CN105024160A - 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、辐射体、延长段、接地段、第一框体及第二框体，该辐射体一端与该馈入端相连接，另一端连接该第二框体，该延长段连接在该辐射体相对该馈入端的一侧，该接地段与该辐射体间隔设置且与该第一框体相连接，该第一框体设置在该馈入端、辐射体、延长段及接地段的一侧且与该第二框体间隔设置。该无线通信装置通过辐射体和接地段与金属边框相连接，从而将金属边框的第一框体和第二框体作为该天线结构的一部分，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。由于金属边框在外观、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边框的无线通信装置来满足消费者的需求。但是，金属边框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，如何利用金属边框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边框设计的具有较宽频宽的天线结构。
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，包括馈入端、辐射体、延长段、接地段、第一框体及第二框体，该辐射体一端与该馈入端相连接，另一端连接该第二框体，该延长段连接在该辐射体相对该馈入端的一侧，该接地段与该辐射体间隔设置且与该第一框体相连接，该第一框体设置在该馈入端、辐射体、延长段及接地段的一侧且与该第二框体间隔设置。
一种无线通信装置，包括基板、设置在该基板周围的金属边框及天线结构，该天线结构设置在该基板上，该天线结构包括馈入端、辐射体、延长段、接地段、第一框体及第二框体，该辐射体一端与该馈入端相连接，另一端连接该第二框体，该延长段连接在该辐射体相对该馈入端的一侧，该接地段与该辐射体间隔设置且与该第一框体相连接，该第一框体设置在该馈入端、辐射体、延长段及接地段的一侧且与该第二框体间隔设置，该第一框体及第二框体为该金属边框的一部分。
该天线结构及无线通信装置通过接地段连接第一框体，辐射体连接第二框体，从而将金属边框的第一框体及第二框体作为天线结构的一部分，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为本发明第一较佳实施例的具有天线结构的无线通信装置的立体图。
图2为图1所示的无线通信装置的平面示意图。
图3为图2所示的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为本发明第二较佳实施例的无线通信装置的平面示意图。
主要元件符号说明
无线通信装置 100、200
基板 10
净空区 12
馈入点 14
接地点 16
金属边框 30
间隙 31
第一框体 33
第二框体 35
第三框体 37
天线结构 50、90
馈入端 51
辐射体 53
辐射段 531
连接段 533
耦合部 55
延长段 57
接地段 59
切换电路 80
可变电感 L
可变电容 C
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，本发明之第一较佳实施例提供一种天线结构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及金属边框30，该天线结构50设置在该基板10上，该金属边框30围设在该基板10周围且与该天线结构50相连接。
该基板10可为一印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)，其上设置净空区12。本实施例中，该无线通信装置100为智能手机，其整体结构尺寸约为68×130×7mm。该净空区12设置在该基板10的一端，该净空区12的尺寸为66×8.5mm。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。该净空区12内设置馈入点14及接地点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。
该金属边框30上间隔地开设二间隙31，以将该金属边框30划分为第一框体33、第二框体35及第三框体37，该第一框体33设置在该天线结构50的一侧，该第二框体35及第三框体37分别位于该第一框体33的左右两侧。该第一框体33及第二框体35进一步作为该天线结构50的一部分，以与该天线结构50共同形成电流回路。在本实施例中，该间隙31的宽度为1mm，所述二间隙31对称地形成与该金属边框30上。
可以理解，在其他实施例中，所述二间隙31也可非对称地形成于该金属边框30的任意位置。
该天线结构50包括进一步包括馈入端51、辐射体53、耦合部55、延长段57及接地段59。该辐射体53及该耦合部55与该接地段59间隔设置。具体地，该馈入端51、辐射体53、耦合部55、延长段57设置在该基板10的一侧，该接地段59设置在该基板10的另一侧。
该馈入端51为条状片体，其一端与该辐射体53垂直连接，另一端与该基板10上的馈入点14电性连接，以使得电流由该馈入端51馈入该天线结构50。
该辐射体53大致为一“L”型，其包括相互垂直连接的辐射段531和连接段533。该辐射段531一端与该馈入端51垂直连接，另一端朝向该金属边框30的第二框体35垂直延伸。该连接段533朝向该第二框体35的方向延伸进而与该第二框体35垂直连接。
该耦合部55与该延长段57分别位于该辐射体53的两端。该耦合部55为一矩形片体，用于朝向该接地段59耦合馈入电流。该耦合部55与该馈入端51及辐射体53的辐射段531相连接并朝向该金属边框30的第一框体33延伸。在本实施例中，该耦合部55的长度短于该辐射段531的长度。
该延长段57连接在该辐射体53相对该馈入端51的一侧。具体地，该延长段57连接在该辐射体53的辐射段531与连接段533的结合处。该延长段57朝向背离该连接段533的方向延伸并朝向该馈入端51的方向弯折以形成一“L”型结构。
该接地段59为条状片体，其与该馈入端51平行设置。该接地段59一端与该金属边框30的第一框体33垂直连接，另一端与该基板10上的接地点16电性连接，以使得该天线结构50上的电流形成回路。
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51馈入，并经由该耦合部55耦合至该接地段59，电流在该辐射段531、接地段59及第一框体33激发出低频第一共振模态；电流在该辐射段531、接地段59、第一框体33及第二框体35上激发出高频第一共振模态；电流在该辐射段531及第二框体35上激发处高频第二共振模态；此外，电流在低频第一共振模态的路径上产生倍频效应，从而激发出高频第三共振模态，该延长段57可以微调该高频第三共振模态频段。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1400MHz，该高频第二共振模态的中心频率约为2140MHz，该高频第三共振模态的中心频率约为2800MHz。
在本实施例中，该辐射段531的长度为32mm，该延长段57的长度为10mm，该接地段59的长度为8.5mm，该耦合部55的尺寸为12×3mm。
请参阅图3，图示为本发明第一实施例所述天线结构50的回波损耗示意图。从图3中的回波损耗曲线可以看出，本实施例所述天线结构50的有效带宽可涵盖790～920MHz以及1300～2200MHz。
请参阅图4，图示为本发明第一实施例所述天线结构50的辐射效率示意图。从图中可以看出，本实施例所述天线结构50在其有效带宽790～920MHz以及1300～2200MHz范围内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200的平面示意图。与第一实施例的无线通信装置100相比，其不同之处在于：该第二实施例的天线结构90还包括切换电路80，该切换电路80可为一连接至地或通过一可变电感L连接至地或通过一可变电容C连接至地的射频切换开关。该接地段59可通过该切换电路80切换至地或切换至该可变电感L或切换至该可变电容C，该可变电感L和该可变电容C连接至地，通过调整该可变电感L的电感值或该可变电容C的电容值来调整该天线结构50的阻抗匹配，从而实现天线工作频段的调节。仿真结果表明：可变电感L的电感值越大，该天线结构50低频第一共振模态的中心频率越低；可变电容C的电容值越小，该天线结构50高频第二共振模态及高频第三共振模态的中心频率越低。因此，可以通过调整该可变电感L的电感值大小，使该天线结构50的低频第一共振模态可以涵盖到704-960MHz；通过调整该可变电容C的电容值的大小，使该天线结构50的高频第二共振模态及高频第三工作模态可以涵盖到1710-2690MHz。
本发明的无线通信装置100通过在金属边框30上设置二间隙31以将该金属边框30划分为三部分，并通过天线结构50、90将该金属边框30的第一框体33及第二框体35作为该天线结构50、90的一部分，使得该天线结构50、90具有良好的辐射效率，提高了天线设计的灵活性；而且，通过在天线结构50、90的接地段59串接切换电路80，从而通过切换不同电容值的可变电容或不同电感值的可变电感进一步拓宽了该天线结构50、90的频段范围，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，其特征在于：该天线结构包括馈入端、辐射体、延长段、接地段、第一框体及第二框体，该辐射体一端与该馈入端相连接，另一端连接该第二框体，该延长段连接在该辐射体相对该馈入端的一侧，该接地段与该辐射体间隔设置且与该第一框体相连接，该第一框体设置在该馈入端、辐射体、延长段及接地段的一侧且与该第二框体间隔设置。
2.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：该天线结构进一步包括耦合部，该耦合部与该延长段设置在该辐射体的两端。
3.如权利要求2所述的天线结构，其特征在于：该辐射部连接在该馈入端与该辐射体上且朝向该第一框体延伸，该辐射部与该接地段间隔设置。
4.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：该辐射体包括相互垂直连接的辐射段和连接段，该辐射段与该馈入端垂直连接，该连接段与该第二框体垂直连接。
5.如权利要求4所述的天线结构，其特征在于：该延长段连接在该辐射段和该连接段之间，该延长段朝向背离该连接段的方向延伸且朝向该馈入端弯折。
6.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：该天线结构进一步包括切换电路，该接地段通过该切换电路接地。
7.如权利要求6所述的天线结构，其特征在于：该切换电路为可切换至地或通过一可变电感切换至地或通过一可变电容切换至地的射频切换开关。
8.一种无线通信装置，包括基板及设置在该基板周围的金属边框，其特征在于：该无线通信装置包括如权利要求1-7中任一项所述的天线结构，该第一框体及第二框体为该金属边框的一部分。
9.如权利要求8所述的无线通信装置，其特征在于：该金属边框还包括第三框体，该第二框体、第三框体位于该第一框体的两侧且分别与该第一框体之间形成一间隙。
10.如权利要求8所述的无线通信装置，其特征在于：该馈入端、辐射体、耦合部及延长段设置在该基板的一侧，该接地段设置在该基板的另一侧，该基板上进一步设置馈入点和接地点，该馈入端与该馈入点电性连接，该接地段与该接地点电性连接。
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