CN105552520A - 一种天线及包括该天线的电子终端 - Google Patents

一种天线及包括该天线的电子终端 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种天线及包括该天线的电子终端，其中，该天线包括：金属基板，所述金属基板上开设有缝隙；至少一个割断电容，每个所述割断电容的两端分别与所述缝隙两侧的金属基板电连接，所述至少一个割断电容将所述缝隙分为至少两个馈电区域，每个所述馈电区域设置有一个远场通信馈电点，其中一个馈电区域还设置有一个近场通信馈电点；至少两个远场通信馈电结构，所述远场通信馈电结构与所述远场通信馈电点一一对应；一个近场通信馈电结构，所述近场通信馈电结构与所述近场通信馈电点对应。本发明实施例提供的天线及包括该天线的电子终端成本低、结构简单且复杂度低。

Description

一种天线及包括该天线的电子终端
技术领域
本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种天线及包括该天线的电子终端。
背景技术
随着电子技术和通信技术的不断发展，电子终端具备越来越丰富的功能，集成在电子终端以支持电子终端实现各种数据传输和通信功能的天线也越来越多。近场通信天线是实现近场通信(NFC，Near-FieldCommunications)的天线结构，一般占用空间较大，并且为了避免与其它天线信号之间的干扰，还需要增加与近场通信天线面积相当且价格昂贵的铁氧体，使得近场通信天线成本高、结构复杂。
发明内容
本发明实施例提出一种天线及包括该天线的电子终端，以解决现有技术中的近场通信天线成本高、结构复杂的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供了一种天线，包括：
金属基板，所述金属基板上开设有缝隙；
至少一个割断电容，每个所述割断电容的两端分别与所述缝隙两侧的金属基板电连接，所述至少一个割断电容将所述缝隙分为至少两个馈电区域，每个所述馈电区域设置有一个远场通信馈电点，其中一个馈电区域还设置有一个近场通信馈电点；
至少两个远场通信馈电结构，所述远场通信馈电结构与所述远场通信馈电点一一对应；
一个近场通信馈电结构，所述近场通信馈电结构与所述近场通信馈电点对应。
第二方面，本发明实施例提供了一种电子终端，包括第一方面提供的天线，且所述金属基板复用为所述电子终端的金属外壳。
本发明实施例提供的天线及包括该天线的电子终端，在金属基板的缝隙中设置分别与缝隙两侧的金属基板电连接的至少一个割断电容，利用该至少一个割断电容将缝隙分为至少两个馈电区域，且每个馈电区域设置有一个远场通信馈电点，其中一个馈电区域还设置有一个近场通信馈电点，至少两个远场通信馈电结构与远场通信馈电点一一对应，近场通信馈电结构与近场通信馈电点对应。经由上述方案，当收发用于远场通信的远场通信信号时，割断电容的高频隔离作用使得至少两个馈电区域独立收发远场通信信号(即：该天线能够收发至少两个远场通信信号)；当收发用于近场通信的近场通信信号时，割断电容相当于加载电容，使得至少两个馈电区域作为一个整体共同运转(即：该天线能够收发一个近场通信信号)，实现了将一个近场通信信号和至少两个远场通信信号集成在一个缝隙上进行收发，即：将近场通信信号的收发集成在用于远场通信信号收发的缝隙上，从而省去了单独的近场通信天线结构，进而能够降低成本和简化结构。此外，近场通信馈电结构和至少两个远场通信馈电结构分别具有单独的馈电点，不需要共用馈电点时所需的双工器，使得该天线的复杂度较低。
附图说明
为了更加清楚地说明本发明示例性实施例的技术方案，下面对描述实施例中所需要用到的附图做一简单介绍。显然，所介绍的附图只是本发明所要描述的一部分实施例的附图，而不是全部的附图，对于本领域普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的天线的结构示意图。
图2是本发明实施例一提供的天线的等效结构示意图。
图3是本发明实施例一提供的天线用于近场通信的等效结构示意图。
图4是本发明实施例一提供的天线用于远场通信的等效结构示意图。
图5是本发明实施例一提供的天线的近场通信馈电匹配电路的一种实现方式的电路示意图。
图6是本发明实施例一提供的天线的近场通信馈电匹配电路的另一种实现方式的电路示意图。
图7是本发明实施例一提供的天线的近场通信馈电匹配电路的另一种实现方式的电路示意图。
图8是本发明实施例一提供的天线的近场通信馈电匹配电路的另一种实现方式的电路示意图。
图9是本发明实施例二提供的天线的结构示意图。
图10是本发明实施例二提供的天线的等效结构示意图。
图11是本发明实施例二提供的天线用于远场通信的等效结构示意图。
图12是本发明实施例提供的电子终端的金属外壳的结构示意图。
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，以下将结合本发明实施例中的附图，通过具体实施方式，完整地描述本发明的技术方案。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有其他实施例，均落入本发明的保护范围之内。
本发明实施例提供了一种天线。
实施例一
图1是本发明实施例一提供的天线的结构示意图。如图1所示，该天线包括：金属基板101、一个割断电容102、两个远场通信馈电结构：第一远场通信馈电结构103和第二远场通信馈电结构104，以及一个近场通信馈电结构105。
金属基板101上开设有缝隙106，缝隙106贯穿整个金属基板101，即：缝隙106的两端延伸至金属基板101的边缘。
割断电容102的两端分别与缝隙106两侧的金属基板101电连接，割断电容将缝隙106分为两个馈电区域：第一馈电区域107和第二馈电区域108。第一馈电区域107设置有第一远场通信馈电点109；第二馈电区域108还设置有第二远场通信馈电点110；第一馈电区域107设置有近场通信馈电点111。
第一远场通信馈电结构103与第一馈电点109对应；第二远场通信馈电结构104与第二馈电点110对应。
近场通信馈电结构105与近场通信馈电点111对应。
图2是本发明实施例一提供的天线的等效结构示意图。如图2所示，该天线包括：开设有缝隙106的金属基板101和位于缝隙106中的电容等效装置201。其中，电容等效装置201等效为图1中的割断电容102。在不同的天线模式(近场通信或远场通信)下，电容等效装置201起到不同的作用。
图3是本发明实施例一提供的天线用于近场通信的等效结构示意图。如图3所示，当天线用于近场通信(即：在近场通信天线模式)时，电容等效装置201相当于电容加载，使得长度远小于四分之一近场通信谐振波长的缝隙106可以工作于近场通信频段。近场通信信号可以从整条缝隙106中穿过，即：电容等效装置201对近场通信信号的传输不会产生实质性的影响。
图4是本发明实施例一提供的天线用于远场通信的等效结构示意图。如图4所示，当天线用于远场通信(即：在远场通信天线模式)时，电容等效装置201将缝隙隔断成两个馈电区域(即：两条缝202和203)，每个馈电区域可以用来设计实现一种谐振波长的远场通信信号的收发。
结合图1至图4可知：本发明实施例一提供的天线，在金属基板的缝隙中设置分别与缝隙两侧的金属基板电连接的割断电容，缝隙将金属基板分成大小不等的两部分，其中较小的一部分作为天线端，较大的一部分作为地端。利用该割断电容将缝隙分为两个馈电区域，且每个馈电区域设置有一个远场通信馈电点，其中一个馈电区域设置有一个近场通信馈电点，远场通信馈电点和近场通信馈电点均设置于天线端。两个远场通信馈电结构分别与两个馈电区域的远场通信馈电点一一对应，近场通信馈电结构与近场通信馈电点对应。经由上述方案，当收发用于远场通信的远场通信信号时，割断电容的高频隔离作用使得两个馈电区域独立收发远场通信信号(即：该天线能够收发两个远场通信信号)；当收发用于近场通信的近场通信信号时，割断电容相当于加载电容，使得两个馈电区域作为一个整体共同运转(即：该天线能够收发一个近场通信信号)，实现了将一个近场通信信号和两个远场通信信号集成在一个缝隙上进行收发，即：将近场通信信号的收发集成在用于远场通信信号收发的缝隙上，从而省去了单独的近场通信天线结构，进而能够降低成本和简化结构。此外，近场通信馈电结构和两个远场通信馈电结构分别具有单独的馈电点，不需要共用馈电点时所需的双工器，使得该天线的复杂度较低。
图1示出的天线中，近场通信馈电点111设置在第一馈电区域107。需要说明的是，近场通信馈电点111可以不设置在第一馈电区域107，而是设置在第二馈电区域108。
如图3所示，由于整条缝隙106的两端延伸至金属基板101的边缘，即：整条缝隙106的两端都是开口的，属于开口缝，因此，该天线收发的近场通信信号的谐振波长为缝隙106的长度A的四倍。故，缝隙106的长度A可以根据所要收发的近场通信信号的谐振波长来设计。
如图4所示，由于阴影部分示出的两条缝的一端延伸至金属基板101的边缘，即：两条缝都是开口的，属于开口缝，因此，该天线收发的两个远场通信信号的谐振波长分别为两条缝202和203的长度A1和A2的四倍。故，两条缝202和203的长度A1和A2可以根据所要收发的两个远场通信信号的谐振波长来设计，即：整个缝隙的长度和电容等效装置201的位置可以根据所要收发的两个远场通信信号的谐振波长来设计。
如图1所示，该天线还可以包括：近场通信馈电匹配电路112。
其中，近场通信馈电匹配电路112的一端与近场通信馈电结构105电连接，近场通信馈电匹配电路112的另一端与近场通信馈电点111电连接。
近场通信馈电匹配电路112的作用是：(1)抵消近场通信天线原有的感抗，即：使得近场通信天线的阻抗虚部为0；(2)使得近场通信天线的较小电阻变换成更大的电阻；(3)实现远场通信天线的信号与近场通信天线的“馈电点”以及“地”隔离。
能够实现上述三种功能的电路，均可以作为该近场通信馈电匹配电路112。下面举例说明近场通信馈电匹配电路112的电路结构。
图5是本发明实施例一提供的天线的近场通信馈电匹配电路的一种实现方式的电路示意图。如图5所示，该近场通信馈电匹配电路包括：第一电感L1和第一电容C1。
第一电感L1的一端B1与图1中的近场通信馈电结构105，以及第一电容C1的一端B2电连接；第一电感L1的另一端B3与图1中的近场通信馈电点111电连接；第一电容C1的另一端B4接地设置。
由上述分析可知：图5中的B5端即为图1中的近场通信馈电匹配电路112的一端，与图1中的近场通信馈电结构105电连接；图5中的B6端即为图1中的近场通信馈电匹配电路112的另一端，与图1中的近场通信馈电点111电连接。
图6是本发明实施例一提供的天线的近场通信馈电匹配电路的另一种实现方式的电路示意图。如图6所示，该近场通信馈电匹配电路包括：第二电感L2、第三电感L3和第二电容C2。
第二电感L2的一端D1与图1中的近场通信馈电结构105电连接；第二电感L2的另一端D2与第三电感L3的一端D3，以及第二电容C2的一端D4电连接；第三电感L3的另一端D5与图1中的近场通信馈电点111电连接；第二电容C2的另一端D6接地设置。
由上述分析可知：图6中的D7端即为图1中的近场通信馈电匹配电路112的一端，与图1中的近场通信馈电结构105电连接；图6中的D8端即为图1中的近场通信馈电匹配电路112的另一端，与图1中的近场通信馈电点111电连接。
图7是本发明实施例一提供的天线的近场通信馈电匹配电路的另一种实现方式的电路示意图。如图7所示，该近场通信馈电匹配电路包括：第四电感L4、第五电感L5和第三电容C3。
第四电感L4的一端E1与图1中的近场通信馈电结构105电连接；第四电感L4的另一端E2与第五电感L5的一端E3，以及第三电容C3的一端E4电连接；第五电感L5的另一端E5接地设置；第三电容C3的另一端E6与图1中的近场通信馈电点111电连接。
由上述分析可知：图7中的E7端即为图1中的近场通信馈电匹配电路112的一端，与图1中的近场通信馈电结构105电连接；图7中的E8端即为图1中的近场通信馈电匹配电路112的另一端，与图1中的近场通信馈电点111电连接。
图8是本发明实施例一提供的天线的近场通信馈电匹配电路的另一种实现方式的电路示意图。如图8所示，该近场通信馈电匹配电路包括：设置有抽头端的第六电感L6和第四电容C4。
第六电感L6的一端F1与图1中的近场通信馈电结构105电连接；第六电感L6的另一端F2接地设置；第六电感L6的抽头端F3与第四电容C4的一端F4电连接；第四电容C4的另一端F5与图1中的近场通信馈电点111电连接。
由上述分析可知：图8中的F6端即为图1中的近场通信馈电匹配电路112的一端，与图1中的近场通信馈电结构105电连接；图8中的F7端即为图1中的近场通信馈电匹配电路112的另一端，与图1中的近场通信馈电点111电连接。
如图1所示，缝隙106两侧的金属基板101上可以分别设置有金属弹片113，割断电容102的两端分别通过金属弹片113与缝隙106两侧的金属基板101电连接。
割断电容102的电容量可以大于或等于30皮法，且小于或等于300皮法。
实施例二
图9是本发明实施例二提供的天线的结构示意图。结合图9和图1可知：与本发明实施例一提供的天线不同的是，本发明实施例二提供的天线包括两个割断电容102。
两个割断电容102将金属基板101上开设的缝隙分为三个馈电区域：第一馈电区域201、第二馈电区域202和第三馈电区域203。
类似于本发明实施例一提供的天线，本发明实施例二提供的天线的每个馈电区域设置有一个远场通信馈电点，每个馈电区域的远场通信馈电点与相应的一个远场通信馈电结构对应，即：本发明实施例二提供的天线包括三个远场通信馈电结构。
图10是本发明实施例二提供的天线的等效结构示意图。结合图10和图2可知：与本发明实施例一提供的天线不同的是，本发明实施例二提供的天线包括两个电容等效装置201。
本发明实施例二提供的天线用于近场通信的等效结构示意图如图3所示，在此不再赘述。
图11是本发明实施例二提供的天线用于远场通信的等效结构示意图。如图11所示，当天线用于远场通信(即：在远场通信天线模式)时，两个电容等效装置201将缝隙隔断成三个馈电区域(即：三条缝1101、1102和1103)，每个馈电区域可以用来设计实现一个谐振波长的远场通信信号的收发。
类似于图4，缝1101和1103属于开口缝，因此，该天线利用缝1101和1103收发的两个远场通信信号的谐振波长分别为两条缝1101和1103的长度的四倍。缝1102属于闭口缝，因此，该天线利用缝1102收发的远场通信信号的谐振波长为缝1102的长度的两倍。
在本发明实施例二中未详细描述的部分可参见本发明实施例一。
本发明实施例二提供的天线，在金属基板的缝隙中设置分别与缝隙两侧的金属基板电连接的两个割断电容，利用该两个割断电容将缝隙分为三个馈电区域，且每个馈电区域设置有一个远场通信馈电点，其中一个馈电区域设置有一个近场通信馈电点，三个远场通信馈电结构分别与三个馈电区域的远场通信馈电点一一对应，近场通信馈电结构与近场通信馈电点对应。经由上述方案，当收发用于远场通信的远场通信信号时，割断电容的高频隔离作用使得三个馈电区域独立收发远场通信信号(即：该天线能够收发三个远场通信信号)；当收发用于近场通信的近场通信信号时，割断电容相当于加载电容，使得三个馈电区域作为一个整体共同运转(即：该天线能够收发一个近场通信信号)，实现了将一个近场通信信号和三个远场通信信号集成在一个缝隙上进行收发，即：将近场通信信号的收发集成在用于远场通信信号收发的缝隙上，从而省去了单独的近场通信天线结构，进而能够降低成本和简化结构。此外，近场通信馈电结构和三个远场通信馈电结构分别具有单独的馈电点，不需要共用馈电点时所需的双工器，使得该天线的复杂度较低。
需要说明的是，本发明实施例提供的天线如果包括N(其中，N为正整数)个割断电容，则该N个割断电容将金属基板上开设的缝隙分为N+1个馈电区域(即：N+1个缝)，相应地，该天线包括N+1个远场通信馈电结构。其中，N+1个缝中，有两个缝属于开口缝，其余N-1个缝属于闭口缝。
本发明实施例还提供了一种电子终端，该电子终端包括本发明实施例提供的天线，其中，天线中的金属基板复用为电子终端的金属外壳，即：电子终端的金属外壳是利用天线中的金属基板来制成的。该电子终端可以是设置有近场通信天线和远场通信天线的电子设备，特别地，该电子终端可以是手机、平板电脑等移动终端。
本发明实施例提供的电子终端，在金属基板的缝隙中设置分别与缝隙两侧的金属基板电连接的至少一个割断电容，利用该至少一个割断电容将缝隙分为至少两个馈电区域，且每个馈电区域设置有一个远场通信馈电点，其中一个馈电区域设置有一个近场通信馈电点，至少两个远场通信馈电结构与对应的馈电区域的远场通信馈电点一一对应，近场通信馈电结构与近场通信馈电点对应。经由上述方案，当收发用于远场通信的远场通信信号时，割断电容的高频隔离作用使得至少两个馈电区域独立收发远场通信信号(即：该天线能够收发至少两个远场通信信号)；当收发用于近场通信的近场通信信号时，割断电容相当于加载电容，使得至少两个馈电区域作为一个整体共同运转(即：该天线能够收发一个近场通信信号)，实现了将一个近场通信信号和至少两个远场通信信号集成在一个缝隙上进行收发，即：将近场通信信号的收发集成在用于远场通信信号收发的缝隙上，从而省去了单独的近场通信天线结构，进而能够降低成本和简化结构。此外，近场通信馈电结构和至少两个远场通信馈电结构分别具有单独的馈电点，不需要共用馈电点时所需的双工器，使得该天线的复杂度较低。
图12是本发明实施例提供的电子终端的金属外壳的结构示意图。如图12所示，缝隙1201位于金属外壳1202的下端。
可以理解的是，金属外壳1202的其余部分也可以设置缝隙(例如：金属外壳1202的上端设置有缝隙1203)，可以利用这些缝隙来设计远场通信天线和/或近场通信天线。
上述仅为本发明的较佳实施例及所运用的技术原理。本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行的各种明显变化、重新调整及替代均不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由权利要求的范围决定。

Claims (10)

1.一种天线，其特征在于，包括：
金属基板，所述金属基板上开设有缝隙；
至少一个割断电容，每个所述割断电容的两端分别与所述缝隙两侧的金属基板电连接，所述至少一个割断电容将所述缝隙分为至少两个馈电区域，每个所述馈电区域设置有一个远场通信馈电点，其中一个馈电区域还设置有一个近场通信馈电点；
至少两个远场通信馈电结构，所述远场通信馈电结构与所述远场通信馈电点一一对应；
一个近场通信馈电结构，所述近场通信馈电结构与所述近场通信馈电点对应。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，还包括：近场通信馈电匹配电路；
所述近场通信馈电匹配电路的一端与所述近场通信馈电结构电连接，所述近场通信馈电匹配电路的另一端与所述近场通信馈电点电连接。
3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述近场通信馈电匹配电路包括：第一电感和第一电容；
所述第一电感的一端与所述近场通信馈电结构，以及所述第一电容的一端电连接；所述第一电感的另一端与所述近场通信馈电点电连接；所述第一电容的另一端接地设置。
4.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述近场通信馈电匹配电路包括：第二电感、第三电感和第二电容；
所述第二电感的一端与所述近场通信馈电结构电连接；所述第二电感的另一端与所述第三电感的一端，以及所述第二电容的一端电连接；所述第三电感的另一端与所述近场通信馈电点电连接；所述第二电容的另一端接地设置。
5.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述近场通信馈电匹配电路包括：第四电感、第五电感和第三电容；
所述第四电感的一端与所述近场通信馈电结构电连接；所述第四电感的另一端与所述第五电感的一端，以及所述第三电容的一端电连接；所述第五电感的另一端接地设置；所述第三电容的另一端与所述近场通信馈电点电连接。
6.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述近场通信馈电匹配电路包括：设置有抽头端的第六电感和第四电容；
所述第六电感的一端与所述近场通信馈电结构电连接；所述第六电感的另一端接地设置；所述第六电感的抽头端与所述第四电容的一端电连接；所述第四电容的另一端与所述近场通信馈电点电连接。
7.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述缝隙两侧的金属基板上分别设置有至少一个金属弹片，所述至少一个割断电容的两端分别通过所述缝隙两侧的金属弹片与所述缝隙两侧的金属基板电连接。
8.根据权利要求1-7任一所述的天线，其特征在于，所述割断电容的电容量大于或等于30皮法，且小于或等于300皮法。
9.一种电子终端，其特征在于，包括权利要求1-8任一所述的天线，且所述金属基板复用为所述电子终端的金属外壳。
10.根据权利要求9所述的电子终端，其特征在于，所述缝隙位于所述金属外壳的下端。
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