该第一低频模态和第二低频模态使该天线结构50的工作于750~960MHZ之频段；当该第一电容C1的电容值约为1.8pF时，该第一低频模态和第二低频模态使该天线结构50的工作于700～900MHZ之频段；该第一高频模态、第二高频模态、第三高频模态、第四高频模态及第五高频模态使该天线结构50的工作于1710~2710MHZ之频段。由图5及图6可以看出，该天线结构50可收发上述多个频段的无线信号且具有较宽的带宽。
本发明的天线结构50通过辐射体59连接第一金属片55和第二金属片57以将第一金属片55和第二金属片57作为天线结构50的一部分，使得该天线结构50收发多个频段的无线信号；同时通过匹配电路200连接馈入点14与馈入端51，使得该天线结构50具有较宽的带宽，提高了天线设计的灵活性，增强了用户体验。

Claims (8)

1.一种天线结构，应用于无线通信装置中，该天线结构包括馈入端、接地端、第一金属片、第二金属片、辐射体及匹配电路，其特征在于：该馈入端、接地端与该辐射体电性连接，所述第一金属片与第二金属片设置于该辐射体相对的两侧，该辐射体包括第一辐射部、第二辐射部及第三辐射部，该第二辐射部和该第三辐射部均与该第一辐射部的平面垂直连接，并对称地设置在该第一辐射部上，该第一辐射部与该第二金属片电性连接，该第二辐射部和第三辐射部均与第一金属片电性连接，该第一金属片、第二金属片和辐射体构成一环形结构，该第一辐射部包括主体部和两个端部，所述两个端部分别连接在该第二金属片的两端，第一辐射部与该第二金属片所在平面垂直，该匹配电路包括电感、第一电容和第二电容，该第一电容与电感串接于馈入点与天线结构之间，该第二电容一端电性连接于该电感与该天线结构之间，另一端接地，该第一金属片与壳体之间形成第一沟槽；当电流从该馈入点馈入时，电流经过该匹配电路后再由该馈入端馈入，该第三辐射部、该第一辐射部、该第二金属片、该第二辐射部、该第一沟槽、该第一金属片形成第一天线分支从而激发出一第一低频模态；该第三辐射部、该第一辐射部、该第一沟槽、该第二辐射部形成第二天线分支从而激发出一第二低频模态。
2.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：该馈入端与该接地端均为条状片体，且相互平行间隔设置。
3.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：该第二辐射部和该第三辐射部对称地设置在该第一辐射部一侧的两端。
4.如权利要求2所述的天线结构，其特征在于：该第二辐射部包括依次连接的第一延长段、第二延长段和第三延长段，该第一延长段与该接地端垂直连接并朝向远离该馈入端的方向延伸，该第二延长段垂直连接在该第一延长段和第三延长段之间，该第三延长段与该第一延长段平行设置，并继续远离该馈入端的方向延伸。
5.如权利要求4所述的天线结构，其特征在于：该第三辐射部连接在该馈入端与该接地端相反的一端，并包括依次连接的第一辐射段、第二辐射段和第三辐射段，该第一辐射段与该馈入端垂直连接并朝向远离该接地端的方向延伸，该第三辐射段与该第一辐射段平行设置，并继续朝向远离该接地端的方向延伸，该第三辐射段沿其延伸方向与主体部相连接。
6.如权利要求5所述的天线结构，其特征在于：该天线结构进一步包括第一连接段和第二连接段，该第一连接段垂直连接在该第二辐射部的第一延长段和该第一金属片之间，该第二连接段垂直连接在所述第三辐射部的第一辐射段和该第一金属片之间，第二辐射部、第三辐射部所在平面与第一辐射部所在平面平行间隔设置。
7.一种无线通信装置，包括如权利要求1～6中任一项所述的天线结构。
8.如权利要求7所述的无线通信装置，其特征在于：该无线通信装置进一步包括壳体，该壳体与该第一金属片之间间隔形成一第一沟槽，该壳体与该第二金属片之间间隔形成一第二沟槽。
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