CN105048099A - 一种天线及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种天线及电子设备。所述天线包括：激励分支，设置在金属板上，所述激励分支的始端为馈电端，所述激励分支的末端与所述金属板断开连接；短路分支，设置在所述金属板上，所述短路分支的始端与所述金属板连接，所述短路分支的末端与所述金属板断开连接；其中，所述金属板在位于所述馈电端的一侧具有一开口缝隙，所述激励分支与所述开口缝隙形成第一通信路径，所述激励分支与所述短路分支形成第二通信路径。因此，在保证天线为小尺寸天线的情况下，该天线还能够覆盖多频段。

Description

一种天线及电子设备

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种天线及电子设备。

背景技术

随着电子技术和无线通信技术的快速发展，越来越多的电子产品问世，为人们的工作和生活带来极大地便利，例如利用手机进行语音、视频通信，还可以接入互联网浏览网页，下载数据，观看视频等。

随着科技的进步，电子产品的设计越来越小型化、轻薄化，而且也越来越注重电子产品外观的美观性，其中一个设计便是采用金属外壳窄边框。因为采用金属外壳窄边框，所以这就要求电子设备的天线的尺寸不能过大。

在现有技术中，为了获得较小的天线尺寸，将天线按照地域分别设计，或者只设计支持3G频段的天线。举例来说，如果该电子设备将要在欧洲使用，那么该电子设备上的天线的频段就只要能够覆盖欧洲区域支持的频段即可。如果该电子设备将要在美洲使用，那么该电子设备上的天线的频段就只要能够覆盖美洲区域支持的频段即可。如此可以达到缩小天线尺寸的目的。

然而，本发明人在实现本发明实施例中的技术方案的过程中发现，现有技术中的小尺寸天线只能覆盖部分频段，所以无法实现地域间的漫游通信，而且增加产品的管理负担。

发明内容

本发明实施例提供一种天线及电子设备，用以解决现有技术中小尺寸天线只能覆盖部分频段的技术问题。

本发明一方面提供一种天线，所述天线包括：

激励分支，所述激励分支的始端为馈电端，与金属板连接，所述激励分支的末端为开路状态；

短路分支，所述短路分支的始端与所述金属板连接，所述短路分支的末端为开路状态；

其中，所述金属板在位于所述馈电端的一侧具有一开口缝隙，所述激励分支与所述开口缝隙形成第一通信路径，所述激励分支与所述短路分支形成第二通信路径。

可选的，所述激励分支和所述短路分支均为微带线。

可选的，所述第一通信路径能够满足700-960MHz的低频通信，所述第二通信路径能够满足1710-2700MHz的高频通信。

可选的，所述开口缝隙为L型缝隙。

可选的，所述L型缝隙的宽度为1毫米。

本申请第二方面提供一种电子设备，包括：

本体；

金属边框，用于覆盖在所述本体上；

天线，包括：

激励分支，设置在金属边框上，所述激励分支的始端为馈电端，所述激励分支的末端与所述金属边框断开连接；

短路分支，设置在所述金属边框上，所述短路分支的始端与所述金属边框连接，所述短路分支的末端与所述金属边框断开连接；

其中，所述金属边框在位于所述馈电端的一侧具有一开口缝隙，所述激励分支与所述开口缝隙形成第一通信路径，所述激励分支与所述短路分支形成第二通信路径。

可选的，所述激励分支和所述短路分支均为微带线。

可选的，所述第一通信路径能够满足700-960MHz的低频通信，所述第二通信路径能够满足1710-2700MHz的高频通信。

可选的，所述开口缝隙为L型缝隙。

可选的，所述L型缝隙的宽度为1毫米。

可选的，所述电子设备为笔记本电脑、平板电脑或手机。

本申请第三方面提供一种天线，包括：

第一通信路径，所述第一通信路径包括：

金属本体，设有一开口缝隙；

激励分支，设置在金属本体上，所述激励分支包括馈电端和末端，所述馈电端设于所述开口缝隙的一侧；所述末端处于开路状态；

第二通信路径，所述第二通信路径包括：

所述金属本体；

所述激励分支；

短路分支，设置在所述金属本体上，所述短路分支的末端处于开路状态。

可选的，所述激励分支和所述短路分支均为微带线。

可选的，所述第一通信路径能够满足700-960MHz的低频通信，所述第二通信路径能够满足1710-2700MHz的高频通信。

可选的，所述开口缝隙为L型缝隙。

可选的，所述L型缝隙的宽度为1毫米。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

在本发明一实施例中，天线包括：激励分支，所述激励分支的始端为馈电端，与金属板连接，所述激励分支的末端为开路状态；短路分支，所述短路分支的始端与所述金属板连接，所述短路分支的末端为开路状态；其中，所述金属板在位于所述馈电端的一侧具有一开口缝隙，所述激励分支与所述开口缝隙形成第一通信路径，所述激励分支与所述短路分支形成第二通信路径。因此，在本实施例中，因为只需要一个激励分支和一个短路分支以及金属板上的一个开口缝隙，即可形成一个天线，所以天线的尺寸较之于传统天线的尺寸要小。进一步，在天线尺寸较小的同时，本申请实施例中的天线能够满足两个通信路径的通信需求。换言之，本申请实施例中的天线尺寸较小并且可支持两个频段的通信。

进一步，本申请实施例中激励分支和短路分支均为微带线，所以馈电方式为基于普通印刷电路板(PCB)上的微带线，所以稳定性及一致性较高。

进一步，该开口缝隙的宽度为1mm，所以避免了在金属板上大面积开窗而导致电子设备的外观不够美观的问题。

进一步，第一通信路径能够满足700-960MHz的低频通信，所述第二通信路径能够满足1710-2700MHz的高频通信。换言之，本申请实施例中的天线能够支持当前现有技术中的主流通信制式的全频段。

附图说明

图1为本申请一实施例中的天线的功能框图；

图2为本申请一实施例中的天线的结构图；

图3为本发明图2中的天线的回波损耗曲线图；

图4为本发明图2中的天线的效率图；

图5为本发明一实施例中的电子设备功能框图；

图6为本发明一实施例中的电子设备的具体实例的结构图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种天线及电子设备，用以解决现有技术中小尺寸天线只能支持部分频段的技术问题。

本发明实施例中的技术方案为解决上述的技术问题，总体思路如下：

在本发明一实施例中，天线包括：激励分支，所述激励分支的始端为馈电端，与金属板连接，所述激励分支的末端为开路状态；短路分支，所述短路分支的始端与所述金属板连接，所述短路分支的末端为开路状态；其中，所述金属板在位于所述馈电端的一侧具有一开口缝隙，所述激励分支与所述开口缝隙形成第一通信路径，所述激励分支与所述短路分支形成第二通信路径。因此，在本实施例中，因为只需要一个激励分支和一个短路分支以及金属板上的一个开口缝隙，即可形成一个天线，所以天线的尺寸较之于传统天线的尺寸要小。进一步，在天线尺寸较小的同时，本申请实施例中的天线能够满足两个通信路径的通信需求。换言之，本申请实施例中的天线尺寸较小并且可支持两个频段的通信。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

请参考图1和图2所示，图1为本申请实施提供的一种天线的功能框图。图2为图1所示天线的一种可能的结构图。天线11包括：激励分支10、短路分支20以及开口缝隙30。

激励分支10设置在金属板40上。激励分支10的始端101为馈电端，所以与金属板电性连接。激励分支10的末端102为开路状态，所以具体的，末端102与金属板40在电性上为断开连接状态，在物理上也可以是断开连接的，例如末端102与金属板40之间有距离为1mm左右的空隙。也可以是末端102与金属板40之间通过绝缘材料隔开。换言之，激励分支10的末端102是开路的。

短路分支20也设置在金属板40上。短路分支20的始端201与金属板40连接，即电性连接。换言之，短路分支20的始端201接地。短路分支20的末端202与金属板40在物理上是断开连接的，例如末端202与金属板40之间有1mm左右的空隙。也可以是末端202与金属板40之间通过绝缘材料隔开。换言之，短路分支20的末端202是开路的。

需要说明的是，激励分支10与短路分支20连接在金属板40的同一面上。

开口缝隙30开设于金属板40上且位于始端101的一侧。激励分支10与开口缝隙30形成第一通信路径。激励分支10与短路分支20形成第二通信路径。

由以上描述可以看出，本实施例中的天线结构简单，而且占用空间小，属于小尺寸天线。进一步，本实施例中的天线支持两个通信路径，即能覆盖两个频段，所以相较于现有技术中的小尺寸天线，本实施例中的天线能够覆盖的频段范围更广。

在实际运用中，第一通信路径能够满足700-960MHz的低频通信。第二通信路径能够满足1710-2700MHz的高频通信。

具体来说，第一通信路径能够满足GSM(全球移动通信系统)频段900MHz、带宽范围为880MHz至960MHz的通信制式的通信，即2G的通信。第一通信路径还可以满足3G频段GSM850MHz，带宽范围为824MHz至894MHz的通信制式的通信。第一通信路径还可以满足长期演进(LongTermEvolution，LTE)系统，即4G通信制式下的低频通信。

第二通信路径能够满足2G、3G、4G等通信制式下的高频频段的通信。

换言之，本申请实施例中的天线能够支持当前现有技术中主流通信制式的全频段。因此，相较于现有技术中仅支持部分频段的小尺寸天线而言，本申请实施例中的小尺寸天线不需要针对各个地域进行设计，也能够满足电子设备在不同地域的漫游通信。进一步，节约了电子设备的研发制造成本。

在实际使用中，激励分支10和短路分支20均为微带线。因此，本实施例中的天线11的馈电方式基于普通PCB上的微带线，所以稳定性和一致性较高。

激励分支10和短路分支20的具体形状除了图2所示的形状以外，还可以是其它形状，本申请不作具体限定。需要说明的是，不管采用哪种形状，天线11在宽度方向上的宽度不会超过10mm(毫米)。如此当天线11应用在具有金属窄边框的电子设备中时，天线11能够设置在窄边框上。例如在现有技术中，金属窄边框的宽度已经做到了8mm，所以天线11在宽度方向上的宽度就可以作成小于8mm的尺寸。

开口缝隙30具体可以如图2所示，为L型的，但在实际运用中，开口缝隙30还可以是其它形状的，本申请不作具体限定。

可选的，开口缝隙30的宽度为1mm。在该尺寸下，天线11可以实现前述的支持两个通信路径的通信，并且不需要在金属板40上进行大面积的开窗处理，所以可以保证电子设备的外观美。当然，在实际运用中，开口缝隙30的宽度还可以是其它值，本申请不作具体限定。

接下来请参考图3所示，为图2中类似结构的天线的回波损耗曲线(S11)图。其中，横坐标表示频率，单位为MHz。纵坐标表示回波损耗值，单位dB。

由图3可以看出，标示点1在700MHz为－7.2419dB。标示点2在960MHz为－9.2027dB。标示点3在1710MHz为－9.2132dB。标示点4在2170MHz为－8.0488dB。标示点5在1575MHz为－3.7537MHz。标示点6在2700MHz为－8.5601dB。标示点7在2400MHz－10.168dB。标示点8在2500MHz为－20.420dB。标示点9在3000MHz为－5.7139dB。通常来讲，回波损耗好是天线好的前提，一般在低频频段，回波损耗要求低于-5dB，而在高频频段，回波损耗要求低于-6dB，这样的天线的性能就会比较好。而从图3可以看出，在本实施例中，低频段(700MHz至960MHz)的回波损耗已经完全满足要求。而高频段的驻波只有在标示点5和9，即在1575MHz和3000MHz处高于-6dB，其他均低于-6dB。因此，在高频段(1710MHz至2700MHz)的回波损耗已经完全满足要求。所以本实施例中的天线不管在低频段还是高频段的性能都较好。

进一步，通过图3可以看出，与直接馈电方式相比，激励分支10与金属板40上的开口缝隙30，在低频段形成2阶谐振回路，可以有效展宽LTE系统低频段带宽，提高辐射效率。具体来说，可以通过调整激励分支10的末端102的长度，找到在LTE低频段最大能量耦合点，并通过激励分支10的宽度微调，以实现最佳端口匹配。换言之，低频段回波损耗曲线呈现明显的W型。

进一步，激励分支10和短路分支20在高频段处形成2阶谐振回路，从而有效展宽LTE天线高频段带宽，达到高频全频段辐射的效果。

接下来请参考图4所示，为图2中类似结构的天线的效率图。其中，横坐标为频率，单位为MHz。纵坐标为辐射效率，单位为百分比。

如图4所示，本实施例中的天线在900MHz时，天线效率超过了80％，即使在700MHz时，天线的效率也超过了35％。在2480MHz时，天线的效率达到了85％以上。天线的平均效率已经超过60％，所以本实施例中的天线的效率能够满足GSM900MHz，GSM1800MHz，GSM1900MHz，WCDMA(WidebandCodeDivisionMultipleAccess；宽带码分多址)2100MHz以及LTE系统的多个频段的要求，可以实现2G、3G和4G通信。因此，本实施例中的天线的效率较高。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种天线，包括：第一通信路径，所述第一通信路径包括：金属本体，设有一开口缝隙；激励分支，设置在金属本体上，所述激励分支包括馈电端和末端，所述馈电端设于所述开口缝隙的一侧；所述末端处于开路状态；第二通信路径，所述第二通信路径包括：所述金属本体；所述激励分支；短路分支，设置在所述金属本体上，所述短路分支的末端处于开路状态。

可选的，所述激励分支和所述短路分支均为微带线。

可选的，所述第一通信路径能够满足700-960MHz的低频通信，所述第二通信路径能够满足1710-2700MHz的高频通信。

可选的，所述开口缝隙为L型缝隙。

可选的，所述L型缝隙的宽度为1毫米。

本实施例中的激励分支、短路分支、开口缝隙的具体实施方式与前述所描述的含义相同，金属本体与前述金属板的含义相同，所以在此不再赘述。

基于同一发明构思，本发明实施例提供一种电子设备，请参考图5。图5为本实施例中电子设备的功能框图。该电子设备包括：本体50；壳体60，用于覆盖在本体50上。金属边框601，与壳体60连接。金属边框601设置在本体50的边缘部分。天线70，设置在金属边框601上，用于电子设备进行收发信号，例如发射通话的上行数据，接收通话的下行数据，或者是发送上网的上行数据，接收上网的下行数据。其中，天线70的结构与前述实施例中的天线11基本相同，不同的是，前述天线11中涉及的金属板40应用在本实施例中的电子设备中时，就相当于金属边框601。换言之，在本实施例中，天线70中的开口缝隙设置在金属边框601上。

接下来请参考图6所示，为本实施例中电子设备的一个具体实例结构示意图。如图6所示，在本实施例中，壳体60上还嵌入式设置有显示器。显示器用于显示各种应用界面。在壳体60与显示器之间的外壳称为金属边框601。随着电子设备越来越向轻薄化以及显示器占比越来越大的方向发展，金属边框601越来越窄，通常宽度小于10mm。在本实施例中，一个或多个天线70设置在金属边框601上。

在壳体60和显示器之间的空间区域，可以设置有本体50。本体50包括电路板。对于平板电脑或者手机而言，电路板具体例如是电子设备的主板，在电路板上设置有处理器、存储器、图像处理器、声卡等元器件，以完成电子设备的基本功能。

壳体60可以采用塑胶材料。塑胶材料主要有PC(聚碳酸酯)、ABS(丙烯脂—丁二烯—苯乙烯共聚物)和PC和ABS的混合材料三大类。PC的优点是：强度高，抗拉伸强度69MPa、抗弯曲强度96MPa；耐高温，长期使用可耐130摄氏度温度环境；透明性好，无毒。ABS的优点是：流动性、着色及表面喷涂和电镀性能均好。PC与ABS的合成材料具有的优点是：具有优良的成型加工性能，流动性好，强度较高(抗拉伸强度56MPa，抗弯曲强度86MPa)。当然，壳体60也可以是金属材质。金属边框601的材质具体例如是铝、铝合金、极氧化铝、硬质钛合金等金属。

对于超极本、笔记本电脑而言，图6所示的结构具体可以是超极本和笔记本电脑的显示器部分，电子设备还可以包括另外一个本体，例如超极本和笔记本电脑的键盘所在的部分。在该例中，电路板可以设置在另一个本体中。

在前述以及详细描述了天线11，因为天线70和天线11的结构基本相同，所以在此不再赘述。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

在本发明一实施例中，天线包括：激励分支，设置在金属板上，所述激励分支的始端为馈电端，所述激励分支的末端与所述金属板断开连接；短路分支，设置在所述金属板上，所述短路分支的始端与所述金属板连接，所述短路分支的末端与所述金属板断开连接；其中，所述金属板在位于所述馈电端的一侧具有一开口缝隙，所述激励分支与所述开口缝隙形成第一通信路径，所述激励分支与所述短路分支形成第二通信路径。因此，在本实施例中，因为只需要一个激励分支和一个短路分支以及金属板上的一个开口缝隙，即可形成一个天线，所以天线的尺寸较之于传统天线的尺寸要小。进一步，在天线尺寸较小的同时，本申请实施例中的天线能够满足两个通信路径的通信需求。换言之，本申请实施例中的天线尺寸较小并且可支持两个频段的通信。

进一步，本申请实施例中激励分支和短路分支均为微带线，所以馈电方式为基于普通印刷电路板(PCB)上的微带线，所以稳定性及一致性较高。

进一步，该开口缝隙的宽度为1mm，所以避免了在金属板上大面积开窗而导致电子设备的外观不够美观的问题。

进一步，第一通信路径能够满足700-960MHz的低频通信，所述第二通信路径能够满足1710-2700MHz的高频通信。换言之，本申请实施例中的天线能够支持当前现有技术中的主流通信制式的全频段。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (16)

1.一种天线，所述天线包括：

激励分支，所述激励分支的始端为馈电端，与金属板连接，所述激励分支的末端为开路状态；

短路分支，所述短路分支的始端与所述金属板连接，所述短路分支的末端为开路状态；

其中，所述金属板在位于所述馈电端的一侧具有一开口缝隙，所述激励分支与所述开口缝隙形成第一通信路径，所述激励分支与所述短路分支形成第二通信路径。

2.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述激励分支和所述短路分支均为微带线。

3.如权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述第一通信路径能够满足700-960MHz的低频通信，所述第二通信路径能够满足1710-2700MHz的高频通信。

4.如权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述开口缝隙为L型缝隙。

5.如权利要求4所述的天线，其特征在于，所述L型缝隙的宽度为1毫米。

6.一种电子设备，包括：

本体；

金属边框，用于覆盖在所述本体上；

天线，包括：

激励分支，设置在金属边框上，所述激励分支的始端为馈电端，所述激励分支的末端与所述金属边框断开连接；

短路分支，设置在所述金属边框上，所述短路分支的始端与所述金属边框连接，所述短路分支的末端与所述金属边框断开连接；

其中，所述金属边框在位于所述馈电端的一侧具有一开口缝隙，所述激励分支与所述开口缝隙形成第一通信路径，所述激励分支与所述短路分支形成第二通信路径。

7.如权利要求6所述的电子设备，其特征在于，所述激励分支和所述短路分支均为微带线。

8.如权利要求6或7所述的电子设备，其特征在于，所述第一通信路径能够满足700-960MHz的低频通信，所述第二通信路径能够满足1710-2700MHz的高频通信。

9.如权利要求6或7所述的电子设备，其特征在于，所述开口缝隙为L型缝隙。

10.如权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述L型缝隙的宽度为1毫米。

11.如权利要求6所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备为笔记本电脑、平板电脑或手机。

12.一种天线，包括：

第一通信路径，所述第一通信路径包括：

金属本体，设有一开口缝隙；

激励分支，设置在金属本体上，所述激励分支包括馈电端和末端，所述馈电端设于所述开口缝隙的一侧；所述末端处于开路状态；

第二通信路径，所述第二通信路径包括：

所述金属本体；

所述激励分支；

短路分支，设置在所述金属本体上，所述短路分支的末端处于开路状态。

13.如权利要求12所述的天线，其特征在于，所述激励分支和所述短路分支均为微带线。

14.如权利要求12或13所述的天线，其特征在于，所述第一通信路径能够满足700-960MHz的低频通信，所述第二通信路径能够满足1710-2700MHz的高频通信。

15.如权利要求12或13所述的天线，其特征在于，所述开口缝隙为L型缝隙。

16.如权利要求15所述的天线，其特征在于，所述L型缝隙的宽度为1毫米。