CN104810613B

CN104810613B - 一种终端天线结构和终端

Info

Publication number: CN104810613B
Application number: CN201410038405.4A
Authority: CN
Inventors: 姜林涛; 范毅; 兰尧; 戚捷
Original assignee: Huawei Device Dongguan Co Ltd
Current assignee: Huawei Device Co Ltd
Priority date: 2014-01-26
Filing date: 2014-01-26
Publication date: 2018-06-26
Anticipated expiration: 2034-01-26
Also published as: EP2922139A1; JP2016509441A; EP2922139A4; JP5911660B2; WO2015109829A1; CN104810613A

Abstract

本发明实施例公开了一种终端天线结构，包括：金属板覆盖在介质板的上方；介质板上设置有共面波导CPW馈电条和馈电点；所述馈电点设置在馈电条的一端，馈电点与金属板相连接，用于实现CPW馈电条与金属板之间的馈电连接；在金属板上开设有开孔，所述开孔包括第一部分和在第一部分的靠近金属板中心一侧或两侧的第二部分；所述第一部分设置于金属板上对应于CPW馈电条和馈电点的位置；所述第二部分沿第一部分的一侧或两侧延伸形成至少两个缝隙。本发明实施例还提供一种终端。本发明实施例所述的天线结构能够覆盖整个LTE的频段，且具有较高的效率，满足LTE全频段的性能要求。

Description

一种终端天线结构和终端

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种终端天线结构和终端。

背景技术

随着移动通讯技术的迅猛发展，终端产品的功能越来越多样化且复杂化，对终端天线的要求也越来越苛刻和严格。现今，终端产品的集成度不断提高，要求在同一款终端产品里同时实现第二代移动通讯技术（Second Generation，2G）、第三代移动通讯技术（ThirdGeneration，3G）以及第四代移动通讯技术（Fourth Generation，4G）的长期演进（LongTerm Evolution，LTE）等，这就使得对天线的带宽和性能的要求越来越高。因此，需要宽频带、高效率的天线来满足终端产品的需求。

目前，4G LTE产品已经开始商用，一些终端产品也开始要求支持LTE频段。由于LTE频段的带宽比以往的2G和3G的频段宽很多（例如，791～960MHz，1400～1500MHz，1710～2690MHz），使得常规天线很难满足这个带宽的要求。同时，LTE还要求天线的效率不能太低（例如，低频至少要达到35%以上，高频至少要达到45%以上）。

因此，如何实现一种能够覆盖整个LTE的频段且效率又高的天线，是本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种终端天线结构和终端，该天线结构能够覆盖整个LTE的频段，且具有较高的效率，满足LTE全频段的性能要求。

第一方面，提供一种终端天线结构，所述天线结构包括：介质板、金属板、共面波导CPW馈电条及馈电点；

所述金属板覆盖在所述介质板上；

所述介质板上设置有共面波导CPW馈电条和馈电点；所述馈电点设置在所述馈电条的一端，所述馈电点与所述金属板相连接，用于实现所述CPW馈电条与金属板之间的馈电连接；

在所述金属板上开设有开孔，所述开孔包括第一部分和第二部分，所述第二部分设置于所述第一部分的靠近所述金属板中心一侧或所述第一部分的两侧；

所述第一部分设置于所述金属板上对应于所述CPW馈电条和所述馈电点的位置；所述第二部分沿所述第一部分的所述一侧或两侧延伸形成至少两个缝隙。

在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述第一部分的尺寸略大于所述CPW馈电条和所述馈电点的尺寸。

结合第一方面和第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述缝隙为M边形，其中，M为不小于3的整数。

结合第一方面和第一方面的上述任何一种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述CPW馈电条平行或垂直于所述介质板的长边，或者与所述长边设置一定角度。

结合第一方面和第一方面的上述任何一种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述CPW馈电条为：直线形、T形、L形、F形、U形、或E形。

第二方面，提供一种终端，所述终端包括壳体和天线结构，所述天线结构固定于所述壳体内，所述天线结构包括：介质板、金属板、共面波导CPW馈电条及馈电点；

所述金属板覆盖在所述介质板上；

在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述开孔的第一部分的尺寸略大于所述CPW馈电条和所述馈电点的尺寸。

结合第二方面和第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述缝隙为M边形，其中，M为不小于3的整数。

结合第二方面和第二方面的上述任何一种可能的实现方式，在第二方面的第三种可能的实现方式中，所述CPW馈电条平行或垂直于所述介质板的长边，或者与所述长边设置一定角度。

结合第二方面和第二方面的上述任何一种可能的实现方式，在第二方面的第四种可能的实现方式中，所述CPW馈电条为：直线形、T形、L形、F形、U形、或E形。

与现有技术相比，本发明实施例所述终端天线结构，在所述金属板上开设有开孔，所述开孔的第二部分沿其第一部分的一侧或两侧延伸形成至少两个缝隙，由此构成了分布在CPW馈电条一侧和/或两侧的两块或两块以上的缝隙结构。

本发明实施例中，该缝隙结构分布在所述CPW馈电条的一侧或两侧，金属板为所述天线结构的主辐射体，使得CPW馈电条金属板上激励起电流，产生高频谐振；同时，CPW馈电条给分布在其一侧或两侧的各缝隙结构馈电，产生低频谐振，由此实现宽带辐射，使得该缝隙天线结构能够覆盖整个LTE的频段；并且，所述缝隙结构能够通过分布参数加载来改善该缝隙天线结构的高低频性能，使得该缝隙天线结构具有较高的效率，满足LTE全频段的性能要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一的终端天线的结构图；

图2为本发明实施例二的终端天线的结构图；

图3为对图1所示终端天线结构仿真得到的端口反射系数曲线图；

图4为本发明实施例三的终端天线的结构图；

图5为本发明实施例四的终端天线的结构图；

图6为本发明实施例五的终端天线的结构图；

图7为本发明实施例六的终端天线的结构图；

图8为本发明实施例七的终端天线的结构图；

图9为本发明实施例八的终端天线的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

参照图1，为本发明实施例一的终端天线的结构图。如图1所示，所述天线结构包括：介质板10和金属板20、共面波导（Coplanar Waveguide，CPW）馈电条101及馈电点102。

所述金属板20覆盖在所述介质板10的上方。具体的，所述金属板20放置在所述介质板10的上方，覆盖所述介质板10。

所述介质板10上设置有CPW馈电条101和馈电点102；所述馈电点102设置在所述馈电条101的一端，所述馈电点102与所述金属板20相连接，用于实现所述CPW馈电条101与金属板20之间的馈电连接。

在所述金属板20上开设有开孔。所述开孔包括第一部分201和在所述第一部分201的靠近所述金属板20中心一侧或所述第一部分201的两侧的第二部分202。

所述第一部分201设置于所述金属板20上对应于所述CPW馈电条101和所述馈电点102的位置；所述第二部分202沿所述第一部分201的所述一侧或两侧延伸形成至少两个缝隙。

结合图1所示，所述开孔的第一部分201正对所述CPW馈电条101和馈电点102所在的位置处。所述开孔的第一部分201的尺寸略大于所述CPW馈电条101和所述馈电点102的尺寸，使得通过所述第一部分201，设置在介质板10上的所述CPW馈电条101和馈电点102正好完全穿过所述金属板20裸露出来。

如图1所示，本发明实施例一所述天线结构中，开孔的所述第二部分202位于所述第一部分201的靠近所述金属板20中心的一侧，由此使得，所述第二部分202沿所述第一部分201的所述一侧延伸形成至少两个缝隙。具体的，通过所述第二部分202，使得在所述CPW馈电条101的一侧或两侧构成至少两个缝隙。

需要说明的是，所述开孔的第一部分201和第二部分202相连通。

结合图1所示，在所述金属板20上，所述开孔的第二部分202位于所述第一部分201的一侧，具体的，所述第二部分202构成两个矩形的缺口，如图1中①和②标示区域所示。通过所述开孔的第一部分201，使得所述介质板10上设置的CPW馈电条101和馈电点102穿过所述金属板20裸露出来。再通过设置在所述第一部分201的一侧的第二部分202构成的两个缺口，使得所述两个缺口映射到所述介质板10上的部分也裸露出来，同时，挖去两个缺口后，所述金属板20上剩余下的部分与所述CPW馈电条101之间形成两个缝隙，分别如图1中①和②标注所示。

需要说明的是，结合图1所示，图中带有斜线标示的区域即为裸露出来的介质板10和CPW馈电条101，该介质板10的其余部分被所述金属板20遮挡，图中未示出。

需要说明的是，所述金属板20为导体平面。该导体平面可以采用具有良好连通性的导体制成，例如铜皮、铜箔等。由此使得，该导体平面作为所述缝隙天线的接地层，简称地。

需要说明的是，在实际应用中，开孔的所述第二部分202还可以位于所述第一部分201的两侧，由此使得，所述第二部分202沿所述第一部分201的所述两侧延伸形成至少两个缝隙。

进一步的，所述第二部分202沿所述第一部分201的所述一侧或两侧延伸形成的缝隙的数目可以根据实际的需要具体设定。例如，可以形成两个以上的缝隙，例如三个、四个、甚至于更多。

参照图2，为本发明实施例二所述的终端天线的结构图。图2中以在所述CPW馈电条101的一侧形成三块缝隙为例（如图2中①②③标示区域所示）进行说明。

在实际应用中，在所述CPW馈电条101的一侧或两侧构成多少块缝隙可以根据实际的需要具体设定，本发明实施例所述的终端天线结构并不对此进行具体的限定。需要说明的是，每个缝隙结构对应一个波长，增加缝隙的数目，可以增加终端天线结构的低频谐振点，换言之，缝隙的数目越多，该终端天线结构的谐振频率越低，则该终端天线结构能够实现的带宽越宽。但是，由于天线的体积有限，该缝隙的数目也不能无限增多，因此需要在实际设定时找到平衡点，根据实际情况合理设定需要的缝隙的数目。

图1所示终端天线结构，该天线结构可以固定在终端的壳体内，接收终端发送的能量，并传输至金属板20，通过所述馈电点102将能量传输至所述CPW馈电条101，实现给所述终端天线结构馈电。

本发明实施例中，所述终端天线结构采用CPW馈电形式加缝隙结构，首先是因为CPW馈电形式具有宽带特性，其次是在数据卡天线的布局中，采用CPW馈电形式的终端天线可以有效的减小天线尺寸。

对于图1所示的缝隙结构，该类缝隙分布在CPW馈电条101的同侧，主要起到通过分布参数加载的方式改善该终端天线的高低频性能的作用。其中，靠近所述馈电点102的缝隙主要用于调谐终端天线的高频性能，而靠近所述CPW馈电条101末端的缝隙主要用来调谐终端天线的低频性能。由此，通过在所述CPW馈电条101的一侧开设缺口，形成两个或多个缝隙来配合使用，能够使得该缝隙天线具有较宽的带宽。

具体的，本发明实施例中，在所述金属板20上，通过在金属板20上开设开孔，该开孔的第二部分构成分布在所述CPW馈电条101一侧的两块或两块以上的缝隙结构。本发明实施例一中，该缝隙结构分布在所述CPW馈电条101的一侧，所述金属板20为所述终端天线的主辐射体，使得CPW馈电条101在周边金属（即为金属板20）上激励起电流，产生高频谐振；同时，CPW馈电条101给分布在其一侧的各缝隙结构馈电，产生低频谐振，由此实现宽带辐射，使得该终端天线能够覆盖整个LTE的频段；并且，所述缝隙结构能够通过分布参数加载来改善该终端天线的高低频性能，使得该终端天线具有较高的效率，满足LTE全频段的性能要求。

参照图3，为对图1所示终端天线结构仿真得到的端口反射系数曲线图。如图3所示，其横坐标为该终端天线结构的工作频段（单位为GHz），其纵坐标为该终端天线结构的端口反射系数（单位为dBa）。在实际应用中，一般情况下，如果终端天线结构在特定的工作频段内其端口反射系数低于－4dBa，则认为该终端天线结构满足该工作频段内的性能要求。

结合图3所示，可见，本发明实施例一所述终端天线结构，能够在整个LTE的工作频段范围内满足端口反射系数低于－4dBa的要求，由此可见，通过仿真的方式可以证明本发明实施例所述终端天线结构能够实现宽带辐射，覆盖整个LTE的频段（791MHz～2690MHz），且具有较高的效率，满足LTE全频段的性能要求。

进一步的，前述实施例一和实施例二均是以所述第二部分202为矩形缺口，从而形成矩形缝隙为例进行说明。在实际应用中，并不需要对第二部分202构成的缝隙的具体形状进行限定，可以根据实际的需要具体确定。

如图4所示，为本发明实施例三所述的终端天线的结构图。图4所示中，所述第二部分202在靠近所述CPW馈电条101末端的位置处构成的缝隙呈梯形。当然在本发明其他实施例中，所述缝隙还可以为三角形、圆形或多边形等。具体的，通过对所述第二部分202的形状的设定，可以使得所述缝隙呈M边形，其中，M为不小于3的整数。

进一步的，前述实施例中，所述CPW馈电条101为宽度均匀的微带线，在本发明其他实施例中，所述CPW馈电条101的宽度可以不均匀。

具体的，所述CPW馈电条101可以包括：至少一个金属线的组合；其中，每个所述金属线可以为任意的N边形，N为不小于3的整数。

例如，所述CPW馈电条101可以包括一个矩形金属线和一个六边形金属线，所述CPW馈电条101由所述矩形金属线和六边形金属线组合而成。

需要说明的是，所述CPW馈电条101可以包括：至少一个金属线顺次连接构成。

参照图5，为本发明实施例四所述的终端天线的结构图。如图5所示，所述CPW馈电条101包括第一金属线1011和第二金属线1012。所述第一金属线1011和第二金属线1012相连接，且所述第一金属线1011和第二金属线1012的宽度不相同。

当然，图5仅仅是一个示例，在本发明其他实施例中，所述CPW馈电条101可以由至少两个馈电条顺次连接构成，且所述至少两个馈电条的宽度不完全相同或者是形状不完全相同。通过改变所述CPW馈电条101的宽度能够调节终端天线的阻抗特性，进而调节终端天线的工作频率。

进一步的，前述实施例中，所述第二部分202均是在所述第一部分201的靠近所述金属板20中心的一侧位置处，从而在CPW馈电条101的一侧形成两个或多个缝隙结构。在实际应用中，也可以所述第二部分202还可以在所述第一部分201的两侧位置处，从而在所述CPW馈电条101的两侧均形成缝隙结构。

参照图6，为本发明实施例五所述的终端天线的结构图。如图6所示，所述第二部分202位于所述第一部分201的两侧位置处，使得所述第二部分202沿所述第一部分201的所述两侧延伸形成至少两个缝隙。

具体的，如图6所示，通过所述第二部分202，在所述CPW馈电条101的两侧均形成缝隙结构（如图6中①②③标示区域所示）。

需要说明的是，图1所示实施例一中，对于所述CPW馈电条101，是在设置有馈电点102的一侧构成缝隙结构的。在本发明其他实施例中，对于所述CPW馈电条101，还可以在所述馈电点102的对侧（即为未设置所述馈电点102的一侧）构成缝隙结构。当然，在其他实施例中，还可以在所述CPW馈电条101的两侧均构成缝隙结构。而且，在每侧构成缝隙的数目也不需要限定，可以根据实际需要具体设定。而缝隙所在的位置，即为在CPW馈电条101的哪一侧可以根据实际的需要具体设定，一般由所述终端天线结构的形状和外形尺寸来决定。

进一步的，前述实施例中，所述CPW馈电条101为直线型，在本发明其他实施例中，所述CPW馈电101的形状可以有多种变形。

参照图7和图8，分别为本发明实施例六和七所述的终端天线的结构图，如图7所示，实施例六中，所述CPW馈电条101在顶端增加了调谐枝节，构成弯折型（或者说是L型）结构。如图8所示，实施例七中，所述CPW馈电条101在中间增加了调谐枝节，构成T型结构。实施例六和七中，通过对所述CPW馈电条101增加调谐枝节，可以有效的改善该终端天线结构的中间频段，实现终端天线结构的宽频带。

当然，实施例六和七中，只是给出了CPW馈电条101的两种具体的变形结构，在本发明其他实施例中，该CPW馈电条101还可以有其他的变形，例如F型，E型等。在此本发明实施例不做具体限定。

进一步的，前述各实施例中，所述馈电条101均是垂直于所述介质板10的长边设置在所述介质板10上，在本发明其他实施例中，所述馈电条101的位置和设置方向不定。参照如9，为本发明实施例八所述的终端天线的结构图。如图9所示，所述馈电条101平行于所述介质板10的长边设置在所述介质板10上。当然，在实际应用中，所述馈电条101还可以与所述介质板10的长边成一定角度设置在所述介质板10上。

通常，本发明实施例所述电子设备可以包括台式机、笔记本电脑、个人掌上电脑（Personal Digital Assistant，PAD）、家庭网关、电源插座等待接口的电子设备。所述连接器30可以为通用串行总线（Universal Serial Bus，USB）连接头、金属弹片、或其他自定义的连接器等。本发明实施例中并不对连接器30的具体实现进行限制，任何能够与电子设备对接且实现能量传输的连接器均可以用于本发明实施例所述的终端天线来实现本发明的发明目的。

对应于前述各实施例所述的终端天线，本发明实施例还提供一种终端，所述终端包括壳体和天线结构，所述天线结构固定于所述壳体内。所述天线结构包括：介质板和金属板、共面波导CPW馈电条及馈电点。所述金属板覆盖在所述介质板的上方。

所述介质板上设置有共面波导CPW馈电条和馈电点；所述馈电点设置在所述馈电条的一端，所述馈电点与所述金属板相连接，用于实现所述CPW馈电条与金属板之间的馈电连接。

在所述金属板上开设有开孔，所述开孔包括第一部分和在所述第一部分的靠近所述金属板中心一侧或在所述第一部分的两侧延伸的第二部分。

优选的，所述开孔的第一部分的尺寸略大于所述CPW馈电条和所述馈电点的尺寸。

优选的，所述缝隙为M边形，其中，M为不小于3的整数。

优选的，所述CPW馈电条平行或垂直于所述介质板的长边，或者与所述长边设置一定角度。

优选的，所述CPW馈电条为：直线形、T形、L形、F形、U形、或E形。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种终端天线结构，其特征在于，所述天线结构包括：介质板、金属板、共面波导CPW馈电条及馈电点；

所述金属板设置于所述介质板上；

所述CPW馈电条和馈电点设置于所述介质板上；所述馈电点一端与所述CPW馈电条的一端连接，另一端与所述金属板相连接，用于实现所述CPW馈电条与金属板之间的馈电连接；

所述第一部分设置于所述金属板上对应于所述CPW馈电条和所述馈电点的位置；所述第二部分沿所述第一部分的所述一侧或两侧延伸形成至少两个缝隙；其中，所述CPW馈电条宽度不均匀或形状不规则。

2.根据权利要求1所述的终端天线结构，其特征在于，所述第一部分的尺寸略大于所述CPW馈电条和所述馈电点的尺寸。

3.根据权利要求1所述的终端天线结构，其特征在于，所述缝隙为M边形，其中，M为不小于3的整数。

4.根据权利要求1至3任一项所述的终端天线结构，其特征在于，所述CPW馈电条平行或垂直于所述介质板的长边，或者与所述长边设置一定角度。

5.根据权利要求1至3任一项所述的终端天线结构，其特征在于，所述CPW馈电条为：直线形、T形、L形、F形、U形、或E形。

6.一种终端，其特征在于，所述终端包括壳体和天线结构，所述天线结构固定于所述壳体内，所述天线结构包括：介质板、金属板、共面波导CPW馈电条及馈电点；

所述金属板设置于所述介质板上；

7.根据权利要求6所述的终端，其特征在于，所述开孔的第一部分的尺寸略大于所述CPW馈电条和所述馈电点的尺寸。

8.根据权利要求6所述的终端，其特征在于，所述缝隙为M边形，其中，M为不小于3的整数。

9.根据权利要求6至8任一项所述的终端，其特征在于，所述CPW馈电条平行或垂直于所述介质板的长边，或者与所述长边设置一定角度。

10.根据权利要求6至8任一项所述的终端，其特征在于，所述CPW馈电条为：直线形、T形、L形、F形、U形、或E形。