CN105048064A - 一种手机天线装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种手机天线装置，包括第一天线、第二天线、第三天线和接地件，所述第一天线和第二天线分别背对设置于接地件相对的两侧，所述第三天线设置于接地件的侧边并位于第一天线和第二天线之间；所述接地件与第一天线、第二天线连接的侧边上分别设有第一通槽和第二通槽，所述第一通槽和第二通槽分别沿接地件远离第三天线的边缘位置朝第三天线的方向设置，所述第一通槽和第二通槽的长度分别小于接地件与第一天线或第二天线连接的侧边的长度。本发明的手机天线装置具有适用于波速形成天线且有效减少手机的能量消耗以延长电池寿命、有效降低ECC、显著改善手机中HAC、且尤其适用于小尺寸无线电通信装置的有益效果。

Description

一种手机天线装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术，特别涉及一种手机天线装置。

背景技术

手机是典型的小型无线通信设备。因为手机大小的限制，使得天线在手机中的应用常常出现很多需要改进的方面，例如，不能很好的应用于波束成形天线、MIMO天线的ECC(包络相关系数)不够低、以及HAC(助听器相容性)不够高等的问题。

具体的说，关于应用于波束成形天线的问题，为了适应手机的大小，将波束成形天线用于手机中，需要改变辐射图主光束的方向。手机天线的传统解决办法是使其具有全方向的辐射图。但是上述天线在辐射方面并不具备最适宜的性能，原因有：全方向的辐射图受到用户手握的严重影响；能量全方向的辐射出去，不仅仅朝向基站，还朝着尽可能获得最好的吞吐量的方向。本发明的手机天线装置允许重塑或修改手机天线的辐射图，并使其朝着特定方向重新进行定向。

关于MIMO天线的ECC不够低的问题，MIMO技术是一种多天线技术，即在无线通信系统的接收端和发射端都配备有多个天线，创造出多个并行空间信道，多个信息流经过多个信道在同一频带同时传输，可以成倍的增加系统容量，提高频谱的利用效率。MIMO系统要求阵列中各单元具有较小的相关性，这样才能保证MIMO信道响应矩阵接近满秩。但由于受到接收机或发射机尺寸及结构的限制，往往要在有限的空间尽可能多的布置天线单元，这就使得天线的小型化和多天线间的耦合问题成为迫切需要解决的问题之一。天线辐射方向图的ECC是衡量MIMO系统分集增益(diversitygain)的一个重要参数。低信号相关系数意味着系统分集增益高。

为了使MIMO(多输入多输出)天线系统具有良好的性能，各个天线必须被分开一定的距离，该距离为给定的频率所对应的波长。由各个天线接收的信号之间的相关性通常是与天线之间的距离成反比。为了获得良好的MIMO性能，低相关性，即天线之间需要一个大的距离。这意味着，应用于无线电通信手机装置中的MIMO天线，因为手持式设备的小尺寸而面临挑战性的任务，尤其是在低于1GHz的低频带。

关于HAC不够高的问题，移动电话的扬声器和/或助听器的声音质量可以显著降低由于电场和磁场耦合从移动电话天线到手机和/或助听器的音频系统。为了确保一定的音质，这种场耦合需要被减少。扬声器通常会设置于手机的PCB上的低电流区域内。但是，由于手机尺寸大小的限制，现有技术中的手机PCB上的低电流区域上的电流值仍较大，且不能得到有效的降低或消除，因而其HAC较低。

目前，现有技术中仍未公开任何已知的产品或技术可以解决由于手机尺寸大小的限制而带来的上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种适用于手机大小并保证天线各方面性能的手机天线装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种手机天线装置，包括第一天线、第二天线、第三天线和接地件，所述第一天线和第二天线分别背对设置于接地件相对的两侧，所述第三天线设置于接地件的侧边并位于第一天线和第二天线之间；

所述第一天线包括第一低波段辐射体和第一高波段辐射体，所述第一低波段辐射体和第一高波段辐射体分别沿长度方向设置于同一直线上，所述第一低波段辐射体的一端和第一高波段辐射体的一端之间设有第一间隙，所述第一低波段辐射体的另一端和第一高波段辐射体的另一端分别与接地件连接；

所述第二天线包括第二低波段辐射体和第二高波段辐射体，所述第二低波段辐射体和第二高波段辐射体分别沿长度方向设置于同一直线上，所述第二低波段辐射体的一端和第二高波段辐射体的一端之间设有第二间隙，所述第二低波段辐射体的另一端和第二高波段辐射体的另一端分别与接地件连接；

所述接地件与第一天线、第二天线连接的侧边上分别设有第一通槽和第二通槽，所述第一通槽和第二通槽分别沿接地件远离第三天线的边缘位置朝第三天线的方向设置，所述第一通槽和第二通槽的长度分别小于接地件与第一天线或第二天线连接的侧边的长度。

本发明的有益效果在于：

(1)第三天线作为主天线，第一天线和第二天线作为次级天线，并通过第一通槽、第二通槽、第一间隙和第二间隙的配合设计使得上述三个天线可以分别形成单一的波束成形器，也可以通过第一天线和第二天线之间通过一定的X度的相移，相移的值可根据波束进行多种调整，从而形成不同配置类型的波束成形器；上述不同配置类型的波束成形器可以允许重塑或修改手机天线的辐射图，并使其朝着特定方向重新进行定向；辐射方向图可适应手握或设备位置(头对头)，并朝远离使用者身体的方向辐射，从而降低了SAR值，以更有效的方式简单地朝向基站的方向上进行能量的辐射；具有波速形成特性的移动手机可以有效减少手机的能量消耗以使得电池的寿命延长；

(2)第三天线作为主天线，第一天线和第二天线作为次级天线，并通过第一通槽、第二通槽、第一间隙和第二间隙的配合设计从而使两个次级天线的180度相移的组合与主天线之间的包络相关系数(ECC)可以显示出非常低的值；同时可以根据需要对天线进行调整以适应的特定频谱，可调整性好；当低于1GHz的频率时，对于的ECC行业执行标准值为0.5，本发明的手机天线装置所获得的ECC为低于0.05，这远远低于低频段蜂窝频带通常指定的0.5的限制；

(3)第三天线作为主天线，第一天线和第二天线作为次级天线，并通过第一通槽、第二通槽、第一间隙和第二间隙的配合设计，从而强制经由天线流至接地件上的电流从第一通槽、第二通槽流出，从而接地板上剩余的电流值大大降低，甚至于几乎不存在电流，而该区域正是扬声器被放置的区域，即通过降低或取消在手机PCB中电话扬声器被放置的区域的电流，从而显著改善手机中HAC；

(4)尤其适用于小尺寸无线电通信装置。

附图说明

图1为本发明实施例的手机天线装置的立体图；

图2为本发明实施例的手机天线装置的主视图；

图3为本发明实施例的手机天线装置应用于波束成形天线时的二维辐射图；

图4为本发明实施例的手机天线装置在频率小于1GHz时对应的ECC值的曲线图。

标号说明：

1、第一天线；11、第一低波段辐射体；12、第一高波段辐射体；13、第一间隙；2、第二天线；21、第二低波段辐射体；22、第二高波段辐射体；23、第二间隙；3、接地件；4、第一接地部；5、第二接地部；6、第一接地块；7、第二接地块；8、第三天线；91、第一通槽；92、第二通槽。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本发明最关键的构思在于:通过三个天线以及第一通槽、第二通槽的设计，从而获得适用于手机大小并保证具有良好性能的手机天线装置。

请参照图1以及图2，一种手机天线装置，包括第一天线1、第二天线2、第三天线8和接地件3，所述第一天线1和第二天线2分别背对设置于接地件3相对的两侧，所述第三天线8设置于接地件3的侧边并位于第一天线1和第二天线2之间；

所述第一天线1包括第一低波段辐射体11和第一高波段辐射体12，所述第一低波段辐射体11和第一高波段辐射体12分别沿长度方向设置于同一直线上，所述第一低波段辐射体11的一端和第一高波段辐射体12的一端之间设有第一间隙13，所述第一低波段辐射体11的另一端和第一高波段辐射体12的另一端分别与接地件连接；

所述第二天线2包括第二低波段辐射体21和第二高波段辐射体22，所述第二低波段辐射体21和第二高波段辐射体22分别沿长度方向设置于同一直线上，所述第二低波段辐射体21的一端和第二高波段辐射体22的一端之间设有第二间隙23，所述第二低波段辐射体21的另一端和第二高波段辐射体22的另一端分别与接地件连接；

所述接地件3与第一天线1、第二天线2连接的侧边上分别设有第一通槽91和第二通槽92，所述第一通槽91和第二通槽92分别沿接地件3远离第三天线8的边缘位置朝第三天线8的方向设置，所述第一通槽91和第二通槽92的长度分别小于接地件3与第一天线1或第二天线2连接的侧边的长度。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：

(1)第三天线作为主天线，第一天线和第二天线作为次级天线，并通过第一通槽、第二通槽、第一间隙和第二间隙的配合设计使得上述三个天线可以分别形成单一的波束成形器，也可以通过第一天线和第二天线之间通过一定的X度的相移，相移的值可根据波束进行多种调整，从而形成不同配置类型的波束成形器；上述不同配置类型的波束成形器可以允许重塑或修改手机天线的辐射图，并使其朝着特定方向重新进行定向；辐射方向图可适应手握或设备位置(头对头)，并朝远离使用者身体的方向辐射，从而降低了SAR值，以更有效的方式简单地朝向基站的方向上进行能量的辐射；具有波速形成特性的移动手机可以有效减少手机的能量消耗以使得电池的寿命延长；

(2)第三天线作为主天线，第一天线和第二天线作为次级天线，并通过第一通槽、第二通槽、第一间隙和第二间隙的配合设计从而使两个次级天线的180度相移的组合与主天线之间的包络相关系数(ECC)可以显示出非常低的值；同时可以根据需要对天线进行调整以适应的特定频谱，可调整性好；当低于1GHz的频率时，对于的ECC行业执行标准值为0.5，本发明的手机天线装置所获得的ECC为低于0.05，这远远低于低频段蜂窝频带通常指定的0.5的限制；

(3)第三天线作为主天线，第一天线和第二天线作为次级天线，并通过第一通槽、第二通槽、第一间隙和第二间隙的配合设计，从而强制经由天线流至接地件上的电流从第一通槽、第二通槽流出，从而接地板上剩余的电流值大大降低，甚至于几乎不存在电流，而该区域正是扬声器被放置的区域，即通过降低或取消在手机PCB中电话扬声器被放置的区域的电流，从而显著改善手机中HAC；

(4)尤其适用于小尺寸无线电通信装置。

进一步的，还包括第一接地部4、第二接地部5、第一接地块6和第二接地块7，所述第一接地块6和第二接地块7分别为两个，两个的所述第一接地块6分别设置于第一接地部4的两端，所述第一低波段辐射体11的另一端和第一高波段辐射体12的另一端分别通过所述第一接地块6与第一接地部4连接，所述第一接地部4设置于接地件3的一侧；

两个的所述第二接地块7分别设置于第二接地部5的两端，所述第二低波段辐射体21的另一端和第二高波段辐射体22的另一端分别通过所述第二接地块7与第二接地部5连接，所述第二接地部5设置于接地件3的另一侧。

由上述描述可知，优选的，还包括第一接地部、第二接地部、第一接地块和第二接地块，第一天线通过第一接地部、第一接地块与接地件连接，第二天线通过第二接地部、第二接地块与接地件连接，可以进一步增大两个天线的相对距离，优化获得的相互正交的辐射图，从而增大两个天线之间的隔离度，为天线各方面性能的提高提供基础。

进一步的，所述第一低波段辐射体11和第二低波段辐射体21的长度为低波段蜂窝频率对应波长的1/4，所述低波段蜂窝频率的数值为698MHz-960MHz。所述第一高波段辐射体12和第二高波段辐射体22的长度为高波段蜂窝频率对应波长的1/4，所述高波段蜂窝频率的数值为1710MHz-2170MHz或2500MHz-2690MHz。

由上述描述可知，第一低波段辐射体、第二低波段辐射体、第一高波段辐射体和第二高波段辐射体的长度可知根据实际需要进行适当范围的调整。

进一步的，还包括第一低波段馈电端口、第二低波段馈电端口、第一高波段馈电端口和第二高波段馈电端口，所述第一低波段馈电端口设置于第一低波段辐射体11和第一接地部4之间，所述第二低波段馈电端口设置于第二低波段辐射体21和第二接地部5之间，所述第一高波段馈电端口设置于第一高波段辐射体12和第一接地部4之间，所述第二高波段馈电端口设置于第二高波段辐射体22和第二接地部5之间。

由上述描述可知，第一低波段馈电端口和第一高波段馈电端口的位置可以设置于它们与第一接地部之间的任意位置。第二低波段馈电端口和第二高波段馈电端口的位置可以设置于它们与第二接地部之间的任意位置。

进一步的，所述第一低波段辐射体11和第二低波段辐射体21的波段值分别为700MHz-960MHz，所述第一高波段辐射体12和第二高波段辐射体22的波段值分别为1800MHz-2300MHz。

由上述描述可知，第一低波段辐射体和第二低波段辐射体的波段值优选为为700MHz-960MHz，第一高波段辐射体和第二高波段辐射体的波段值优选为1800MHz-2300MHz。

进一步的，所述第一间隙13和第二间隙23的长度分别为1mm-5mm。所述第一接地块6和第二接地块7沿第一接地部4到第一天线1或第二接地部5到第二天线2的方向的长度为3mm-20mm。

由上述描述可知，第一间隙和第二间隙的长度优选为1mm-5mm；第一接地块和第二接地块沿第一接地部到第一天线或第二接地部到第二天线的方向的长度优选为3mm-20mm。一方面可以保证辐射性能，另一方面可以进一步优化相互正交的辐射图，提高两个天线之间的隔离指数，获得更高的隔离性能。

进一步的，所述第一通槽91和第二通槽92的长度为低波段蜂窝频率对应波长的1/4，所述低波段蜂窝频率的数值为700MHz-960MHz。所述第一通槽91和第二通槽92的宽度为0.5-2mm。

由上述描述可知，上述长度和宽度的设计，一方面更适合手机的尺寸大小，可以保证辐射性能，另一方面可以进一步优化天线的性能，使其进一步获得更好的波速形成特征、有效降低ECC并显著改善手机中HAC的技术效果。

请参照图1、图2、图3以及图4，本发明的实施例一为：

一种手机天线装置，包括第一天线1、第二天线2、第三天线8和接地件3，所述第一天线1和第二天线2分别背对设置于接地件3相对的两侧，所述第三天线8设置于接地件3的侧边并位于第一天线1和第二天线2之间；所述第一天线1包括第一低波段辐射体11和第一高波段辐射体12，所述第一低波段辐射体11和第一高波段辐射体12分别沿长度方向设置于同一直线上，所述第一低波段辐射体11的一端和第一高波段辐射体12的一端之间设有第一间隙13，所述第一低波段辐射体11的另一端和第一高波段辐射体12的另一端分别与接地件连接；所述第二天线2包括第二低波段辐射体21和第二高波段辐射体22，所述第二低波段辐射体21和第二高波段辐射体22分别沿长度方向设置于同一直线上，所述第二低波段辐射体21的一端和第二高波段辐射体22的一端之间设有第二间隙23，所述第二低波段辐射体21的另一端和第二高波段辐射体22的另一端分别与接地件连接；所述接地件3与第一天线1、第二天线2连接的侧边上分别设有第一通槽91和第二通槽92，所述第一通槽91和第二通槽92分别沿接地件3远离第三天线8的边缘位置朝第三天线8的方向设置，所述第一通槽91和第二通槽92的长度分别小于接地件3与第一天线1或第二天线2连接的侧边的长度。所述第一低波段辐射体11和第二低波段辐射体21分别为工作波段为低波段的辐射体，所述第一高波段辐射体12和第二高波段辐射体22分别为工作波段为高波段的辐射体。还包括第一接地部4、第二接地部5、第一接地块6和第二接地块7，所述第一接地块6和第二接地块7分别为两个，两个的所述第一接地块6分别设置于第一接地部4的两端，所述第一低波段辐射体11的另一端和第一高波段辐射体12的另一端分别通过所述第一接地块6与第一接地部4连接，所述第一接地部4设置于接地件3的一侧；两个的所述第二接地块7分别设置于第二接地部5的两端，所述第二低波段辐射体21的另一端和第二高波段辐射体22的另一端分别通过所述第二接地块7与第二接地部5连接，所述第二接地部5设置于接地件3的另一侧。所述第一低波段辐射体11和第二低波段辐射体21的长度为低波段蜂窝频率对应波长的1/4，所述低波段蜂窝频率的数值为698MHz-960MHz。所述第一高波段辐射体12和第二高波段辐射体22的长度为高波段蜂窝频率对应波长的1/4，所述高波段蜂窝频率的数值为1710MHz-2170MHz或2500MHz-2690MHz。还包括第一低波段馈电端口、第二低波段馈电端口、第一高波段馈电端口和第二高波段馈电端口，所述第一低波段馈电端口设置于第一低波段辐射体11和第一接地部4之间，所述第二低波段馈电端口设置于第二低波段辐射体21和第二接地部5之间，所述第一高波段馈电端口设置于第一高波段辐射体12和第一接地部4之间，所述第二高波段馈电端口设置于第二高波段辐射体22和第二接地部5之间。所述第一低波段辐射体11和第二低波段辐射体21的波段值分别为700MHz-960MHz，所述第一高波段辐射体12和第二高波段辐射体22的波段值分别为1800MHz-2300MHz。所述第一间隙13和第二间隙23的长度分别为1mm-5mm。所述第一接地块6和第二接地块7沿第一接地部4到第一天线1或第二接地部5到第二天线2的方向的长度为3mm-20mm。所述第一通槽91和第二通槽92的长度为低波段蜂窝频率对应波长的1/4，所述低波段蜂窝频率的数值为700MHz-960MHz。所述第一通槽91和第二通槽92的宽度为0.5-2mm。

图3中，“Mainantenna(8)”表示第三天线的辐射曲线，“secondaryantenna(2a)”表示第一天线的辐射曲线，“secondaryantenna(2b)”表示第二天线的辐射曲线，“secondaryantenna180deg”表示第一天线和第二天线结合180度相移后的辐射曲线。

图4中，横坐标表示频率，单位为GHz，纵坐标表示ECC值。由图4可知，其ECC值显著降低。

综上所述，本发明提供的手机天线装置具有适用于波速形成天线且有效减少手机的能量消耗以延长电池寿命、有效降低ECC、显著改善手机中HAC、且尤其适用于小尺寸无线电通信装置的有益效果。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种手机天线装置，其特征在于，包括第一天线、第二天线、第三天线和接地件，所述第一天线和第二天线分别背对设置于接地件相对的两侧，所述第三天线设置于接地件的侧边并位于第一天线和第二天线之间；

所述第一天线包括第一低波段辐射体和第一高波段辐射体，所述第一低波段辐射体和第一高波段辐射体分别沿长度方向设置于同一直线上，所述第一低波段辐射体的一端和第一高波段辐射体的一端之间设有第一间隙，所述第一低波段辐射体的另一端和第一高波段辐射体的另一端分别与接地件连接；

所述第二天线包括第二低波段辐射体和第二高波段辐射体，所述第二低波段辐射体和第二高波段辐射体分别沿长度方向设置于同一直线上，所述第二低波段辐射体的一端和第二高波段辐射体的一端之间设有第二间隙，所述第二低波段辐射体的另一端和第二高波段辐射体的另一端分别与接地件连接；

所述接地件与第一天线、第二天线连接的侧边上分别设有第一通槽和第二通槽，所述第一通槽和第二通槽分别沿接地件远离第三天线的边缘位置朝第三天线的方向设置，所述第一通槽和第二通槽的长度分别小于接地件与第一天线或第二天线连接的侧边的长度。

2.根据权利要求1所述的手机天线装置，其特征在于，还包括第一接地部、第二接地部、第一接地块和第二接地块，所述第一接地块和第二接地块分别为两个，两个的所述第一接地块分别设置于第一接地部的两端，所述第一低波段辐射体的另一端和第一高波段辐射体的另一端分别通过所述第一接地块与第一接地部连接，所述第一接地部设置于接地件的一侧；

两个的所述第二接地块分别设置于第二接地部的两端，所述第二低波段辐射体的另一端和第二高波段辐射体的另一端分别通过所述第二接地块与第二接地部连接，所述第二接地部设置于接地件的另一侧。

3.根据权利要求1所述的手机天线装置，其特征在于，所述第一低波段辐射体和第二低波段辐射体的长度为低波段蜂窝频率对应波长的1/4，所述低波段蜂窝频率的数值为698MHz-960MHz。

4.根据权利要求1所述的手机天线装置，其特征在于，所述第一高波段辐射体和第二高波段辐射体的长度为高波段蜂窝频率对应波长的1/4，所述高波段蜂窝频率的数值为1710MHz-2170MHz或2500MHz-2690MHz。

5.根据权利要求1所述的手机天线装置，其特征在于，还包括第一低波段馈电端口、第二低波段馈电端口、第一高波段馈电端口和第二高波段馈电端口，所述第一低波段馈电端口设置于第一低波段辐射体和第一接地部之间，所述第二低波段馈电端口设置于第二低波段辐射体和第二接地部之间，所述第一高波段馈电端口设置于第一高波段辐射体和第一接地部之间，所述第二高波段馈电端口设置于第二高波段辐射体和第二接地部之间。

6.根据权利要求1所述的手机天线装置，其特征在于，所述第一低波段辐射体和第二低波段辐射体的波段值分别为700MHz-960MHz，所述第一高波段辐射体和第二高波段辐射体的波段值分别为1800MHz-2300MHz。

7.根据权利要求1所述的手机天线装置，其特征在于，所述第一间隙和第二间隙的长度分别为1mm-5mm。

8.根据权利要求2所述的手机天线装置，其特征在于，所述第一接地块和第二接地块沿第一接地部到第一天线或第二接地部到第二天线的方向的长度为3mm-20mm。

9.根据权利要求1所述的手机天线装置，其特征在于，所述第一通槽和第二通槽的长度为低波段蜂窝频率对应波长的1/4，所述低波段蜂窝频率的数值为700MHz-960MHz。

10.根据权利要求1所述的手机天线装置，其特征在于，所述第一通槽和第二通槽的宽度为0.5-2mm。