CN105530342A - 天线系统及其移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天线系统，移动终端的金属边框包括至少两个开槽，开槽位于移动终端的左侧或右侧，每一开槽上方设有接地位置，接地位置通过一接触点电连接至移动终端的系统接地面，且接地位置距离开槽的上边缘的距离小于等于辐射体的共振波长的二分之一。与现有技术相比，本发明提出了移动终端金属边框与外观结合的天线设计方式，其通过在移动终端的左右两侧开设至少两个开槽及在开槽附近利用一接触点连接至系统接地面，在人头手模型下及真实用户环境下，该种天线设计可使得电位相同以大幅降低了人体效应对天线性能的衰减，从而减少了掉话几率，且无需增加切换芯片，从而降低了成本，也降低了天线设计的难度。本发明同时公开了一种移动终端。

Description

天线系统及其移动终端

技术领域

本发明涉及移动终端天线设计技术领域，更具体地涉及一种天线系统及其移动终端。

背景技术

近年来，随着智能手机等移动终端的广泛应用及人们需求的不断提高，人们越来越重视移动终端的外观是否精美。鉴于此，金属材质被应用于移动终端的天线设计中，如iphone4的金属边框天线设计。

为了天线设计的需要，一般会在金属边框的左右两侧开槽。但在使用中，开槽将会被使用者直接接触到，从而影响天线性能甚至无法进行通信。为解决该问题，目前出现以下两种解决方案：(1)将开槽位置上移至移动终端顶部或下移至移动终端底部；(2)在移动终端内部设置两支支持相同频带的天线，在射频接至天线前端加入切换芯片，持续侦测两支天线的讯号强度，并用来切换射频路径至不同天线。当使用者手握第一天线的开槽时，会侦测到第一天线当前讯号不佳，收讯性能大幅下降，切换芯片中的软件将自动将主板射频辐射路径切换至第二天线上，从而保证正常的通信。对于第一种解决方案，开槽虽然被上移至原理人手虎口的位置，但位于移动终端顶端的开槽会与屏幕或金属中板相当靠近。因应目前对于屏幕窄边框的要求，该种设计会有很多的限制，且天线辐射性能及频宽相对不佳。而将开槽下移至底部，是目前使用最多的天线形式，此种开槽设计可避免人头手模型手持接触到开槽位置。但在真实用户环境下，开槽不管是被移至顶部或底部，人手手指都依旧可能接触到开槽，从而大幅影响天线性能。对于第二种解决方案，存在以下问题：(1)切换芯片的使用使得成本增加；(2)射频路径的切换会有时差，在使用者快速移动的情况下或处于信号不好的地方时，仍容易出现掉话；(3)设计两支支持频带相同的天线必然增加设计难度，且第二天线的性能通常无法与第一天线相当。

发明内容

鉴于现有技术所存在的上述技术问题，本发明的目的是提供一种天线系统及其移动终端，其不需增加切换芯片，可在人头手模型下及真实用户环境下大幅减少因人体对天线性能造成的衰减，从而减少掉话几率。

为实现上述目的，本发明提供了一种天线系统，适用于包括金属边框的移动终端。其中，金属边框包括至少两个开槽，开槽位于移动终端的左侧或右侧，两个开槽将金属边框分割为至少两个区域，天线系统包括辐射体，辐射体位于其中之一区域，金属边框上在每一开槽上方设有接地位置，接地位置通过一接触点电连接至移动终端的系统接地面，且接地位置距离开槽的上边缘的距离小于等于辐射体的共振波长的二分之一。

与现有技术相比，本发明的天线系统中，移动终端的金属边框包括至少两个开槽，其分别位于移动终端的左侧或右侧，金属边框上在每一开槽上方的设有接地位置，接地位置通过一接触点电连接至移动终端的系统接地面，且该接地位置尽可能地靠近开槽。具体地，接地位置距离开槽的上边缘的距离小于等于辐射体的共振波长的二分之一。即，本发明提出了移动终端金属边框与外观结合的天线设计方式，其通过在移动终端的左右两侧开设至少两个开槽及在开槽附近利用一接触点连接至系统接地面，在人头手模型下及真实用户环境下，该种天线设计可使得电位相同,亦即电流及阻抗趋缓变化，得以大幅降低了人体效应对天线性能的衰减，从而减少了掉话几率，且本发明中无需增加切换芯片，从而降低了成本，也降低了天线设计的难度。

具体地，在本发明的一优选实施例中，辐射体包括第一天线及第二天线，第一天线及第二天线位于移动终端的底部，且位于移动终端的左侧的接地位置距离开槽上边缘的距离小于等于第一天线的共振波长的二分之一，位于移动终端的右侧的接地位置距离开槽上边缘的距离小于等于第二天线的共振波长的二分之一。

具体地，第一天线包括第一辐射路径、馈点、第二辐射路径及第一短路点，馈点位于金属边框，射频信号经过第一辐射路径由馈点馈入至金属边框，再经过第二辐射路径连接至第一短路点；第二天线包括第一辐射路径、馈点、第三辐射路径及第二短路点，射频信号经过第一辐射路径由馈点馈入至金属边框，再经过第三辐射路径连接至第二短路点；第一短路点及第二短路点分别位于馈点的左右两侧。

可选地，第一天线和第二天下为环型天线。

具体地，第一天线及第二天线的长度为第一工作频段的三分之一到二分之一共振波长。

可选地，在本发明的另一优选实施例中，辐射体包括第一天线，第一天线包括辐射路径及馈点，馈点位于所述金属边框，射频信号经过辐射路径由所述馈点馈入至金属边框，并至位于移动终端的开槽的下边缘处，第一天线为单极天线或倒F型天线。

具体地，第一天线的长度为第一工作频段的四分之一到五分之一共振波长或三分之一到二分之一共振波长。

可选地，在本发明的再一优选实施例中，金属边框的左侧设有一开槽，金属边框的右侧设有两开槽，靠近移动终端顶部的开槽的下边缘距离靠近移动终端底部的开槽的上边缘的距离为第一天线的共振波长的三分之一到二分之一。

可选地，射频信号馈入至金属边框之间设有电容或电感等组件用以调整环型天线之匹配及频率；或金属边框至第一短路点或第二短路点之间设有电容或电感等组件用以调整环型天线之匹配及频率。

可选地，射频信号至辐射路径之间或辐射路径上设有电容或电感等组件用以调整环型天线之匹配及频率。

相应地，本发明还提供了一种移动终端，包括金属边框、天线系统及系统接地面，其中天线系统如上所述。

具体地，开槽内填充有绝缘材料。

具体地，系统接地面包括相互连接的LCD金属壳、PCB板或金属中框。

通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。

附图说明

图1为本发明天线设计第一实施例的示意图。

图2为本发明天线设计第二实施例的示意图。

图3为本发明天线设计第三实施例的示意图。

图4为本发明天线设计第四实施例的示意图。

图5为本发明天线设计第五实施例的示意图。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。

请参考图1，本发明的移动终端1包括金属边框2、天线系统及系统接地面3。系统接地面3由移动端1中的主要金属器件互相连接构成，如LCD金属壳、PCB板或金属中框。金属边框2包括左右两个开槽4-5、6-7，该两个开槽4-5、6-7将金属边框2分割成两个区域且可与移动终端1的外观开口相结合。天线系统包括辐射体201，位于移动终端1的底部，且位于开槽4-5、6-7所分割的区域内。

具体地，辐射体201包括第一天线及第二天线，其均为环型天线(LoopAntenna)。如图1所示，第一天电线包括第一辐射路径26、馈点21、第二辐射路径27及第一短路点22，馈点21位于金属边框2上，射频信号102经过第一辐射路径26馈入至金属边框2上，经过右半部分金属框24再经第二辐射路径27连接至第一短路点22。第二天电线包括第一辐射路径26、馈点21、第三辐射路径28及第二短路点23，射频信号102经过第一辐射路径26馈入至金属边框2上，经过左半部分金属框25再经第三辐射路径28连接至第二短路点23。需要说明的是，第一天线及第二天线可依不同需求选择适当的馈点使其共振在不同频带，使天线操作在双频以上的频带。天线的第一辐射路径26可设计在一非金属材质支架上，可用来改变馈入馈点21前的天线样式，也可在进入第一短路点22及第二短路点23前设计天线辐射路径在非金属材质支架上调整天线匹配或共振频率。该第一天线及第二天线的长度为第一工作频段的三分之一到二分之一共振波长。实际天线长度依周遭环境、金属框的宽度厚度等因素的影响，而有可能有所不同。

进一步地，如图1所示，金属边框2上在每一开槽4-5、6-7上方设有接地位置，两接地位置分别通过接触点11、12电连接至系统接地面3。接地位置需要尽可能地靠近相应的开槽4-5、6-7。具体地，接地位置距离开槽边缘处不超过相对应的开槽下方辐射共振波长的二分之一。在本实施例中，位于左侧的接地位置距离开槽6-7的上边缘的距离小于等于位于开槽6-7下方的第一天线的共振波长的二分之一，位于右侧的接地位置距离开槽4-5的上边缘的距离小于等于位于开槽4-5下方的第二天线的共振波长的二分之一。

进一步地，可在射频讯号102至第一辐射路径26之间、第一辐射路径26上、或在第二辐射路径27加入电容、电感等组件用以调整环形天线之匹配及频率。且，开槽4-5、6-7的上边缘4、7可视情况先串接电容或电感等组件再连接至系统接地面3。

再请参考图2，在本发明的第二实施例中，其与第一实施例的区别在于：辐射体202包括第一天线，第一天线包括辐射路径30及馈点31，馈点31位于金属边框2上。射频信号103经过辐射路径30馈入馈点31经金属外观路径32，至右侧的开槽4-5的下边缘5处，从而使得第一天线成为一倒F型或单极天线，其长度约为第一工作频段的四分之一到五分之一共振波长或三分之一到二分之一共振波长。此外，本实施例还与第一实施例存在以下区别：位于右侧开槽4-5上方的金属边框2上具有一接地位置8，该接地位置8通过接触点33电连接至系统接地面3。且该接地位置8距离开槽4-5的上边缘4处的距离为X0，X0的长度约为开槽4-5下方的辐射体的共振波长的四分之一至五分之一波长，此长度亦有第二、第三、第四可选择之长度，为X0的三倍、五倍、七倍…等。实际长度依周遭环境、金属框的宽度厚度等因素的影响，而有可能略短于上述长度。而图2中的接地路径34可用来调整开槽4-5上方的总长度，当然也可用电容电感等组件串接在接地路径34上用以调整开槽4-5上方至接地位总长度。此外，本实施例中，辐射路径30可设计在一非金属材质支架上，可用来改变馈入馈点31前的天线样式，馈入框的位置没有限制，依所需共振频率选择，在金属边框202上寻找，还可在射频信号103至辐射路径30之间或辐射路径30上加入电容或电感等组件用以调整天线匹配或共振频率。

再请参考图3，在本发明的第三实施例中，其与第二实施例的区别在于：辐射体203包括辐射路径40、44及短路点45，射频信号104由辐射路径40至接触点41经金属外观路径42，至接触点43、再至辐射路径44，终于短路点45为一环形天线。该总天线长度一般为第一工作频段的三分之一到二分之一工作波长，且随环境变化可能有不同辐射天线长度。需要说明的是，辐射路径40及辐射路径44可调整天线工作频率；辐射路径40可设计在一非金属材质支架上，可用来馈入金属框41，可在支架上改变辐射路径40的天线样式，馈入框的位置没有限制，依所需共振频率选择。

再请参考图4，在本发明的第四实施例中，其与第二实施例的区别在于：辐射体204包括第一天线，第一天线包括辐射路径50及馈点51，馈点51位于金属边框2上。射频信号105经过辐射路径50馈入馈点51经金属外观路径52，至右侧的开槽4-5的下边缘5处。此外，开槽4-5上方开设有另一开槽53-54，并在开槽上缘54附近找一接地位置，该接地位置通过接触点56连接至系统地位接地面3。其中，开槽53-54的下边缘53距离开槽4-5的上边缘4的长度为X1，第一可选择之X1长度为开槽4-5下方共振波长的三分之一至二分之一波长，此长度亦有第二、第三、第四可选择之长度，为X1的二倍、三倍、四倍…等。实际长度依周遭环境、金属框的宽度厚度等因素的影响，而有可能略短于上述长度。而图4中的接地路径55可用来调整开槽上方总长度，亦可用电容电感等组件串接在接地路径55上用以调整开槽上方至接地位总长度。

再请参考图5，其与第四实施例的区别在于：辐射体205包括辐射路径60、64及短路点65，射频信号106由辐射路径60至接触点61经金属外观路径62，至接触点63、再至辐射路径64，终于短路点65为一环形天线。

需要说明的是，本发明中金属边框包括至少两个开槽，开槽位于移动终端的左侧或右侧，两个开槽将金属边框分割为至少两个区域。开槽的个数及位置不仅限于上述实施例中所描述的，只需保证至少有两个开槽，且左侧、右侧均有开槽即可。此外，在上述五个实施例中，相同的标号代表相同的部件，具有相同的连接方式及相同的功能，如标号1均代表移动终端、标号2均代表金属边框、标号3均代表系统接地面、标号4-5代表开槽、标号6-7代表开槽、标号11代表接触点。

从以上描述可以看出，本发明的天线系统及其移动终端中，移动终端的金属边框包括至少两个开槽，其分别位于移动终端的左侧或右侧，金属边框上在每一开槽上方的设有接地位置，接地位置通过一接触点电连接至移动终端的系统接地面，且该接地位置尽可能地靠近开槽。具体地，接地位置距离开槽的上边缘的距离小于等于辐射体的共振波长的二分之一。即，本发明提出了移动终端金属边框与外观结合的天线设计方式，其通过在移动终端的左右两侧开设至少两个开槽及在开槽附近利用一接触点连接至系统接地面，在人头手模型下及真实用户环境下，该种天线设计可使得电位相同以大幅降低了人体效应对天线性能的衰减，从而减少了掉话几率，且本发明中无需增加切换芯片，从而降低了成本，也降低了天线设计的难度。

以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。

Claims (10)

1.一种天线系统，适用于包括金属边框的移动终端，其特征在于：所述金属边框包括至少两个开槽，所述开槽位于所述移动终端的左侧或右侧，两个所述开槽将所述金属边框分割为至少两个区域，所述天线系统包括辐射体，所述辐射体位于其中之一所述区域，所述金属边框上在每一所述开槽上方设有接地位置，所述接地位置通过一接触点电连接至所述移动终端的系统接地面，且所述接地位置距离所述开槽的上边缘的距离小于等于所述辐射体的共振波长的二分之一。

2.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于：所述辐射体包括第一天线及第二天线，所述第一天线及第二天线位于所述移动终端的底部，且位于所述移动终端的左侧的接地位置距离所述开槽上边缘的距离小于等于所述第一天线的共振波长的二分之一，位于所述移动终端的右侧的接地位置距离所述开槽上边缘的距离小于等于所述第二天线的共振波长的二分之一。

3.如权利要求2所述的天线系统，其特征在于：所述第一天线包括第一辐射路径、馈点、第二辐射路径及第一短路点，所述馈点位于所述金属边框，射频信号经过所述第一辐射路径由所述馈点馈入至所述金属边框，再经过第二辐射路径连接至所述第一短路点；所述第二天线包括所述第一辐射路径、所述馈点、第三辐射路径及第二短路点，所述射频信号经过所述第一辐射路径由所述馈点馈入至所述金属边框，再经过第三辐射路径连接至所述第二短路点；所述第一短路点及第二短路点分别位于所述馈点的左右两侧。

4.如权利要求3所述的天线系统，其特征在于：所述第一天线和第二天线为环型天线；所述第一天线及第二天线的长度为第一工作频段的三分之一到二分之一共振波长。

5.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于：所述辐射体包括第一天线，所述第一天线包括辐射路径及馈点，所述馈点位于所述金属边框，射频信号经过所述辐射路径由所述馈点馈入至所述金属边框，并至位于所述金属边框的开槽的下边缘处。

6.如权利要求5所述的天线系统，其特征在于：所述第一天线为单极天线或倒F型天线；所述第一天线的长度为第一工作频段的四分之一到五分之一共振波长或三分之一到二分之一共振波长。

7.如权利要求6所述的天线系统，其特征在于：所述金属边框的左侧设有一所述开槽，所述金属边框的右侧设有两所述开槽，靠近所述移动终端顶部的开槽的下边缘距离靠近所述移动终端底部的开槽的上边缘的距离为所述第一天线的共振波长的三分之一到二分之一。

8.如权利要求3或4所述的天线系统，其特征在于：所述射频信号馈入至所述金属边框之间设有电容或电感；或所述金属边框至所述第一短路点或第二短路点之间设有电容或电感。

9.如权利要求5-7任一项所述的天线系统，其特征在于：所述射频信号至所述辐射路径之间或所述辐射路径上设有电容或电感。

10.一种移动终端，包括金属边框、天线系统及系统接地面，其特征在于：所述天线系统如权利要求1-9任一项所述。