CN105305066B - 全金属背壳天线系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种全金属背壳天线系统。所述全金属背壳天线系统包括金属背壳、具有主接地点的线路板、与所述线路板电连接的主天线模块及小天线模块；所述金属背壳包括主体部、四条侧壁和两条缝隙，两条所述缝隙将所述金属背壳分割成彼此绝缘分开的第一金属部、第二金属部及第三金属部；所述第一金属部包括顶部缝隙，所述第二金属部包括至少一条底部缝隙；所述主天线模块包括设于所述线路板上的匹配电路、主馈电点以及至少一个接地点，所述小天线模块包括至少一个小天线单元，所述小天线单元包括馈电点和至少一个接地点。与相关技术相比，本发明的全金属背壳天线系统可最大程度地保持所述金属背壳的完整性，造型美观。
Description
【技术领域】
本发明涉及移动通讯领域，尤其涉及一种移动终端天线系统。
【背景技术】
随着移动通讯技术的发展，各种电子产品对人们的娱乐及生活起到重要作用，并且多种电子产品逐渐更新为具有通讯功能的电子通讯产品，其中天线系统为电子通讯产品的核心部件之一。
辐射部是天线系统的重要部件。相关技术中的电子通讯产品将天线系统的辐射部设于塑料后盖表面，由于塑料后盖不会对天线系统的辐射进行屏蔽，这种实现方式较为容易。
但是随着消费者的需求变化，对电子通讯产品的需求不仅满足于其应用功能，对于其外观、质感等需求也在不断提升，因此，金属外壳的通讯产品越来越受欢迎。然而，电磁波不能穿透金属，将天线系统完全置于金属外壳内，不能达到天线性能检测标准，相关技术采取在金属后盖上设置缝隙的方法以辐射信号，破坏了整体造型的完整性。
因此，有必要提供一种新的天线系统解决上述问题。
【发明内容】
本发明需要解决的技术问题是提供一种隔离度好，可最大程度的保持金属背壳完整性，造型美观的全金属背壳天线系统。
为解决上述技术问题，本发明提供一种全金属背壳天线系统，其包括金属背壳、具有主接地点的线路板、与所述线路板电连接的主天线模块及小天线模块；所述金属背壳包括主体部和自所述主体部弯折延伸的侧壁、第一缝隙及第二缝隙，所述侧壁包括相对设置的第一侧壁及第二侧壁、以及相对设置的第三侧壁及第四侧壁；所述第一缝隙和所述第二缝隙分别开设于所述金属背壳上，所述第一缝隙位于所述第一侧壁与所述主体部连接处，所述第二缝隙位于所述第二侧壁与所述主体部连接处，所述第一缝隙和所述第二缝隙将所述金属背壳分割为包含所述第一侧壁的第一金属部、包含所述第二侧壁的第二金属部及位于所述第一金属部和所述第二金属部之间的第三金属部，所述第一金属部、所述第二金属部以及所述第三金属部彼此绝缘分开；所述第一金属部包括顶部缝隙，所述顶部缝隙以最短路径贯通所述第一侧壁的边缘与所述第一缝隙，所述第二金属部包括至少一条底部缝隙，所述底部缝隙以最短路径贯通所述第二侧壁的边缘与所述第二缝隙；
所述主天线模块包括设于所述线路板上的匹配电路、主馈电点以及至少一个接地点，所述主馈电点与所述第一金属部电连接，所述接地点与所述主接地点电连接；
所述小天线模块包括至少一个小天线单元，所述小天线单元包括设于所述线路板上的馈电点和至少一个接地点，所述馈电点与所述第二金属部电连接，所述接地点与所述主接地点电连接。
优选的，所述顶部缝隙靠近所述第三侧壁或第四侧壁设置，所述主馈电点在远离所述顶部缝隙的位置与所述第一金属部电连接。
优选的，所述匹配电路包括第一电感、与所述第一电感并联的第一电容、用于控制所述第一电容通断且与所述第一电容串联的电容开关、与所述第一电感串联的第二电容、与所述第二电容并联的第二电感以及用于控制所述第一金属部是否接地的接地开关，所述接地开关设于所述顶部缝隙与所述主馈电点之间。
优选的，所述主天线模块具有一个接地点，所述接地点在比所述主馈电点更远离所述顶部缝隙的位置与所述第一金属部电连接。
优选的，所述小天线模块包括两个小天线单元，两个小天线单元分别为分集天线单元和GPS/WIFI天线单元。
优选的，所述分集天线单元和所述GPS/WIFI天线单元各设有一个与所述第二金属部电连接的馈电点，两个所述馈电点位于两条所述底部缝隙之间，且两个所述馈电点之间设有若干个与所述第二金属部电连接的接地单元，所述接地单元与所述主接地点电连接。
优选的，所述分集天线单元包括一个接地点，所述分集天线单元的馈电点和所述接地点分别在离所述分集天线单元的馈电点较近的所述底部缝隙的两侧与所述第二金属部电连接。
优选的，所述GPS/WIFI天线单元包括一个接地点，所述GPS/WIFI天线单元的馈电点和所述接地点分别在离所述GPS/WIFI天线单元较近的所述底部缝隙的两侧与所述第二金属部电连接。
优选的，所述GPS/WIFI天线单元还包括寄生天线，所述寄生天线位于所述GPS/WIFI的馈电点和所述接地点之间。
优选的，所述寄生天线呈L型，所述寄生天线的一端接地。
与相关技术相比，本发明的所述全金属背壳天线系统中，所述第一缝隙位于所述第一侧壁和所述主体部的连接处、所述第二缝隙位于所述第二侧壁和所述主体部的连接处，并将整个所述金属背壳分为了作为所述主天线模块辐射部的所述第一金属部以及作为所述小天线辐射部的所述第二金属部，最大程度的保持了所述金属背壳的完整性，整体造型美观。
【附图说明】
图1为本发明的全金属背壳天线系统的结构示意图；
图2为本发明的全金属背壳天线系统的去除第三金属部的结构示意图；
图3为本发明的全金属背壳天线系统的金属背壳的立体结构示意图；
图4为本发明的全金属背壳天线系统的金属背壳的另一角度的立体结构示意图；
图5为本发明的全金属背壳天线系统图2中A部位的放大图；
图6为本发明的全金属背壳天线系统的主天线模块的匹配电路示意图；
图7为本发明的全金属背壳天线系统图2中B部位的放大图；
图8为本发明的全金属背壳天线系统的主天线模块的三种工作状态对应的频率-增益特性曲线图；
图9为本发明的全金属背壳天线系统的主天线模块的三种工作状态的频率-效率特性曲线图；
图10为本发明的全金属背壳天线系统的分集天线单元的频率-增益特性曲线图；
图11为本发明的全金属背壳天线系统的分集天线单元的频率-效率特性曲线图；
图12为本发明的全金属背壳天线系统的GPS/WIFI天线单元的频率-增益特性曲线图；
图13为本发明的全金属背壳天线系统的GPS/WIFI天线单元的频率-效率特性曲线图；
图14为本发明的全金属背壳天线系统的分集天线单元和GPS/WIFI天线单元的隔离度曲线图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
请同时参阅图1和图2，图1为本发明的全金属背壳天线系统的结构示意图，图2为本发明的全金属背壳天线系统的去除第三金属部的结构示意图。
所述全金属背壳天线系统1包括金属背壳11、线路板13、主天线模块15及小天线模块17。所述主天线模块15及所述小天线模块17电连接所述线路板13。
再请结合参照图3及图4，图3为本发明的全金属背壳天线系统的金属背壳的立体结构示意图，图4为本发明的全金属背壳天线系统的金属背壳的另一角度的立体结构示意图。所述金属背壳11包括主体部11a、第一侧壁11b、第二侧壁11c、第三侧壁11d及第四侧壁11e。所述第一侧壁11b、所述第二侧壁11c、所述第三侧壁11d及所述第四侧壁11e自所述主体部11a弯折延伸而成，所述第一侧壁11b和所述第二侧壁11c相对设置，所述第三侧壁11d和所述第四侧壁11e相对设置。
所述金属背壳11开设有两条缝隙，分别为第一缝隙111及第二缝隙113，所述第一缝隙111及所述第二缝隙113仅设置位置不同，结构完全相同。所述第一缝隙111及所述第二缝隙113的宽度约为1.5mm。
所述第一缝隙111位于所述第一侧壁11b与所述主体部11a连接处，所述第二缝隙113位于所述第二侧壁11c与所述主体部11a连接处。具体来说，所述第一缝隙111位于所述第一侧壁11b与所述主体部11a的连接处，且其两端分别一直延伸至所述第三侧壁11d和所述第四侧壁11e的靠近所述第一侧壁11b的侧边缘；所述第二缝隙113位于所述第二侧壁11c和所述主体部11a的连接处，且其两端分别一直延伸至所述第三侧壁11d和所述第四侧壁11e靠近所述第二侧壁11c的侧边缘。所述第一缝隙111和所述第二缝隙113将所述金属背壳11分割为彼此绝缘断开的、包含所述第一侧壁11b的第一金属部115、包含所述第二侧壁11c的第二金属部117及位于所述第一金属部115和所述第二金属部117之间的第三金属部119。
所述第一金属部115及所述第二金属部117分别用作主天线辐射部及小天线辐射部。
请结合参阅图5，图5为本发明的全金属背壳天线系统主天线模块15的结构示意图。
所述第一金属部115包括所述第一侧壁11b、顶部缝隙1151及伪断缝1153。所述顶部缝隙1151以最短路径贯通所述第一侧壁11c的边缘与所述第一缝隙111，所述顶部缝隙1151靠近所述第三侧壁11d或所述第四侧壁11e设置，在本实施例中，所述顶部缝隙1151靠近所述第四侧壁11e设置。
所述伪断缝1153为绝缘材料涂层，涂覆于所述第一侧壁11b表层。所述伪断缝1153是为了使所述第一金属部115和所述第二金属部117造型一致而设置，所述伪断缝1153不会将所述第一侧壁11b物理断开，因此对天线信号不产生任何影响。
所述主天线模块15包括主馈电点151、匹配电路153和接地点155。所述匹配电路153存在于所述线路板13上。所述主馈电点151设于远离所述顶部缝隙1151的位置且与所述第一金属部115电连接。
再请结合参阅图6，图6为本发明的全金属背壳天线系统的主天线模块的匹配电路示意图。所述匹配电路153包括接地开关1531、电容开关S1、第一电感L1、第二电感L2、第一电容C1及第二电容C2。
所述接地开关1531设于所述顶部缝隙1151与所述主馈电点151之间，用于控制所述第一金属部115是否接地。所述第一电容C1与所述第一电感L1并联，所述电容开关S1与所述第一电容C1串联并控制所述第一电容C1通断。所述第二电容C2与所述第一电感L1串联且与所述第二电感L2并联。
在本实施例中，所述接地点155仅设置一个，所述接地点155设于比所述主馈电点151更远离所述顶部缝隙1151的位置且与所述第一金属部115电连接。
所述主天线模块15由所述电容开关S1及所述接地开关1531的不同状态组合，可以实现主天线模块15的三种工作频段，分别为：
第一种状态：所述电容开关S1及所述接地开关1531均处于断开状态。此时所述主馈电点151或者所述接地点155电连接所述第一金属部115，所述主天线模块15的工作频段为GSM900及2300MHz-2400MHz。
第二种状态：所述电容开关S1及所述接地开关1531均处于闭合状态。此时，所述主馈电点151或者所述接地点155电连接所述第一金属部115，且所述接地开关1531电连接所述第一金属部115，所述主天线模块15的工作频段为1710MHz-2170MHz和2500MHz-2690MHz。
第三种状态：所述电容开关S1处于断开状态，所述接地开关1531处于闭合状态。所述全金属背壳天线系统1的工作频段为GSM850和2300MHz-2400MHz。
请参阅图8，图8为本发明的全金属背壳天线系统的主天线模块的三种工作状态对应的频率-增益特性曲线图。由所述主天线模块15的三种工作状态下对应的频率-增益特性曲线图可知，所述主天线模块15的三种工作状态性能良好。
请参阅图9，图9为本发明的全金属背壳天线系统的主天线模块的频率-效率特性曲线图。
各工作频段对应的平均效率如下：
GSM850时，平均效率为51.90％；
GSM900时，平均效率为51.20％；
1710-2170MHz时，平均效率为64.90％；
2300-2400MHz时，平均效率为65.90％；
2500-2690MHz时，平均效率为63.30％。
由工作频段的平均效率值可知，所述主天线模块15的效率良好。
请结合参阅图7，图7为本发明的全金属背壳天线系统的小天线模块的结构示意图。所述第二金属部117包括所述第二侧壁11c及至少一条底部缝隙1171，在本实施例中，设置两条间隔设置的所述底部缝隙1171。所述底部缝隙1171以最短路径贯通所述第二侧壁11c的边缘与所述第二缝隙113。为了便于下文的描述，将所述底部缝隙1171分为靠近所述第四侧壁11e的底部缝隙1171a及靠近所述第三侧壁11d的底部缝隙1171b，两者仅位置不同。所述顶部缝隙1151及所述伪断缝1153与两条所述底部缝隙1171对应设置，因此所述金属背壳天线系统1的整体造型更好。
所述小天线模块17可以包括一个或多个小天线单元。在本实施例中，所述小天线模块17包括两个小天线单元，分别为分集天线单元171和GPS/WIFI天线单元173。
所述分集天线单元171包括接地点1711和馈电点1713。所述接地点1711至少设置一个，多个所述接地点1711可以实现所述分集天线单元171的多个工作频段。在本实施例中，所述接地点1711设置一个。所述接地点1711和所述馈电点1713分别设于离所述馈电点1713较近的所述底部缝隙1171a的两侧，并分别与所述第二金属部117电连接。
所述GPS/WIFI天线单元173包括接地点1731、寄生天线1733、和馈电点1735。所述接地点1731至少为一个，用于实现所述GPS/WIFI天线单元的多个频段，本实施例中所述接地点1731仅设置一个。所述接地点1731和所述馈电点1713分别设于离所述馈电点1735较近的所述底部缝隙1171b的两侧，并分别与所述第二金属部117电连接。所述寄生天线1733呈L型，其一端接地并位于所述馈电点1735和所述接地点1731之间。
所述分集天线单元171的所述馈电点1713和所述GPS/WIFI天线单元173的所述馈电点1735之间设有若干个接地单元，在本实施例中，有两个所述接地单元1737位于所述馈电点1713和所述馈电点1735之间。所述接地单元1737可以为一导体，用于将所述第二金属部117与所述线路板13的所述主接地点相连，其可以提高所述分集天线单元171和所述GPS/WIFI天线单元之间的隔离度，降低两天线单元相互间的信号干扰。当然，所述接地单元并不限于设置两个，一个或多个均同理包含在本发明的保护范围之内。
所述分集天线单元171包括1880MHz和2600MHz两个工作频率：工作频率1880MHz由寄生天线产生，工作频率2600MHz由PIFA天线产生。
请结合参照图10和图11，图10为本发明的全金属背壳天线系统的分集天线单元的频率-增益特性曲线图，图11为本发明的全金属背壳天线系统的分集天线单元的频率-效率特性曲线图，所述分集天线单元171的增益和效率均良好。
所述GPS/WIFI天线单元173通过调节电容值和电感值实现1560MHz、2440MHz、5550MHz及5820MHz四个工作频率：工作频率1560MHz由PIFA天线产生，工作频率2440MHz由寄生天线产生，工作频率5550MHz由PIFA高次天线产生，工作频率5820MHz由所述寄生天线1733产生。
请结合参照图12及图13，图12为本发明的全金属背壳天线系统的GPS/WIFI天线单元的频率-增益特性曲线图，图13为本发明的全金属背壳天线系统的GPS/WIFI天线单元的频率-效率特性曲线图。所述GPS/WIFI天线单元173的增益和效率均良好。
再请参阅图14，图14为本发明的全金属背壳天线系统的分集天线单元和GPS/WIFI天线单元的隔离度曲线图。所述分集天线单元171及所述GPS/WIFI天线单元173共用所述第二金属部117作为辐射部，除所述GPS天线附近隔离度稍差外，大部分频段的隔离度良好，辐射效果理想。
与相关技术相比，本发明的所述全金属背壳天线系统1中，所述第一缝隙111位于所述第一侧壁11b和所述主体部11a的连接处、所述第二缝隙113位于所述第二侧壁11c和所述主体部11a的连接处，并将整个所述金属背壳11分为了作为所述主天线模块辐射部的所述第一金属部115以及作为所述小天线辐射部的所述二金属部117，最大程度的保持了所述金属背壳11的完整性，整体造型美观。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种全金属背壳天线系统，其包括金属背壳、具有主接地点的线路板、与所述线路板电连接的主天线模块及小天线模块，所述金属背壳包括主体部和自所述主体部弯折延伸的侧壁，所述侧壁包括相对设置的第一侧壁及第二侧壁、以及相对设置的第三侧壁及第四侧壁，其特征在于，所述金属背壳上开设有位于所述第一侧壁与所述主体部连接处的第一缝隙和位于所述第二侧壁与所述主体部连接处的第二缝隙，所述第一缝隙和所述第二缝隙将所述金属背壳分割为包含所述第一侧壁的第一金属部、包含所述第二侧壁的第二金属部及位于所述第一金属部和所述第二金属部之间的第三金属部，所述第一金属部、所述第二金属部以及所述第三金属部彼此绝缘分开；所述第一金属部包括顶部缝隙，所述顶部缝隙以最短路径贯通所述第一侧壁的边缘与所述第一缝隙，所述第二金属部包括至少一条底部缝隙，所述底部缝隙以最短路径贯通所述第二侧壁的边缘与所述第二缝隙；
所述主天线模块包括设于所述线路板上的匹配电路、主馈电点以及至少一个接地点，所述主馈电点与所述第一金属部电连接，所述接地点与所述主接地点电连接；所述接地点在比所述主馈电点更远离所述顶部缝隙的位置与所述第一金属部电连接；
所述小天线模块包括两个小天线单元，两个小天线单元分别为分集天线单元和GPS/WIFI天线单元，所述分集天线单元和所述GPS/WIFI天线单元各设有一个与所述第二金属部电连接的馈电点，两个所述馈电点位于两条所述底部缝隙之间，且两个所述馈电点之间设有若干个与所述第二金属部电连接的接地单元，所述接地单元与所述主接地点电连接；
所述顶部缝隙靠近所述第三侧壁或第四侧壁设置，所述主馈电点在远离所述顶部缝隙的位置与所述第一金属部电连接。
2.根据权利要求1所述的全金属背壳天线系统，其特征在于，所述匹配电路包括第一电感、与所述第一电感并联的第一电容、用于控制所述第一电容通断且与所述第一电容串联的电容开关、与所述第一电感串联的第二电容、与所述第二电容并联的第二电感以及用于控制所述第一金属部是否接地的接地开关，所述接地开关设于所述顶部缝隙与所述主馈电点之间。
3.根据权利要求2所述的全金属背壳天线系统，其特征在于，所述分集天线单元包括一个接地点，所述分集天线单元的馈电点和所述接地点分别在离所述分集天线单元的馈电点较近的所述底部缝隙的两侧与所述第二金属部电连接。
4.根据权利要求3所述的全金属背壳天线系统，其特征在于，所述GPS/WIFI天线单元包括一个接地点，所述GPS/WIFI天线单元的馈电点和所述接地点分别在离所述GPS/WIFI天线单元较近的所述底部缝隙的两侧与所述第二金属部电连接。
5.根据权利要求4所述的全金属背壳天线系统，其特征在于，所述GPS/WIFI天线单元还包括寄生天线，所述寄生天线位于所述GPS/WIFI的馈电点和所述接地点之间。
6.根据权利要求5所述的全金属背壳天线系统，其特征在于，所述寄生天线呈L型，所述寄生天线的一端接地。
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