CN105161845A - 一种地电位金属壳体辐射天线 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种地电位金属壳辐射天线，包括：金属前壳、金属中框、槽缝和串联共振电路；其中，所述槽缝由所述金属中框的顶边、左侧边、右侧边和所述金属前壳围绕形成；所述串联共振电路的一端通过连接线路连接到所述金属中框的顶边，另一端通过连接线路连接到馈电位。本发明的地电位金属壳辐射天线实现了金属中框呈连续性特征的手机构造，减少了传统手机制造过程中的精密切割工艺和纳米注塑工艺，美观性也得到改善；而且，增强了天线的带宽性能。

Description

一种地电位金属壳体辐射天线

技术领域

本发明涉及移动终端天线领域，特别涉及一种地电位金属壳辐射天线。

背景技术

随着智能手机硬件升级速度的加快，手机的散热问题亟需解决，利用金属材质的机壳则是最为容易的解决办法。然而，手机外观利用金属材质必然会对通信信号的辐射产生干扰，降低通信质量。并且，随着通信系统的不断升级，一支天线支持多个频段的要求越来越被市场重视，这给手机内置天线的设计带来了巨大的困难。目前市场涌现出的金属材质手机中，绝大多数采用的是金属中框不连续的办法。

如图1所示，金属中框10采用断缝工艺，金属中框的顶边有两条距离为A的断缝，金属前壳20上的馈电位30通过连接线路31与金属中框10的顶边相连接，金属中框10、地电位金属板20、馈电位30和连接线路31构成了天线结构。

上述方法的优点是：金属中框10起到外置天线的作用，可以提高手机天线的性能；而其缺点是：首先，需要采用精密切割工艺，将连续的金属中框切断，然后，在金属中框的不连续部分使用纳米注塑工艺，以及一系列的加工处理流程，因此，增加了工序，增大了手机制造成本和时间成本。

因此，呈连续特性、不打断的金属中框手机的设计成为各大手机生产商在研发方面大力投资的对象。然而，如果金属中框不打断，手机天线的信号辐射性能会在金属中框包围的环境下大幅降低。

因此，如何合理设计天线结构保证通信质量，是金属中框呈连续性特征的手机亟待解决的问题。

发明内容

本发明提出一种地电位金属壳辐射天线，解决了现有技术中为了保证通信质量而使金属中框打断的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种地电位金属壳辐射天线，包括：金属前壳、金属中框、槽缝和串联共振电路；其中，

所述槽缝由所述金属中框的顶边、左侧边、右侧边和所述金属前壳围绕形成；

所述串联共振电路的一端通过连接线路连接到所述金属中框的顶边，另一端通过连接线路连接到馈电位。

可选地，本发明的地电位金属壳辐射天线，还包括第一耦合元件、第二耦合元件和第三耦合元件，所述第一耦合元件、第二耦合元件和第三耦合元件与所述金属中框的顶边垂直或者平行。

可选地，所述第一耦合元件、第二耦合元件和第三耦合元件与金属中框的顶边连接；其中，

第三耦合元件设置在槽缝一次谐振的电流最小的部分，利用第三耦合元件的长度控制槽缝一次谐振的频率，使其在低频段产生共振；

第一耦合元件设置在槽缝二次谐振的电流最小的部分，利用第一耦合元件的长度控制槽缝二次谐振的频率，使其在高频段产生共振；

第二耦合元件设置在围绕串联共振电路、金属中框的顶边和金属中框的右侧边形成的第二电流环的谐振电流最小的部分，利用第二耦合元件的长度控制其谐振的频率，使其在高频段产生共振。

可选地，所述第一耦合元件和第二耦合元件分别与金属中框的左侧边和右侧边连接，第三耦合元件与金属中框的顶边连接。

可选地，所述第一耦合元件和第二耦合元件的位置更靠近金属前壳一侧。

可选地，所述槽缝的一端凸起且向金属前壳方向延伸，槽缝另一端长度缩短，缝隙由金属前壳填充。

可选地，所述第一耦合元件和第二耦合元件与金属前壳连接，第三耦合元件与金属中框的顶边连接。

上述的地电位金属壳辐射天线，所述第一耦合元件、第二耦合元件和第三耦合元件在同一平面。

上述的地电位金属壳辐射天线，所述第一耦合元件、第二耦合元件和第三耦合元件在不同平面。

可选地，所述第一耦合元件和第二耦合元件在同一平面，第三耦合元件在另一平面。

本发明的有益效果是：

(1)实现了金属中框呈连续性特征的手机构造，减少了传统手机制造过程中的精密切割工艺和纳米注塑工艺，美观性也得到改善；

(2)增强了天线的带宽性能。

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为现有的手机金属中框采用打断方式的天线结构示意图；

图2为本发明的一种地电位金属壳辐射天线的实施例一的结构示意图；

图3为本发明的一种地电位金属壳辐射天线的实施例二的结构示意图；

图4为本发明的一种地电位金属壳辐射天线的实施例三的结构示意图；

图5为本发明的一种地电位金属壳辐射天线的实施例四和五的结构示意图。

具体实施方式

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。

现有手机的金属中框需要采用精密切割技术来实现断缝工艺，然后需要在金属中框的打断部分使用纳米注塑工艺，增大了手机制造成本和时间成本。本发明的手机金属中框为连续性设计，而且增强了内置天线的带宽性能，保证了通信质量。

下面结合附图和具体实施例对本发明的地电位金属壳辐射天线进行详细说明。

实施例一

如图2所示，本发明的一种地电位金属壳辐射天线包括：金属前壳200、金属中框210、槽缝300和串联共振电路400。

其中，上述槽缝300由金属中框210的顶边100、金属中框210的左侧边101、金属中框210的右侧边102和金属前壳200围绕形成。槽缝300的长度B由手机的宽度决定，槽缝300的宽度C由手机LCD屏幕到金属中框顶边100的距离决定。

串联共振电路400的一端通过连接线路连接到金属中框210的顶边100，另一端通过连接线路连接到馈电位230。串联共振电路400可以使槽缝300形成两个不同的电流环，第一电流环围绕槽缝300形成，由于串联共振电路400能够增强槽缝300的有效电感成分，使槽缝300在长度一定的情况下，其一次谐振能够在更低的频段产生共振，实现槽缝的小型化效果；随着频率的升高，金属中框210的左侧边101的感抗也随之变大，因此，第二电流环围绕串联共振电路400、金属中框210的顶边100和金属中框的右侧边102形成，此电流环在高频段共振。另外，串联共振电路400的耦合电流可以同时激发槽缝300的二次谐振，使其也在高频段产生共振。槽缝300的一次谐振、二次谐振和在高频段产生共振的电流环与金属壳的固有电流共振模发生电磁场耦合效应，激发整个金属壳成为天线辐射体，有效地同时提高低频段和高频段的带宽性能。

实施例二

以下所述是本发明的实施例二，且所述的实施例二是与前述实施例一具有相同部分，将附记相同的组件编号，且只要没有特别提到，则当作是具有同等的构造与功能。

如图3所示，本实施例中，地电位金属壳辐射天线还包括第一耦合元件600、第二耦合元件601和第三耦合元件602，在手机装配中，可以通过螺丝固定或者弹脚接触与金属中框210的顶边100连接。第三耦合元件602的位置接近槽缝300一次谐振的电流最小的部分，利用第三耦合元件602的长度可以有效控制槽缝300一次谐振的频率，使其可以在低频段产生共振。第一耦合元件600的位置接近槽缝300二次谐振的电流最小的部分，利用第一耦合元件600的长度可以有效控制槽缝300二次谐振的频率，使其可以在高频段产生共振。第二耦合元件601的位置接近围绕串联共振电路400、金属中框的顶边100和金属中框的右侧边102形成的第二电流环的谐振的电流最小的部分，利用第二耦合元件601的长度控制其谐振的频率，使其也在高频段产生共振。所以，适当的调节第一耦合元件600和第二耦合元件601的长度，可以方便地增强天线辐射体在高频段的带宽性能。

上述第一耦合元件600、第二耦合元件601和第三耦合元件602的位置通过电磁波仿真软件仿真获得。

实施例三

以下所述是本发明的实施例三，且所述的实施例三是与前述实施例一具有相同部分，将附记相同的组件编号，且只要没有特别提到，则当作是具有同等的构造与功能。

如图4所示，本实施例中，地电位金属壳辐射天线还包括第一耦合元件600、第二耦合元件601和第三耦合元件602，在手机装配中，第一耦合元件600和第二耦合元件601可以通过螺丝固定或者弹脚接触分别与金属中框的左侧边101和右侧边102连接，第三耦合元件602可以通过螺丝固定或者弹脚接触与金属中框的顶边100连接。

第一耦合元件600和第二耦合元件601的位置更接近电势更小的金属前壳200，相对较强的槽缝的磁场感应效果可以有效地激发第一耦合元件600和第二耦合元件601产生独立的共振模，并在高频段产生共振，进一步的增强天线辐射体在高频段的带宽性能，从而满足手机4G通信系统对天线的要求。

实施例四

以下所述是本发明的实施例四，且所述的实施例四是与前述实施例一至三具有相同部分，将附记相同的组件编号，且只要没有特别提到，则当作是具有同等的构造与功能。

为了进一步实现槽缝300的小型化，实现手机更高的集成度，上述实施例一至三中的地电位金属壳辐射天线，如图5所示，槽缝300的一端凸起且向金属前壳200方向延伸，槽缝300另一端长度B缩短，缝隙由金属前壳200填充。

本实施例的天线结构为手机设计的多样化提供了有力支持，能够满足手机高集成度的需求。

图5中所示天线结构，槽缝300的左侧一端凸起且向金属前壳200方向延伸，槽缝300右侧一端长度B缩短，本领域技术人员可以根据手机设计的需求，设计槽缝300的右侧一端凸起且向金属前壳200方向延伸，槽缝300左侧一端长度B缩短。

实施例五

以下所述是本发明的实施例五，且所述的实施例五是与前述实施例四具有相同部分，将附记相同的组件编号，且只要没有特别提到，则当作是具有同等的构造与功能。

如图5所示，本实施例中，第一耦合元件600和第二耦合元件601可以通过弹脚接触与金属前壳200连接，第三耦合元件602可以通过螺丝固定或者弹脚接触与金属中框的顶边100连接。本实施例有助于槽缝300在更低的频段产生共振的同时，确保天线辐射体在高频段的带宽性能。

上述实施例二、三、四、五中，第一耦合元件600、第二耦合元件601和第三耦合元件602可以在同一平面，也可以在不同平面，如图5所示，第一耦合元件600、第二耦合元件601和第三耦合元件602不在同一平面，其中，第一耦合元件600和第二耦合元件601在同一平面，第三耦合元件602在另一平面，这样可以有效地优化天线所占用的空间。

本发明的地电位金属壳辐射天线实现了金属中框呈连续性特征的手机构造，减少了传统手机制造过程中的精密切割工艺和纳米注塑工艺，美观性也得到改善；而且，增强了天线的带宽性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种地电位金属壳辐射天线，其特征在于，包括：金属前壳、金属中框、槽缝和串联共振电路；其中，

所述槽缝由所述金属中框的顶边、左侧边、右侧边和所述金属前壳围绕形成；

所述串联共振电路的一端通过连接线路连接到所述金属中框的顶边，另一端通过连接线路连接到馈电位。

2.如权利要求1所述的地电位金属壳辐射天线，其特征在于，还包括第一耦合元件、第二耦合元件和第三耦合元件，所述第一耦合元件、第二耦合元件和第三耦合元件与所述金属中框的顶边垂直或者平行。

3.如权利要求2所述的地电位金属壳辐射天线，其特征在于，所述第一耦合元件、第二耦合元件和第三耦合元件与金属中框的顶边连接；其中，

第三耦合元件设置在槽缝一次谐振的电流最小的部分，利用第三耦合元件的长度控制槽缝一次谐振的频率，使其在低频段产生共振；

第一耦合元件设置在槽缝二次谐振的电流最小的部分，利用第一耦合元件的长度控制槽缝二次谐振的频率，使其在高频段产生共振；

第二耦合元件设置在围绕串联共振电路、金属中框的顶边和金属中框的右侧边形成的第二电流环的谐振电流最小的部分，利用第二耦合元件的长度控制其谐振的频率，使其在高频段产生共振。

4.如权利要求2所述的地电位金属壳辐射天线，其特征在于，所述第一耦合元件和第二耦合元件分别与金属中框的左侧边和右侧边连接，第三耦合元件与金属中框的顶边连接。

5.如权利要求4所述的地电位金属壳辐射天线，其特征在于，所述第一耦合元件和第二耦合元件的位置更靠近金属前壳一侧。

6.如权利要求2所述的地电位金属壳辐射天线，其特征在于，所述槽缝的一端凸起且向金属前壳方向延伸，槽缝另一端长度缩短，缝隙由金属前壳填充。

7.如权利要求6所述的地电位金属壳辐射天线，其特征在于，所述第一耦合元件和第二耦合元件与金属前壳连接，第三耦合元件与金属中框的顶边连接。

8.如权利要求1至7任一项所述的地电位金属壳辐射天线，其特征在于，所述第一耦合元件、第二耦合元件和第三耦合元件在同一平面。

9.如权利要求1至7任一项所述的地电位金属壳辐射天线，其特征在于，所述第一耦合元件、第二耦合元件和第三耦合元件在不同平面。

10.如权利要求9所述的地电位金属壳辐射天线，其特征在于，所述第一耦合元件和第二耦合元件在同一平面，第三耦合元件在另一平面。