CN105244598B - 一种天线系统及移动终端 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种天线系统及移动终端。该天线系统，包括：设置在移动终端背面的金属外壳；金属外壳上沿第一方向设置有一缝隙，缝隙将所述金属外壳分为天线部和接地部；其中，所述天线部上连接有一馈源，该馈源连接在天线部沿第一方向的第一端的端部区域，且该馈源与所述接地部连接；天线系统还包括：连接在天线部上的第一导线，第一导线连接在第一端的端部区域；连接在天线部上的第二导线；以及与第一导线和/或第二导线连接的至少一个调节器件，该调节器件与接地部连接。上述方案，通过将馈源设置在天线部的端部，使得天线系统在人头手的状态下具有较好的性能，同时增加了对天线系统带宽进行调节的导线，使得天线系统具有更宽的覆盖带宽。
Description
技术领域
本发明涉及移动终端天线技术领域，特别涉及一种天线系统及移动终端。
背景技术
目前，随着用户对移动终端的金属质感的追求，带金属外壳的移动终端对天线提出了带宽和设计复杂性的巨大挑战。
但是，金属外壳给天线设计带来了很大的困难，传统的平面倒F形天线(PlanarInverted F-shaped Antenna，PIFA)、倒F形天线(IFA)、单极天线(Monopole)和环形天线(LOOP)等天线形式已经很难实现。常用的解决办法是将天线区域的金属挖掉，用非金属材质代替覆盖天线区域，使得天线能够辐射能量出去。
但是，常规技术中，在保证天线性能的情况下，往往会造成金属占比不够，外观吸引力不强；若采用金属占比大，外观吸引力强的方案时，往往又会造成天线性能不好。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种天线系统及移动终端，用以解决现有的移动终端的金属占比与天线性能二者不能兼顾，造成用户体验效果不好的问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种天线系统，包括：
设置在移动终端背面的金属外壳；
所述金属外壳上沿第一方向设置有一缝隙，所述缝隙将所述金属外壳分为天线部和接地部；其中，
所述天线部上连接有一馈源，所述馈源连接在所述天线部沿第一方向的第一端的端部区域，且所述馈源与所述接地部连接；
所述天线系统还包括：
连接在所述天线部上的第一导线，所述第一导线连接在所述第一端的端部区域；
连接在所述天线部上的第二导线；
以及与所述第一导线和/或所述第二导线连接的至少一个调节器件，所述调节器件与所述接地部连接。
本发明实施例还提供一种移动终端，包括上述的天线系统。
本发明的有益效果是：
上述方案，通过在金属外壳上设置天线系统，并将馈源设置在天线部的端部，保证了天线系统的性能，同时增加了对天线系统的带宽进行调节的导线，使得天线系统具有更宽的覆盖带宽。
附图说明
图1表示本发明实施例的天线系统的结构示意图一；
图2表示低阻高通的匹配电路的结构示意图；
图3表示本发明实施例的天线系统的结构示意图二；
图4表示在调节器件不起作用时，使用本发明的天线系统调节后的低频带宽的示意图；
图5表示在调节器件不起作用时，使用本发明的天线系统调节后的高频带宽的示意图；
图6表示在调节器件起作用时，使用本发明的天线系统调节后的高频带宽的示意图；
图7表示本发明的天线系统在进行带宽调节后的驻波比示意图；
图8表示本发明实施例的天线系统的结构示意图三；
图9表示本发明实施例的天线系统的结构示意图四。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
本发明针对现有的移动终端天线系统的金属占比与天线性能二者不能兼顾，造成用户体验效果不好的问题，提供一种天线系统及移动终端。
实施例一
如图1所示，本发明实施例一的所述天线系统包括：
设置在移动终端背面的金属外壳100；
所述金属外壳100上沿第一方向设置有一缝隙200，所述缝隙200将所述金属外壳100分为天线部110和接地部120；其中，
所述天线部110上连接有一馈源300，所述馈源300连接在所述天线部110沿第一方向的第一端的端部区域，且所述馈源300与所述接地部120连接；
所述天线系统还包括：
连接在所述天线部110上的第一导线400，所述第一导线400连接在的所述第一端的端部区域；
连接在所述天线部110上的第二导线500；
以及与所述第一导线400和/或所述第二导线500连接的至少一个调节器件600，所述调节器件600与所述接地部120连接。
需要说明的是，该金属外壳100铺满移动终端整机的背面，该金属外壳100还可以向移动终端整机的侧面延伸形成包裹移动终端的包裹面。
该金属外壳100上的缝隙200通常沿移动终端的宽度方向进行设置，可以设置在金属外壳100的上半部分也可以设置在金属外壳100的下半部分。且该缝隙200将金属外壳100分隔为上下两部分，为了保证金属外壳在使用时作为一个整体，通常采用非导电材料填充该缝隙200，采用非导电材料填充可以保证天线系统的性能不受影响。
需要说明的是，为了保证天线系统的性能稳定，通常所述天线系统还包括：
第一匹配电路700；
该第一匹配电路700分别连接所述天线部110沿第一方向的第一端的端部区域和所述馈源300，该第一匹配电路700用于进行天线阻抗的匹配，本实施例中用串联1.5pF电容的匹配电路就能达到较好的阻抗匹配效果，在实际应用中还可以使用其它的匹配电路，只要实现天线阻抗的匹配即可，在此不再进行详细的说明。
需要说明的是，该第一导线400的一端可以直接与上述第一匹配电路700连接，第一导线400和第二导线500可以分别连接到调节器件600，也可以二者合并一起接入调节器件600。该第一导线400用于调整馈点附近的匹配电路结构，该第二导线500用于调谐天线本体的高频谐振频率。当天线工作在低频时，调节器件600不工作，第一导线400和第二导线500对天线不起作用，天线的结构为馈源300馈入天线部110末端的结构；当天线工作在高频时，调节器件600工作，第一导线400和第二导线500对地短路，第二导线500使得天线部110的谐振频率变高，第一导线400进行高频阻抗的调整，以有利于后面的匹配。
需要说明的是，该调节器件600为可调元件或不可调元件；其中，
所述可调元件包括：开关、可变电容、二极管和调谐集成电路；
所述不可调元件包括：低阻高通的匹配电路和低温共烧陶瓷(LTCC)器件。
需要说明的是，可以根据实际应用情况，选择合适的调节器件进行天线系统的部署。
同时需要说明的是，当调节器件600以开关方式实现时，并且在选用多个开关的情况下，此多个开关以并联的方式进行连接，此种连接方式进一步降低了导通电阻，降低了调节器件600对天线的损耗。
当调节器件600以低阻高通的匹配电路实现时，如图2所示，该匹配电路可以依据现有技术的第一电感601(通常电感量为1.0nH)、第二电感602(通常电感量为27nH)以及电容603(通常电容量为1.2pF)组成，且第二电感602和电容603以并联的方式连接构成。需要说明的是，该匹配电路等效成低频近似开路，高频近似短路，功能与选用开关类似，但是损耗比开关小，同时节省了天线系统的成本。
需要说明的是，本实施例通过将馈源设置在天线部的一端的尾部，同时增加了用于调谐天线本体的高频谐振频率以及调整馈源附近匹配电路结构的导线，且利用调节器件既调整了天线的本体谐振频率，又调整了匹配网络的结构，通过此双重作用，使得天线系统具有较好的带宽。
实施例二
如图1和图3所示，本发明实施例二的所述天线系统包括：
设置在移动终端背面的金属外壳100；
所述金属外壳100上沿第一方向设置有一缝隙200，所述缝隙200将所述金属外壳100分为天线部110和接地部120；其中，
所述天线部110上连接有一馈源300，所述馈源300连接在所述天线部110沿第一方向的第一端的端部区域，且所述馈源300与所述接地部120连接；
所述天线系统还包括：
连接在所述天线部110上的第一导线400，所述第一导线400连接在的所述第一端的端部区域；
连接在所述天线部110上的第二导线500；
以及与所述第一导线400和/或所述第二导线500连接的至少一个调节器件600，所述调节器件600与所述接地部120连接。
需要说明的是，为了保证天线系统的性能稳定，通常所述天线系统还包括：
第一匹配电路700；
该第一匹配电路700分别连接所述天线部110沿第一方向的第一端的端部区域和所述馈源300，该第一匹配电路700用于进行天线阻抗的匹配。
为了使该天线系统实现多种功能，进一步地，所述天线系统还包括：连接所述天线部110和所述接地部120的连接部件800；
所述连接部件800将所述天线部110在第一方向上分为第一金属臂111和第二金属臂112(如图3所示，图中虚线右边的部分为第一金属臂111，虚线左边的部分为第二金属臂112)，其中，在第一方向上第一金属臂111的长度大于第二金属臂112的长度；
所述第一导线400、所述第二导线500和所述馈源300均连接在所述第一金属臂111上。
通常情况下，所述第二导线500可以连接在该第一金属臂111沿第一方向的三分之一长度至三分之二长度之间的任何区域上。
在实际应用时，该第一金属臂111的长度为40mm至60mm，该第二金属臂112的长度为15mm至25mm。
需要说明的是，所述连接部件800通常设置为导电材质。
本发明实施例，除连接部件800外，其余部件均可以采用与实施例一相同的实现方式。
需要说明的是，本实施例中，第一金属臂111通常用作全频带主天线，第二金属臂112通常可以用作GPS、WIFI天线，此种天线设置方式使得一个天线系统可以实现多种天线功能，针对本实施例，本发明的实现原理具体为：
当天线工作在低频时，调节器件600不工作，第一导线400和第二导线500对天线不起作用，此时天线的结构为馈源300馈入第一金属臂111末端的结构，天线低频(通常在824.0MHZ至960.0MHZ)时的天线阻抗曲线图如图4所示，图4中的实线41为匹配前的天线低频阻抗曲线，虚线42为匹配后的天线低频阻抗曲线，此时图5中的天线高频(通常在1.710GHZ至2.690GHZ)的阻抗曲线并不好，其中，图5中的实线51为匹配前的天线高频阻抗曲线，虚线52匹配后的天线高频阻抗曲线。
当天线工作在高频时，调节器件600工作，第一导线400和第二导线500对地短接，第二导线500使得第一金属臂111本体谐振频率变高，第一导线400使得高频阻抗曲线转到第一象限附近，有利于后面的匹配。具体的调节状态如图6所示，其中，虚线61为第一导线\第二导线不起作用时的阻抗曲线，虚线62为本体谐振频率，虚线63为经第一导线400调节后的高频阻抗曲线，实线64为最终匹配好的高频阻抗曲线。
通过上述的调整，天线的带宽最终可以实现较宽频带的覆盖。图7为调整完成后，天线最终的驻波比示意图，通过调整，本发明的天线系统实现了低频覆盖824MHZ至960MHZ、高频覆盖1.71GHZ至3GHZ。
需要说明的是，当第一金属臂111的长度不足，低频谐振频率不好时，可以调整第一匹配电路700来重新进行频率的适配；而当馈源300位置稍微左右移动时，高频会变差，此时可以通过调节第一导线400\第二导线500的长度和粗细，重新进行频率的适配。
本实施例中，通过将天线部分为长度不同的金属臂，扩展了天线系统的功能，使得天线系统具有更广的应用范围。
实施例三
如图1和图8所示，本实施例的天线系统包括：
设置在移动终端背面的金属外壳100；
所述金属外壳100上沿第一方向设置有一缝隙200，所述缝隙200将所述金属外壳100分为天线部110和接地部120；其中，
所述天线部110上连接有一馈源300，所述馈源300连接在所述天线部110沿第一方向的第一端的端部区域，且所述馈源300与所述接地部120连接；
所述天线系统还包括：
连接在所述天线部110上的第一导线400，所述第一导线400连接在的所述第一端的端部区域；
连接在所述天线部110上的第二导线500；
以及与所述第一导线400和/或所述第二导线500连接的至少一个调节器件600，所述调节器件600与所述接地部120连接。
需要说明的是，为了保证天线系统的性能稳定，通常所述天线系统还包括：
第一匹配电路700；
该第一匹配电路700分别连接所述天线部110沿第一方向的第一端的端部区域和所述馈源300，该第一匹配电路700用于进行天线阻抗的匹配。
为了使天线实现多种功能，进一步地，所述天线系统还包括：连接所述天线部110和所述接地部120的连接部件800；
所述连接部件800将所述天线部110在第一方向上分为第一金属臂111和第二金属臂112，其中，在第一方向上第一金属臂111的长度大于第二金属臂112的长度；
所述第一导线400、所述第二导线500和所述馈源300均连接在所述第一金属臂111上。
本实施例中，除了将第一导线400和第二导线500分别与一个调节器件600连接外，其它部分可以采用与实施例二相同的实现方式，通过采用本实施例中的实现方式，使与第一导线400连接的调节器件600的位置不受限于第二导线500，使得天线系统在设计上更为灵活。
实施例四
如图1和图9所示，本实施例的天线系统包括：
设置在移动终端背面的金属外壳100；
所述金属外壳100上沿第一方向设置有一缝隙200，所述缝隙200将所述金属外壳100分为天线部110和接地部120；其中，
所述天线部110上连接有一馈源300，所述馈源300连接在所述天线部110沿第一方向的第一端的端部区域，且所述馈源300与所述接地部120连接；
所述天线系统还包括：
连接在所述天线部110上的第一导线400，所述第一导线400连接在的所述第一端的端部区域；
连接在所述天线部110上的第二导线500；
以及与所述第一导线400和/或所述第二导线500连接的至少一个调节器件600，所述调节器件600与所述接地部120连接。
同时，本发明中还将第一导线400和/或第二导线500上串联至少一个可调谐元件900。
需要说明的是，为了保证天线系统的性能稳定，通常所述天线系统还包括：
第一匹配电路700；
该第一匹配电路700分别连接所述天线部110沿第一方向的第一端的端部区域和所述馈源300，该第一匹配电路700用于进行天线阻抗的匹配。
为了使天线系统实现多种功能，进一步地，所述天线系统还包括：连接所述天线部110和所述接地部120的连接部件800；
所述连接部件800将所述天线部110在第一方向上分为第一金属臂111和第二金属臂112，其中，在第一方向上第一金属臂111的长度大于第二金属臂112的长度；
所述第一导线400、所述第二导线500和所述馈源300均连接在所述第一金属臂111上。
本实施例中，除了采用实施例三的方式将第一导线400和第二导线500分别与一个调节器件600连接外，本实施例四中还在第一导线400和/或所述第二导线500串联上可调谐元件900，可以针对更多更小的子频带优化天线的性能，使得对天线性能的调节更准确。
实施例五
本发明实施例还提供一种移动终端，包括上面任一实施例所述的天线系统。
需要说明的是，通过在移动终端上设置该天线系统，保证了移动终端天线性能的稳定，使得移动终端的天线具有较宽的带宽覆盖，同时此种天线系统的设置方式还使得移动终端具有较好的金属占比，提高了用户对移动终端的体验效果。
以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种天线系统，其特征在于，包括：
设置在移动终端背面的金属外壳；
所述金属外壳上沿第一方向设置有一缝隙，所述缝隙将所述金属外壳分为天线部和接地部；其中，
所述天线部上连接有一馈源，所述馈源连接在所述天线部沿第一方向的第一端的端部区域，且所述馈源与所述接地部连接；
所述天线系统还包括：
连接在所述天线部上的第一导线，所述第一导线连接在所述第一端的端部区域；
连接在所述天线部上的第二导线；
以及与所述第一导线和/或所述第二导线连接的至少一个调节器件，所述调节器件与所述接地部连接；
所述天线系统还包括：
第一匹配电路；
所述第一匹配电路分别连接所述天线部沿第一方向的第一端的端部区域和所述馈源。
2.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述天线系统还包括：
连接所述天线部和所述接地部的连接部件；
所述连接部件将所述天线部在第一方向上分为第一金属臂和第二金属臂，其中，在第一方向上第一金属臂的长度大于第二金属臂的长度；
所述第一导线、所述第二导线和所述馈源均连接在所述第一金属臂上；
且所述第二导线连接在所述第一金属臂沿第一方向的三分之一长度至三分之二长度之间。
3.根据权利要求2所述的天线系统，其特征在于，所述第一金属臂的长度为40mm至60mm。
4.根据权利要求2所述的天线系统，其特征在于，所述第二金属臂的长度为15mm至25mm。
5.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述调节器件为可调元件或不可调元件；其中，
所述可调元件包括：开关、可变电容、二极管和调谐集成电路；
所述不可调元件包括：低阻高通的匹配电路和低温共烧陶瓷LTCC器件。
6.根据权利要求5所述的天线系统，其特征在于，当所述调节器件为可调元件、且所述天线系统中包含多个可调元件时，所述可调元件之间以并联的方式连接。
7.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述天线系统还包括：
可调谐元件，所述可调谐元件串联在所述第一导线和/或所述第二导线上。
8.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述缝隙中填充有非导电材料。
9.一种移动终端，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的天线系统。
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