CN104953276A - 一种通讯电子设备及其天线装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通讯电子设备及其天线装置，所述天线装置包括：用于收发无线信号的天线单元；相对设置的第一金属部件以及第二金属部件；其中，所述第一金属部件与第二金属部件之间存在辐射缝隙，所述天线单元的馈点设置在所述缝隙内。所述天线装置采用所述第一金属部件以及第二金属部件之间的辐射缝隙作为天线的辐射体，提高了天线装置的辐射效率。所述第一金属部件以及第二金属部件可以为所述通讯电子设备的金属结构，无需对通讯电子设备额外的增加部件结构，在不增加空间体积的同时提高了天线装置的辐射效率。

Description

一种通讯电子设备及其天线装置

技术领域

本发明涉及通讯技术领域，更具体地说，涉及一种通讯电子设备及其天线装置。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本申请的实施方式提供背景或上下文。此处的描述可包括可以探究的概念，但不一定是之前已经想到或者已经探究的概念。因此，除非在此指出，否则在本部分中描述的内容对于本申请的说明书和权利要求书而言不是现有技术，并且并不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线输送到天线，由天线装置以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后，由天线接下来，并通过馈线输送到无线电接收机。可见，天线装置是通讯设备用于发射和接收电磁波的一个重要无线电设备，没有天线装置就没有无线电通信。

近年来，随着无线通讯技术的不断发展，通讯电子设备功能越来越强大，如智能手机、智能手表等，集成化越来越高，导致通讯电子设备的体积越来越小，用于设计天线装置的空间越来越小，导致天线装置的辐射效率逐渐减小。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种通讯电子设备及其天线装置，提高了天线装置的辐射效率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种天线装置，用于通讯电子设备，该天线装置包括：

用于收发无线信号的天线单元；

相对设置的第一金属部件以及第二金属部件；

其中，所述第一金属部件与第二金属部件之间存在辐射缝隙，所述天线单元的馈点设置在所述缝隙内。

优选的，在上述天线装置中，所述第一金属部件为包围所述通讯电子设备的外壳的金属环，所述第二金属部件为所述通讯电子设备的控制电路板的PCB板或为所述通讯电子设备的金属加强板。

优选的，在上述天线装置中，还包括：

通过所述馈点与所述第一金属部件连接的匹配电路，所述匹配电路用于使得所述馈点的阻抗与所述第一金属部件的阻抗实现阻抗匹配。

优选的，在上述天线装置中，所述第二金属部件为包围所述通讯电子设备外壳的金属环，所述第一金属部件为所述通讯电子设备的控制电路板的PCB板或为所述通讯电子设备的金属加强板。

优选的，在上述天线装置中，还包括：

通过所述馈点与所述第二金属部件连接的匹配电路，所述匹配电路用于使得所述馈点的阻抗与所述第二金属部件的阻抗实现阻抗匹配。

优选的，在上述天线装置中，所述馈点设置在所述缝隙的长度延伸方向的设定位置，以所述馈点为分界点，将所述缝隙分为设定长度的高频段辐射缝隙以及设定长度的低频段辐射缝隙。

优选的，在上述天线装置中，所述低频段辐射缝隙的长度70mm-120mm，包括端点值。

优选的，在上述天线装置中，所述高频段辐射缝隙的长度10mm-50mm，包括端点值。

优选的，在上述天线装置中，所述天线单元为偶极子天线结构、或是阵列天线结构、或是PIFA天线结构、或是MONOPOLE天线结构。

优选的，在上述天线装置中，所述天线单元用于收发GSM、CDMA、WCDMA、LTE、GPS以及WIFI中的一种或多种信号。

本发明还提供了一种通讯电子设备，该通讯电子设备包括：上述任一种实施方式所述的天线装置。

优选的，在通讯电子设备中，所述通讯电子设备包括：手机、平板电脑、具有无线通讯功能的智能手表以及具有无线通讯功能的智能眼镜。从上述技术方案可以看出，本发明所提供的用于通讯电子设备的天线装置包括：用于收发无线信号的天线单元；相对设置的第一金属部件以及第二金属部件；其中，所述第一金属部件与第二金属部件之间存在辐射缝隙，所述天线单元的馈点设置在所述缝隙内。所述天线装置采用所述第一金属部件以及第二金属部件之间的辐射缝隙作为天线的辐射体，提高了天线装置的辐射效率。所述第一金属部件以及第二金属部件可以为所述通讯电子设备的金属结构，无需对通讯电子设备额外的增加部件结构，在不增加空间体积的同时提高了天线装置的辐射效率。

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，下面将对实施例或现有技术描述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为本发明实施例提供的一种天线装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种天线装置的匹配电路的电路图。

具体实施方式

正如背景技术所述，随着无线通讯技术的不断发展，通讯电子设备功能越来越强大，如智能手机、智能手表等，集成化越来越高，导致通讯电子设备的体积越来越小，用于设计天线装置的空间越来越小，导致天线装置的辐射效率逐渐减小。

发明人研究发现，为了增加天线装置的辐射效率，一般需要为天线设置辐射体，而为了不增加辐射体额外的增加通讯电子设备的空间体积，最优的实现方式是将采用通讯电子设备的在已有的部件设置所述辐射体。

对于通讯电子设备，如只能手机、平板电脑以及智能手表等，为了保证通讯电子设备的机械强度，通讯电子设备均设置有包围所述外壳的金属环。在所述金属环上设置天线的辐射体可以在不额外增加通讯电子设备的空间体积的同时可以提高天线装置的辐射效率。但是，仅以所述金属环增加天线装置的辐射效率时，一种实现方式是将天线附近的金属环挖空，以减少金属环对天线的影响，这样会导致机械强度降低。另一种实现方式是将金属环局部打断，形成缝隙作为辐射体，但是打通的缝隙在被手握时会被导通，进而导致天线谐振频率的改变，影响天线的性能。

而在其他实施方式中，还可以通讯电子设备的PCB板作为辐射部件，在所述PCB板上设置辐射缝隙，利用所述缝隙产生辐射，作为辐射体。但是，在PCB板上设置辐射缝隙会占用PCB板的面积，不利于电子设备的小型化以及集成。

为了解决上述问题，可以通过通讯电子设备的两个金属部件自然存在的空间缝隙作为辐射缝隙，即将所述空间缝隙作为天线的辐射主体，以提高天线装置的辐射效率，且通过对空间缝隙的大小的控制来控制天线的辐射频率，无需改变所述金属部件自身结构，不会对通讯电子设备的其他性能产生影响。

以上是本申请的核心思想，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、完整地描述，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做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。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示装置结构的示意图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及高度的三维空间尺寸。

实施例一

基于上述研究，本实施例提供了一种天线装置，该天线装置包括：

用于收发无线信号的天线单元；

相对设置的第一金属部件以及第二金属部件；

其中，所述第一金属部件与第二金属部件之间存在辐射缝隙，所述天线单元的馈点设置在所述缝隙内。

所述天线装置可以用于手机、平板电脑、具有无线通讯功能的智能手表以及具有无线通讯功能的智能眼镜。

所述馈点设置在所述缝隙长度延伸方向的设定位置，可以通过调整所述馈点在所述缝隙内的位置，以所述馈点为分界点，将所述缝隙分为设定长度的高频段辐射缝隙以及低频段的辐射缝隙。

所述天线单元可以为偶极子天线结构、或是阵列天线结构、或是PIFA天线结构、或是MONOPOLE天线结构。所述天线可以接收收发GSM、CDMA、WCDMA、LTE、GPS以及WIFI中的一种或多种信号。可以设置所述高频段辐射缝隙的长度范围为10mm-50mm，包括端点值，用于接收频率大于1.2GHZ的高频无线信号，可以设置所述低频段辐射缝隙的长度范围为70mm-120mm，包括端点值，用于接收频率小于1.2GHZ的低频无线信号。

所述天线装置采用所述第一金属部件以及第二金属部件之间的辐射缝隙作为天线的辐射体，提高了天线装置的辐射效率。所述第一金属部件以及第二金属部件可以为所述通讯电子设备的两个金属结构，以所述两个金属结构之间的缝隙作为辐射缝隙，无需对通讯电子设备额外的增加部件结构，在不增加空间体积的同时提高了天线装置的辐射效率，同时影响通讯电子设备的其他性能。

实施例二

基于上述实施例，本申请实施例提供了另一种天线装置，本实施例以电子设备的金属环作为所述第一金属部件，以所述电子设备的控制电路板的PCB板或是所述电子设备的金属加强板作为所述第二金属部件。

为了增加天线装置的辐射效率与带宽，所述天线装置包括：连接所述馈点与所述第一金属部件的匹配电路，所述匹配电路用于使得所述馈点的阻抗与所述第一金属部件的阻抗实现阻抗匹配。

本实施例以所述金属环作为天线装置的第一金属部件，以所述PCB或是金属加强板作为所述天线装置的第二金属部件，无需额外增加部件即可提高天线装置的辐射效率，不会影响通讯电子设备的其他性能，如不会增加通讯电子设备的机械强度，同时不会增加其体积。

实施例三

基于实施例一，本申请实施例提供了另一种天线装置，本实施例以电子设备的金属环作为所述第二金属部件，以所述电子设备的控制电路板的PCB板或是所述电子设备的金属加强板作为所述第一金属部件。

为了增加天线装置的辐射效率与带宽，所述天线装置包括：连接所述馈点与所述第二金属部件的匹配电路，所述匹配电路用于使得所述馈点的阻抗与所述第二金属部件的阻抗实现阻抗匹配。

本实施例以所述金属环作为天线装置的第二金属部件，以所述PCB或是金属加强板作为所述天线装置的第一金属部件，无需额外增加部件即可提高天线装置的辐射效率，不会影响通讯电子设备的其他性能，如不会增加通讯电子设备的机械强度，同时不会增加其体积。

实施例四

基于上述实施例，本实施例提供了一种天线装置，用于通讯电子设备，参考图1，所述天线装置包括：金属环1、主地面2以及天线单元。其中，所述主地面2可以为上述PCB板或是金属加强板。所述主地面2为通讯电子设备的控制电路或是天线电路实现接地的平面，一般将通讯电子设备的控制电路的PCB板或是通讯电子设备的金属加强板作为主地面2。

所述金属环1可以为上述第一金属部件，所述主地面2为上述第二金属部件；或，所述金属环1可以为上述第二金属部件，所述主地面2为上述第一金属部件。

所述天线单元可以形成在在所述主地面的表面或是设置在所述通讯电子设备的外壳内包围的空间，可以根据不同设计需求，将所述天线单元设置为偶极子天线结构、或是阵列天线结构、或是PIFA天线结构、或是MONOPOLE天线结构。

所述天线单元的馈点C设置在所述金属环1与所述主地面2之间存在的缝隙内，以所述缝隙作为所述馈点的辐射主体。所述金属环1以及主地面以及二者之间的缝隙均为通讯电子设备本身具有的结构，因此，本实施例所述天线装置在不影响通讯电子设备其他性能的同时提高了天线装置的辐射效率。

本实施例直接以通讯电子设备的主地面2作为上述实施例中所述第一金属部件或是第二金属部件，通过接地点A以及接地点B连接所述金属环1以及主地面2，可以实现第一金属部件以及第二金属部件两者的接地需求。

本实施例所述天线装置中，将所述主地面作为所述第一金属部件与第二金属部件中的一个，使得第一金属部件以及第二金属部件的接地设计简单。如果不采用所述主地面2作为所述第一金属部件与第二金属部件中的一个的话，需要再单独设置第一金属部件与第二金属部件的接地，实现方式较为复杂。

一般的天线装置只能工作在二分之一波长或是四分之一波长两种工作模式，而本实施例所述天线单元的馈点设置在所述缝隙内，接地点A与接地点B之间的缝隙分为长度不同的两部分，较长的一部分作为低频辐射缝隙D，较短的一段作为高频辐射缝隙E，可见所述天线装置可以同时工作在二分之一波长与四分之一波长两种工作模式。

通过设置接地点A、接地点B以及馈点C的位置，可设置高频辐射缝隙E的长度与低频辐射缝隙D的长度，进而使得所述天线装置工作相应的高频波段与低频波段。可以设置所述高频段辐射缝隙E的长度范围为10mm-50mm，包括端点值，用于接收频率大于1.2GHZ的高频无线信号，可以设置所述低频段辐射缝隙D的长度范围为70mm-120mm，包括端点值，用于接收频率小于1.2GHZ的低频无线信号。

为了增加天线装置的带宽，并进一步提高天线装置的辐射效率，所述天线装置还包括通过所述馈点C与所述金属连接的匹配电路，所述匹配电路用于实地所述馈点的阻抗与所述金属环的阻抗实现匹配，进而控制所述天线装置的阻抗接近50Ω，用于增加带宽和提高辐射效率。

参考图2，所述匹配电路包括：可变电容C1、可变电容C2、可变电容C3、电感L1、电感L2以及放大器4。其中，电感L1一端通过馈点与天线单元3连接，另一端接地；可变电容C1一端通过馈点与天线单元3连接；可变电容C2一端接地，另一端通过可变电容C1与馈点C连接；放大器4通过电感L2、可变电容C1后与馈点C连接；可变电容C3一端接地，另一端通过电感L2、可变电容C1后与馈点C连接。

在图2所示匹配电路中，可通过改变可变电容C1、可变电容C2以及可变电容C3的大小，来产生不同的匹配电路组合，使得天线单元可以根据不同的工作频率选择相应的匹配电路。其中，电感L1与可变电容C1用于调节天线的低频波段的频率匹配，电感L2、可变电容C2以及可变电容C3用于调节天线的高频波段的频率匹配。

通过上述描述可知，本实施例所述天线装置具有较高的辐射效率以及带宽。

实施例五

基于上述各实施例，本实施例提供了一种通讯电子设备，所述通讯电子设备包括上述实施例任一种实施方式所述的天线装置。

由于所述天线装置以通讯电子设备本身的两个金属部件之间的缝隙作为辐射体，无需额外增加结构件，无需改变所述金属部件的结构，在提高辐射效率的同时，不会影响通讯电子设备的其他性能。

且由于采用所述通讯电子设备本身的两个金属部件之间的缝隙作为辐射体，没有增加结构件，不会增电子设备的空间体积，同时无需额外的材料成本，因此，所述通讯电子设备的制作成本较低。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。申请文件中提及的动词“包括”、“包含”及其词形变化的使用不排除除了申请文件中记载的那些元素或步骤之外的元素或步骤的存在。元素前的冠词“一”或“一个”不排除多个这种元素的存在。

虽然已经参考若干具体实施方式描述了本发明的精神和原理，但是应该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合以进行受益，这种划分仅是为了表述的方便。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。所附权利要求的范围符合最宽泛的解释，从而包含所有这样的修改及等同结构和功能。

Claims (12)

1.一种天线装置，用于通讯电子设备，其特征在于，包括：

用于收发无线信号的天线单元；

相对设置的第一金属部件以及第二金属部件；

其中，所述第一金属部件与第二金属部件之间存在辐射缝隙，所述天线单元的馈点设置在所述缝隙内。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述第一金属部件为包围所述通讯电子设备的外壳的金属环，所述第二金属部件为所述通讯电子设备的控制电路板的PCB板或为所述通讯电子设备的金属加强板。

3.根据权利要求2所述天线装置，其特征在于，还包括：

通过所述馈点与所述第一金属部件连接的匹配电路，所述匹配电路用于使得所述馈点的阻抗与所述第一金属部件的阻抗实现阻抗匹配。

4.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述第二金属部件为包围所述通讯电子设备外壳的金属环，所述第一金属部件为所述通讯电子设备的控制电路板的PCB板或为所述通讯电子设备的金属加强板。

5.根据权利要求4所述天线装置，其特征在于，还包括：

通过所述馈点与所述第二金属部件连接的匹配电路，所述匹配电路用于使得所述馈点的阻抗与所述第二金属部件的阻抗实现阻抗匹配。

6.根据权利要求1所述天线装置，其特征在于，所述馈点设置在所述缝隙的长度延伸方向的设定位置，以所述馈点为分界点，将所述缝隙分为设定长度的高频段辐射缝隙以及设定长度的低频段辐射缝隙。

7.根据权利要求6所述天线装置，其特征在于，所述低频段辐射缝隙的长度70mm-120mm，包括端点值。

8.根据权利要求7所述天线装置，其特征在于，所述高频段辐射缝隙的长度10mm-50mm，包括端点值。

9.根据权利要求1所述天线装置，其特征在于，所述天线单元为偶极子天线结构、或是阵列天线结构、或是PIFA天线结构、或是MONOPOLE天线结构。

10.根据权利要求1所述天线装置，其特征在于，所述天线单元用于收发GSM、CDMA、WCDMA、LTE、GPS以及WIFI中的一种或多种信号。

11.一种通讯电子设备，其特征在于，包括：如权利要求1-10任一项所述的天线装置。

12.根据权利要求11所述的通讯电子设备，其特征在于，所述通讯电子设备包括：手机、平板电脑、具有无线通讯功能的智能手表以及具有无线通讯功能的智能眼镜。