CN105161841B - 印制金属环天线结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种印制金属环天线结构，包括一主板，所述主板表面上印制有一主板地，还包括一金属环，所述金属环印制在所述主板表面并围绕所述主板地。通过用印制金属环代替金属边框的天线支架，可以减小手机机身的厚度，并且金属环和主板地都印制在主板上，可以提高金属环与主板地之间的连接可靠性。

Description

印制金属环天线结构

技术领域

本发明涉及一种天线结构，尤其涉及一种印制金属环天线结构。

背景技术

目前在移动终端上，越来越多的采用金属边框设计，已达到用户手感好，机身超薄等优势。为了顺应这种工业设计，通常利用金属边框作为天线的辐射体。

一种方法，如图1所示，在金属边框1的两侧打开两个缺口3，使完整的金属边框1成为两个部分，下部作为天线的辐射体的一部分。但这种方法破坏了金属边框1的完整性，使其实际上是作为两个部件加工，增加了加工难度；而且打断后作为辐射体的金属部件和另外一个金属部件之间的距离和相对位置的变化对天线性能有很大的影响，这对加工精度的要求很高，因此增加了加工难度和成本。

另一种金属边框不开缝的方法，如图2所示，在金属边框1上一些特定部分进行接地处理，即通过接地点4连接金属边框1和主板2的接地板，同时在天线馈电线路上增加电子开关或者其他有源射频器件，通过开关切换，阻抗变换等方法来使天线覆盖频段增加，以达到设计要求。但本方法需额外增加一个或一个以上金属框与接地板的连接点，这些连接点的制作增加了金属框的加工难度。同时，这些接地点与主板的接触的良好与否会直接影响天线性能，降低了天线性能的可靠性，增加了调试的复杂程度；而且天线的馈电线路上增加的射频开关等有源器件，会引入损耗，降低天线性能，同时此类有源器件的引入大大增加了制造成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于完整金属边框且接地可靠性高，无需增加有源器件的手机天线结构。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种印制金属环天线结构，包括一主板，所述主板表面上印制有一主板地，还包括一金属环，所述金属环印制在所述主板表面并围绕所述主板地。

本发明的有益效果在于：通过用印制金属环代替传统的天线支架和金属边框，可以减小机身的厚度，并且金属环和主板地都印制在PCB主板上，可以提高金属环与主板地之间的连接可靠性。

附图说明

图1为现有技术方案一的天线结构图；

图2为现有技术方案二的天线结构图；

图3为本发明实施例一的结构示意图；

图4为本发明实施例二的天线结构示意图；

图5为LTE天线的S11(反射系数)；

图6为第一天线的S11；

图7为第二天线的S11。

标号说明：1、金属边框；2、主板；3、缺口；4、接地点；5、主板地；6、金属环；7、净空区域；8、LTE天线；9、第一天线；10、第二天线；11、匹配电路。

81、第一分支；82、第二分支。

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详予说明。

本发明最关键的构思在于：将用作天线辐射体的金属环印制在PCB主板上，相比传统的天线支架，占用空间小，减小机身厚度。

请参阅图4，一种印制金属环天线结构，包括一主板2，所述主板2表面上印制有一主板地5，还包括一金属环6，所述金属环6印制在所述主板2表面并围绕所述主板地5。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：可以减小手机机身的厚度，并且可以提高金属环与主板地之间的连接可靠性。

进一步地，还包括匹配电路11，所述匹配电路11包括高通滤波匹配，所述金属环6通过匹配电路11与主板地5连接。

从上述描述可知，高频段时，金属环与主板地导通，低频段时，金属环与主板地不导通。

进一步地，所述金属环6位于主板2表面边缘，且同时包覆主板2的侧面。

进一步地，所述金属环6的宽度为0.3mm以上。

进一步地，所述金属环6在主板2侧面部分的宽度为0.8-1.2mm。

进一步地，所述金属环6其中一侧与主板地5的间距为5mm以上。

进一步地，还包括LTE天线8，所述LTE天线8设置于金属环6与主板地5之间的净空区域7内，所述LTE天线8包括第一分支81和第二分支82，所述第一分支81的末端和第二分支82的末端分别沿着所述金属环6走线，且所述第一分支81的末端和第二分支82的末端与金属环6间的间距为0-0.5mm。

进一步地，所述第一分支81的末端沿着金属环6的侧边走线，且与金属环6间的间距为0.3mm；所述第二分支82的末端沿着金属环6的顶部走线，且与金属环6间的间距为0.5mm。

进一步地，还包括第一天线9和第二天线10，所述第一天线9和第二天线10设置于金属环6与主板地5之间的净空区域7内。

进一步地，所述第一天线9、第二天线10的尺寸分别小于或等于其工作波长的四分之一。

从上述描述可知，金属环完整，且不需要增加有源器件，结构简单；同时，对天线走线进行微调即可优化天线性能，调试灵活。

实施例一

请参照图3，本发明的实施例一为：一种印制金属环天线结构，适用于手机、掌上电脑等电子设备，包括一主板2，所述主板2例如是PCB板，其表面印制有一主板地5和一金属环6，所述金属环6围绕所述主板地5设置，所述金属环6顶端与主板地5之间为净空区域7，所述净空区域7的高度为5mm以上，所述金属环6的其他边与主板地5之间存在间距，所述间距优选2mm以上，间距越大，金属环6受干扰越小，但是间距过大，则使得占用面积过大。如图3所示，金属环6印制在主板2表面的边缘，可选的，其也可以不在边缘，而在更靠近主板2中心的位置。所述金属环6的宽度越大辐射面积越大，辐射效率更佳，但是占用面积也越大，因此优选其宽度为0.3mm以上。

所述金属环6和主板地5可以不连接，也可以通过匹配电路11连接，所述匹配电路11为高通滤波匹配，使得高频段时，金属环6与主板地5导通，低频段时，金属环6与主板地5不导通。

本实施例可有效地减小机身厚度，提高金属环6的接地可靠性。

实施例二

请参照图4，本发明的实施例二与实施例一的区别在于：净空区域7内还包括LTE天线8、第一天线9和第二天线10。

所述LTE天线8设置于净空区域7内，所述LTE天线8包括第一分支81和第二分支82，所述第一分支81的末端和第二分支82的末端分别沿着所述金属环6走线，且所述第一分支81的末端和第二分支82的末端与金属环6间的间距为0-0.5mm。比如，第一分支81的末端沿着金属环6的侧边走线，且与金属环6间的间距为0.3mm，第二分支82的末端沿着金属环6的顶部走线，且与金属环6间的间距为0.5mm。

所述LTE天线8的两条分支相对末端的另一端通过馈电点连接所述主板2，且两者可以分别连接至所述馈电点，也可以共同连接至馈电点，即两个分支相连，且连接点与馈电点相连。因为LTE天线8的两条分支末端与金属环6的间距很小，使两分支末端与金属环6具有能量耦合，从而使金属环6成为LTE天线8的辐射体。

所述第一天线9和第二天线10设置于净空区域7内，并均连接所述主板2，且连接处设有馈电点。

所述第一天线9可以是WIFI天线，当没有金属环6时，第一天线9只有一个接近2.4GHz的谐振，由于第一天线9和金属环6之间存在能量耦合，所以加上金属环6作用后，第一天线9出现了一个在1.5GHz的新谐振，这个新谐振接近GPS频段，也就是说，所述第一天线9既是2.4GWIFI天线，也是GPS天线。所述第一天线9为T形天线，可选地，所述第一天线9也可以为单极天线、倒F天线或环形天线，但T形天线的结构相对比较简单。

所述第二天线10可以是WIFI天线，进一步地，为5GWIFI天线；第二天线10单频段工作，只需要单极天线就可以达到工作要求，可选地，第二天线10也可以为T形天线、倒F天线或环形天线，但单极天线的结构最简单。

由于第一天线9、第二天线10和金属环6之间均存在能量耦合，所以需要对第一天线9、第二天线10的尺寸进行优化，优化后，第一天线9、第二天线10的尺寸分别小于或等于其工作波长的四分之一。

请参照图5至图7，图5为LTE天线8的S11，LTE天线8覆盖低频700MHz-960MH和高频段1710MHz-2800MHz，从图中可以看出，在这两个频段上，S11均小于-5dB，满足性能要求。

图6为第一天线9的S11，第一天线9覆盖2400MHz-2500MHz的2.4GWIFI频段和1575MHz附近的GPS频段，从图中可以看出，在这两个频段上，S11均小于-8dB，满足性能要求。

图7为第二天线10的S11，第二天线10覆盖5150MHz-5850MHz的5GWIFI频段，从图中可以看出，在这个频段上，S11均小于-6dB，满足性能要求。

实施例三

本发明的实施例三与实施例一的区别在于：所述金属环6位于主板2表面边缘，且同时包覆主板2的侧面。所述金属环6可以覆盖主板2的整个侧面厚度，整个侧面的厚度优选为0.8-1.2mm，也可以只覆盖侧面的一部分厚度。

金属环6作为天线部分辐射体，金属环6的面积增大，天线的性能也可相应提高。

综上所述，本发明提供的一种印制金属环天线结构，可以减小手机机身的厚度，并且可以提高金属环与主板地之间的连接可靠性；同时，金属环完整，且不需要增加有源器件，结构简单，对天线走线进行微调即可优化天线性能，调试灵活。

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 (8)

1.一种印制金属环天线结构，包括一主板，所述主板表面上印制有一主板地，其特征在于：还包括一完整的金属环，所述金属环印制在所述主板表面并围绕所述主板地；所述金属环和主板地不连接；

还包括LTE天线，所述LTE天线设置于金属环与主板地之间的净空区域内，所述LTE天线包括第一分支和第二分支，所述第一分支的末端和第二分支的末端分别沿着所述金属环走线，且所述第一分支的末端和第二分支的末端与金属环间的间距为0-0.5mm。

2.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于：所述金属环位于主板表面边缘，且同时包覆主板的侧面。

3.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于：所述金属环的宽度为0.3mm以上。

4.根据权利要求2所述的天线结构，其特征在于：所述金属环在主板侧面部分的宽度为0.8-1.2mm。

5.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于：所述金属环其中一侧与主板地的间距为5mm以上。

6.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于：所述第一分支的末端沿着金属环的侧边走线，且与金属环间的间距为0.3mm；所述第二分支的末端沿着金属环的顶部走线，且与金属环间的间距为0.5mm。

7.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于：还包括第一天线和第二天线，所述第一天线和第二天线设置于金属环与主板地之间的净空区域内。

8.根据权利要求7所述的天线结构，其特征在于：所述第一天线、第二天线的尺寸分别小于或等于其工作波长的四分之一。