CN104681976A - 天线结构及应用该天线结构的无线通信装置 - Google Patents

天线结构及应用该天线结构的无线通信装置 Download PDF

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Abstract

本发明关于一种天线结构及应用该天线结构的无线通信装置，该天线结构包括馈入端、接地端、第一金属片、第二金属片、第一辐射体和第二辐射体，该馈入端与该第一辐射体电性连接，该接地端与该第一金属片电性连接，该第一辐射体和第二辐射体间隔设置，该第一金属片和第二金属片设置于该第二辐射体相对的两端且与该第二辐射体电性连接。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

天线结构及应用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。而且随着长期演进 (Long Term Evolution，LTE)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，有必要提供一种结构简单的多频天线结构。
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、第一辐射体和第二辐射体，该馈入端与该第一辐射体电性连接，该接地端与该第一金属片电性连接，该第一辐射体和第二辐射体间隔设置，该第一金属片和第二金属片设置于该第二辐射体相对的两端且与该第二辐射体电性连接。
一种无线通信装置，包括壳体、天线结构、匹配电路及基板，该天线结构设置在该基板上，该基板设置馈入点，该匹配电路连接在该馈入点与该天线结构之间，该天线结构包括馈入端、接地端、第一金属片、第二金属片、第一辐射体和第二辐射体，该馈入端与该第一辐射体电性连接，该接地端与该第一金属片电性连接，该第一辐射体和第二辐射体与壳体间隔设置，该第一金属片和第二金属片设置于该第二辐射体相对的两端且与该第二辐射体电性连接。
所述天线结构通过将第一辐射体和第二辐射体间隔设置，通过第一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，又通过在馈入点和天线结构之间设置匹配电路，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立体图。
图2为图1所示天线结构的分解示意图。
图3为图1所示的天线结构的匹配电路的电路图。
图4为图1所示的天线结构在第一低频模态时的回波损耗示意图。
图5为图1所示的天线结构在第二低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三低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
馈入端 51
第一辐射体 53
第一连接段 531
耦合段 533
第一辐射段 535
第二辐射体 55
第二辐射段 551
第二连接段 553
第一金属片 57
第一辐射部 571
第二辐射部 573
第二金属片 58
接地端 59
电容 C
第一电感 L1
第二电感 L2
狭槽 g1
第一狭槽 g2
第二狭槽 g3
沟槽 g4
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还包括基板10及壳体30，该壳体30罩设在该基板10的外侧，该天线结构50设置在该基板10上且与该壳体30间隔设置。
该基板10可为一印刷电路板(Printed Circuit Board，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8.2×6.4mm。该净空区12内设置馈入点14，该馈入点14用于向该天线结构50馈入电流。
该天线结构50包括馈入端51、第一辐射体53、第二辐射体55、第一金属片57、第二金属片58和接地端59。
该馈入端51为条状片体，其设置在该基板10上且与该基板10上的馈入点14电性连接，以向所述天线结构50馈入电流。
请参阅图2，该第一辐射体53位于与该基板10相垂直的平面上，其包括第一连接段531、耦合段533和第一辐射段535。该第一连接段531与该馈入端51垂直连接并朝一侧延伸，该耦合段533和第一辐射段535均与该第一连接段531垂直连接并朝向相反的方向延伸以使得该第一辐射体53大致形成一“T”型结构。
该第二辐射体55位于与该基板10相垂直的平面上，且与该第一辐射体53间隔设置。该第二辐射体55包括第二辐射段551和第二连接段553。该第二辐射段551和该耦合段533间隔设置以使得电流由该耦合段533上耦合至该第二辐射段551。该第二连接段553与该第二辐射段551垂直连接以使得该第二辐射体55形成一“T”型结构。
该第一金属片57及第二金属片58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。请参阅图1，该第一金属片57和第二金属片58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57和第二金属片58垂直连接在该第二辐射体55的第二连接段553的两端。该第一金属片57与该壳体30形成一狭槽g1，该第二金属片与该壳体30形成一沟槽g4。在本实施例中，该狭槽g1的宽度为1mm，该沟槽g4的宽度为5mm。
该接地端59连接在该第一金属片57和该壳体30之间，以将该第一金属片57划分为第一辐射部571和第二辐射部573，同时将该狭槽g1划分为第一狭槽g2和第二狭槽g3。该接地端59用于使该天线结构50的电流流入该壳体20以形成回路。
请参阅图3，该无线通信装置进一步包括匹配电路200，该匹配电路200连接在该馈入端51和馈入点14之间，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包括电容C、第一电感L1和第二电感L2。该电容C与该第一电感L1串接在该馈入点14和该天线结构50之间。该第二电感L2一端电性连接于该第一电感L1与该天线结构50之间，另一端接地。该电容C的电容值优选为1.5pF，该第一电感L1的电感值优选为5nH，该第二电感L2为一可变电感，其电感值可取5nH~68nH之间的任意值。
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馈入并流经该耦合段533，由于该第二辐射段551与该耦合段533的距离符合设定要求，电流由该耦合段533耦合至该第二辐射段551。
电流在该第二辐射段551、第二连接段553及第二金属片58上激发出第一低频模态。
当该匹配电路200的第二电感L2的电感值约为10nH时，该第一低频模态的中心频率约为900MHZ；当该第二电感L2的电感值约为13.5nH时，该第一低频模态的中心频率约为850MHZ；当该第二电感L2的电感值约为33nH时，该第一低频模态的中心频率约为700MHZ。可以理解，该第二电感L2的电感值在实际情况下可以为了得到较佳的阻抗匹配而变化。
同时，电流在第二辐射段551、第二连接段553及第二金属片58上产生倍频效应激发出一第一高频模态，该第一高频模态的中心频率约为2050MHZ。
电流在第二辐射部573和第一狭槽g2上激发出一第二高频模态，该第二高频模态的中心频率约1650MHZ；电流在第一辐射段535、第一辐射部571和第一狭槽g2上激发出一第三高频模态，该第三高频模态的中心频率约为1950MHZ。
在本实施例中，该第二电感L2的电感值约为10nH时，该第一低频模态使该天线结构50工作于880～960MHZ之频段；当该第二电感L2的电感值约为13.5nH时，该第二低频模态使该天线结构50工作于824～894MHZ之频段；当该第二电感L2的电感值约为33nH时，该第三低频模态使该天线结构50工作于704～746MHZ；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50工作于1710～2170MHZ之频段。由图4、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通过第二辐射体55连接第一金属片57和第二金属片58以将第一金属片57和第二金属片58作为天线结构50的一部分，并通过接地端59连接第一金属片57和壳体20以将该第一金属片57划分为第一辐射部571和第二辐射部573，从而使得该天线结构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，通过调整匹配电路200以使得该天线结构50在低频频段具有较宽的带宽，提高了天线设计的灵活性，增强了用户体验。

Claims (10)

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、第一辐射体和第二辐射体，其特征在于：该馈入端与该第一辐射体连接，该接地端与该第一金属片连接，该第一辐射体和第二辐射体间隔设置，该第一金属片和第二金属片设置于该第二辐射体相对的两端且与该第二辐射体连接。
2.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：该第一辐射体包括第一连接段，该馈入端与该第一连接段连接。
3.如权利要求2所述的天线结构，其特征在于：该第一辐射体进一步包括耦合段和第一辐射段，该耦合段和第一辐射段均与该第一连接段垂直连接并朝向相反的方向延伸。
4.如权利要求3所述的天线结构，其特征在于：该第二辐射体包括第二辐射段，该第二辐射段与该耦合段间隔设置。
5.如权利要求4所述的天线结构，其特征在于：该第二辐射体进一步包括第二连接段，该第二连接段与该第二辐射段垂直连接，该第一金属片和第二金属片垂直连接在该第二连接段的两端。
6.一种无线通信装置，包括如权利要求1~5中任一项所述的天线结构。
7.如权利要求6所述的无线通信装置，其特征在于：所述无线通信装置进一步包括壳体，该第一金属片、第二金属片与该壳体间隔设置，所述第一金属片与该壳体之间形成一狭槽，所述第二金属片与该壳体之间形成一沟槽。
8.如权利要求7所述的无线通信装置，其特征在于：所述接地端连接在所述第一金属片与该壳体之间。
9.如权利要求8所述的无线通信装置，其特征在于：所述接地端将所述第一金属片划分为第一辐射部和第二辐射部，将所述狭槽划分为第一狭槽和第二狭槽。
10.如权利要求6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匹配电路和基板，该天线结构设置在该基板上，该匹配电路包括第一电感、电容和第二电感，该基板上设置馈入点，该第一电感与电容串接于该馈入点与天线结构之间，该第二电感一端电性连接与该电感与该天线结构之间，另一端接地。
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