CN104681929A - 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、至少一接地端、第一辐射段、第一延伸段、第二延伸段、耦合延伸段、第二辐射段和设置于以上部件外围的第一边框；该第一延伸段和该第二延伸段间隔设置，且其各自的一端均与馈入端大致垂直连接，各自的另一端均与第一边框大致垂直连接；该第一辐射段大致垂直连接于该馈入端的一端；该耦合延伸段大致垂直连接至该第一边框，且其部分与第一辐射段平行间隔设置；该第二辐射段大致垂直连接于该接地端与该第一边框之间。本发明还提供一种具有该天线结构的无线通信装置。该天线结构利用无线通信装置的金属边框作为天线结构的一部分，具有较好的辐射效率特性。

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，尤其涉及一种多频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不断进步，无线通信装置呈现轻薄化的发展趋势。金属材质的装置机壳在外观、强度及散热效果等方面均具有较为明显的优势，因此造就了当前金属机壳无线通信装置的蓬勃发展。然而金属机壳容易对天线造成屏蔽效应，影响天线的辐射效率。同时，随着长期演进(Long Term Evolution，LTE)技术的引入，使得天线的频宽需求增加。因此，如何满足多样化的金属外观结构与天线频宽的设计需求，成为目前无线通信装置天线设计面临的一项重要课题。
发明内容
鉴于以上情况，有必要提供一种整合金属壳体的天线结构。
另，还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、至少一接地端、第一辐射段、第一延伸段、第二延伸段、耦合延伸段、第二辐射段和设置于以上部件外围的第一边框；该第一延伸段和该第二延伸段间隔设置，且其各自的一端均与馈入端大致垂直连接，各自的另一端均与第一边框大致垂直连接；该第一辐射段大致垂直连接于该馈入端的一端；该耦合延伸段大致垂直连接至该第一边框，且其部分与第一辐射段平行间隔设置；该第二辐射段大致垂直连接于该接地端与该第一边框之间。
一种无线通信装置，包括设置于其外围的金属边框，该无线通信装置还包括天线结构，该天线结构包括馈入端、至少一接地端、第一辐射段、第一延伸段、第二延伸段、耦合延伸段、第二辐射段和设置于以上部件外围的第一边框；该第一延伸段和该第二延伸段间隔设置，且其各自的一端均与馈入端大致垂直连接，各自的另一端均与第一边框大致垂直连接；该第一辐射段大致垂直连接于该馈入端的一端；该耦合延伸段大致垂直连接至该第一边框，且其部分与第一辐射段平行间隔设置；该第二辐射段大致垂直连接于该接地端与该第一边框之间。
该天线结构及无线通信装置利用无线通信装置的金属边框作为天线结构的一部分，使其具有更好的辐射效率特性。
附图说明
图1为本发明第一实施例的无线通信装置的立体图；
图2为本发明第一实施例的无线通信装置的平面示意图；
图3为图2所示天线结构的回波损耗示意图；
图4为图2所示天线结构的辐射效率示意图；
图5为本发明第二实施例的无线通信装置的平面示意图；
图6为本发明第三实施例的无线通信装置的平面示意图。
主要元件符号说明
天线结构 100、100’
无线通信装置 200
基板 210
净空区 211
馈入端 12
第一接地端 13
第二接地端 14
第一辐射段 15
第一延伸段 151
第二延伸段 152
耦合延伸段 153
沟槽 S1
第二辐射段 16
第一切换电路 171
第二切换电路 172
可变电容 C
金属边框 220
第一边框 221
第二边框 222
隔离缝隙 223
回波损耗曲线 31
辐射效率曲线 41
总效率曲线 42
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
请一并参阅图1和图2，本发明提供一种天线结构100，其应用于移动电话、个人数字助理等无线通信装置200中，用以发送和接收无线通信信号。
该无线通信装置200包括基板210和设置在基板210外围的金属边框220。在本实施例中，该无线通信装置200为智能手机，其整体结构尺寸约为68 × 130 × 7 mm。该基板210为印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)，其上设置净空区211。该净空区211指基板210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）等对所述天线结构100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211尺寸为66 × 8.5 mm，其设置于该基板210的一端。该金属边框220上开设二隔离缝隙223，以将金属边框220分割为第一边框221和第二边框222，其中，该第一边框221作为所述天线结构100的一部分，与该天线结构100的其他辐射段共同形成电流回路。该第一边框221形成于基板210的净空区211的外围，包括长边与大致垂直连接于长边相对两端的二个侧边。在本实施例中，该隔离缝隙223的宽度约为1.5mm。
该天线结构100还包括以下设置于基板210的净空区211上的馈入端12、第一接地端13、第一辐射段15、第一延伸段151、第二延伸段152、耦合延伸段153和第二辐射段16。
该馈入端12与该第一接地端13均为条状片体，且相互平行间隔设置。该馈入端12与该第一接地端13均与所述第一边框221的长边垂直。该馈入端12远离天线第一边框221的长边的一端与该基板210的馈电点（图未示）电性连接，以馈入电流信号。该第一接地端13远离天线第一边框221的长边的一端与该基板210的接地点电性连接。电流信号从该馈入端12馈入，流经该天线结构100，并通过该第一接地端13形成电流回路。
该第一辐射段15为一条状片体，其一端垂直地连接至所述馈入端12靠近所述第一边框221的长边的一端。该第一延伸段151大致呈L形结构，其一端垂直电性连接于所述馈入端12靠近所述第一边框221的长边的一端，且其延伸方向与该第一辐射段15相反，另一端延伸到所述第一边框221的长边并与其电性连接。该第二延伸段152大致呈L形结构，间隔设置于该第一延伸段151的外围。具体的，第二延伸段152的尺寸大于第一延伸段151，一端垂直电性连接于该馈入端12上，另一端延伸到该第一边框221的长边并与其电性连接。
该耦合延伸段153大致呈L形结构，其一端垂直电性连接于所述第一边框221上的长边，另一端平行间隔设置于所述第一辐射段15远离第一边框221上的长边的一侧。该第一辐射段15与该耦合延伸段153上与之平行的一端形成相互耦合的沟槽S1。在本实施例中，该沟槽S1的宽度为0.6mm。
该第二辐射段16为一条状片体，其垂直电性连接于该第一接地端13靠近第一边框221上的长边的一端与该第一边框221的一侧边之间。
下面将进一步说明该天线结构50的工作原理：
电流从该馈入端12馈入，经由该第一辐射段15、第一延伸段151、第二延伸段152、耦合延伸段153以及该第一边框221和该第二辐射段16形成第一电流路径，从而激发低频第一共振模态；经由该第一辐射段15和该耦合延伸段153形成第二电流路径，从而激发高频第一共振模态；经由该第一延伸段151、第一边框221以及该第二辐射段16形成第三电流路径，从而激发高频第二共振模态。在本实施例中，该低频第一共振模态的中心频率约为850MHz，该高频第一共振模态的中心约为1750MHz，该高频第二共振模态的中心频率约为2000MHz。
在本实施例中，该第一辐射段15的长度为10mm，该第一延伸段151的长度为10mm，该第二延伸段152的长度为25mm，该耦合延伸段153的长度为14mm，该第二辐射段16和该第一接地端13的总长度为14mm。请参阅图3，图示为本发明第一实施例所述天线结构100的回波损耗示意图。从图3中的回波损耗曲线31可以看出，本实施例所述天线结构100的有效带宽可涵盖720～960MHz以及1710～2170MHz，且在有效带宽范围内，其回波损耗小于-6dB。
请参阅图4，图示为本发明第一实施例所述天线结构100的辐射效率示意图。从图中辐射效率曲线41和总效率曲线42可以看出，本实施例所述天线结构100在其有效带宽720～960MHz以及1710～2170MHz范围内，其辐射效率和总效率基本保持在-4dB以上，说明该天线结构具有良好的辐射效率特性。
请参阅图5，如图所示为本发明第二实施例的无线通信装置的平面示意图。与第一实施例相比，其不同之处在于：该第二实施例所述的天线结构100’还包括第二接地端14和第一切换电路171，该第二接地端14与该第一接地端13相互平行间隔设置并连接至该第一切换电路171，该第一切换电路171为一连接至地的切换开关，通过该第一切换电路171切换连接该第一接地端13或该第二接地端14，从而使该天线结构100’形成不同的接地路径和电流回路长度，激发不同的共振模态。在本实施例中，当该第一切换电路171连接至该第二接地端14时，其天线等效回路路径较短，可以激发较高频的模态，使该天线结构100的工作频段涵盖2200～2700MHz。
请参阅图6，如图所示为本发明第三实施例的无线通信装置的平面示意图。与第一实施例相比，其不同之处在于：在本实施例中，所述第一接地端13连接至第二切换电路172，该第二切换电路172为一可切换连接至地或通过一可变电容接至地的切换开关，该第一接地端13通过该第二切换电路172可以切换至接地或连接至一可变电容C，该可变电容C连接至地，通过调整该可变电容C的容值来改变该天线结构100的对地电容的大小，从而实现天线工作频段的调节。仿真结果表明：接地电容值愈小，该天线结构高频第二模态的共振中心频率越高。因此，可以通过调节该接地电容的容值大小，让该天线结构100的高频第二模态工作频段涵盖到2200～2700MHz。
可以理解，在另一实施例中，第二切换电路172亦可应用于天线结构100’中，此时，第一接地端13与第二接地端14均通过一第二切换电路172接地。在使用时，第一接地端13与第二接地端14其中之一可以通过第二切换电路172直接接地或者通过可变电容C接地。
本发明所提供的天线结构100、100’将所述无线通信装置200的第一边框221作为该天线结构100、100’的一部分，使得该天线结构100、100’具有更好的辐射效率特性；同时，通过在该天线结构100、100’的第一接地端13和第二接地端14串接第一切换电路171或第二切换电路172，以切换不同的接地路径或通过可变电容接地，进一步拓宽了该天线结构100、100’的频带范围。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非是对本发明作任何形式上的限定。另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (9)

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，其特征在于：该天线结构还包括至少一接地端、第一辐射段、第一延伸段、第二延伸段、耦合延伸段、第二辐射段和设置于以上部件外围的第一边框；该第一延伸段和该第二延伸段间隔设置，且其各自的一端均与馈入端大致垂直连接，各自的另一端均与第一边框大致垂直连接；该第一辐射段大致垂直连接于该馈入端的一端；该耦合延伸段大致垂直连接至该第一边框，且其部分与第一辐射段平行间隔设置；该第二辐射段大致垂直连接于该接地端与该第一边框之间。
2.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：所述第一延伸段和第二延伸段均呈L形结构，二者均连接于所述馈入端的同一侧，第二延伸段设置于第一延伸段的外围。
3.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：所述耦合延伸段呈L形结构，其与该第一辐射段平行间隔设置的部分与第一辐射段之间形成一耦合沟槽。
4.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：所述天线结构还包括切换电路，所述至少一接地端包括平行间隔设置的第一接地端和第二接地端，该第一接地端和该第二接地端其中之一通过该切换电路接地，以调节天线结构接地路径的长度。
5.如权利要求4所述的天线结构，其特征在于：所述切换电路为一连接至地的切换开关。
6.如权利要求4所述的天线结构，其特征在于：所述切换电路为可切换连接至地或通过一可变电容接地的切换开关。
7.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：所述第一边框为所述无线通信装置金属边框的一部分。
8.一种无线通信装置，包括设置于其外围的金属边框，其特征在于：该无线通信装置还包括如权利要求1-8任一项所述的天线结构，天线结构的第一边框为金属边框的一部分。
9.如权利要求8所述的无线通信装置，其特征在于：所述金属边框还包括第二边框，该第二边框与所述第一边框之间间隔形成隔离缝隙。
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