CN105762519A - 一种缝隙天线及移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种缝隙天线及移动终端。该缝隙天线包括金属块、金属框、至少两个接地片和至少一组天线组件，天线组件包括天线馈源、天线单元，以及至少两组匹配网络，金属框沿金属块的外周围设置，且与金属块之间形成缝隙；至少两个接地片设置在缝隙之中使金属框和金属块接地，且至少两个接地片分别设置在金属框的第一侧边和第二侧边上，第一侧边与第二侧边相对；天线组件设置在缝隙中，其中，天线馈源设置在金属块与天线单元之间，匹配网络设置在天线单元与金属框之间。该缝隙天线结构简单，无需复杂的接地匹配，匹配损耗较小，同时天线组件通过至少两组匹配网络兼顾了低频和高频的谐振模态。

Description

一种缝隙天线及移动终端

技术领域

本发明涉及天线技术领域，特别是涉及一种缝隙天线和一种移动终端。

背景技术

随着用户对移动终端的金属质感的追求，带金属中框的移动终端对天线提出了带宽和设计复杂性的巨大挑战，特别是金属中框不能断点的情形。

目前，针对金属中框无断点的方案均采用缝隙天线及其演变等方式，但这仅仅是泛原理性的，具体的设计实现方面仍然会遇到设计复杂度大、难以同时兼顾各个频段、匹配损耗大、带宽不足等难题。

现有方案中，为了兼顾各个频段可以采用一个馈源一个接地点的拓朴结构产生比较好的低频谐振，而高频段则采用多个接地点，且接地位置与低频拓朴结构的接地位置不一样，采用这种方案的移动终端采用了极其复杂的接地匹配网络，虽然兼顾了低频和高频的性能，但存在着匹配复杂，而且匹配损耗大，相互干扰，降低天线辐射效率等的缺点。

因此，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是：如何简化缝隙天线的结构同时兼顾高低频性能。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题是提供一种缝隙天线和一种移动终端，能够简化缝隙天线的结构同时兼顾高低频性能。

为了解决上述问题，本发明公开了一种缝隙天线，包括金属块、金属框、至少两个接地片和至少一组天线组件，所述天线组件包括天线馈源、天线单元，以及至少两组匹配网络，

所述金属框沿所述金属块的外周围设置，且与所述金属块之间形成缝隙；

所述至少两个接地片设置在所述缝隙之中使所述金属框和所述金属块接地，且所述至少两个接地片分别设置在所述金属框的第一侧边和第二侧边上，所述第一侧边与所述第二侧边相对；

所述天线组件设置在所述缝隙中，其中，所述天线馈源设置在所述金属块与所述天线单元之间，所述匹配网络设置在所述天线单元与所述金属框之间。

进一步，所述至少两个接地片之中，相邻两个接地片之间的缝隙长度恰好适应低频谐振的横向模和纵向模。

进一步，所述接地片到第三侧边的距离为50mm～100mm，其中，所述第三侧边位于所述金属框的所述第一侧边与所述第二侧边之间。

进一步，所述至少两组匹配网络中包括第一匹配网络和第二匹配网络，其中，所述第一匹配网络在低频的两个谐振频率上呈现不同的等效值。

进一步，所述第一匹配网络与所述第二匹配网络中的电感元件为整合在所述天线单元上的细线。

进一步，所述第一匹配网络与所述第二匹配网络中的电容元件为缝隙耦合。

进一步，所述第二匹配网络为所述天线单元与所述第三侧边间的缝隙耦合，其中，所述第三侧边位于所述金属框的所述第一侧边与所述第二侧边之间。

进一步，所述第二匹配网络连接于所述第三侧边的1/4～1/2之间。

进一步，所述第一匹配网络连接于所述第一侧边与所述第三侧边的连接处。

进一步，所述天线单元与所述金属块之间还连接有第三匹配网络。

进一步，所述金属框与所述金属块之间还连接有第四匹配网络。

本发明实施例还公开了一种移动终端，所述移动终端内设置有上述缝隙天线。

与现有技术相比，本发明实施例包括以下优点：

本发明实施例中的缝隙天线结构简单，通过在两侧边上设置接地片直接接地，不仅避免了信号经过接地点往上，对上面的天线(如GPS、WIFI、分集天线)产生干扰，而且，无需复杂的接地匹配，匹配损耗较小，同时天线组件通过至少两组匹配网络兼顾了低频和高频的谐振模态。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，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。以下附图并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制，重点在于示出本申请的主旨。

图1是本发明实施例中一种缝隙天线的结构示意图；

图2是本发明实施例中另一种缝隙天线的结构示意图；

图3是本发明实施例中第一匹配网络在不同频段的等效值曲线；

图4是本发明实施例中第一匹配网络的电路示意图；

图5是本发明实施例中第二匹配网络的电路示意图；

图6是本发明实施例中一种缝隙天线的回波损耗图；

图7是本发明实施例中另一种缝隙天线的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示装置结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案进行描述。

实施例一

如图1所示，本发明实施例中的缝隙天线包括金属块11、金属框12、接地片13和天线组件14。

其中，金属块11可以是PCB或屏金属支架或金属电池盖等。金属框12为连续无断点的环形结构，当然在环形的表面上可以开有用于安装卡或者插入连接线的槽口，这些均不影响金属框12的连续性。金属框12设置在金属块11的外周围，且与金属块11之间形成一圈缝隙111。该缝隙111中可以填充空气、玻璃等非导电介质。

接地片13设置在缝隙111之中，使金属框12和金属块11接地。具体的，接地片13分别与金属框12和金属框11固定连接该接地片13至少有两个，且分别设置在金属框12的两个相对的侧边上。

如图1所示，接地片13有两个，分别设置在金属框12的相对的第一侧边121和第二侧边122上。两个接地片13将缝隙111分割成了两个U型缝隙。其中一个U型缝隙可以用来设置上述天线组件，另一个U型缝隙可以集成其它天线。例如图1中下部的U型缝隙中设置天线组件14，上部的U型缝隙集成其它天线，如GPS、WIFI、分集天线。

在其它实施例中，该接地片13也可以有多个，例如还可以在图1中的U形缝隙中设置第三个接地片，但该接地片需串联高阻低通的滤波器，以便降低该第三个接地片对低频的影响，而高频性能则会受第三接地片的影响而得到提高。类似的，还可以继续增加接地片。相邻两个接地片之间的缝隙长度可以设置为恰好可以适应低频谐振的横向模和纵向模，以利于实现低频双谐振。

天线组件14设置在缝隙111中，若接地片13如图1中设置，该天线组件14设置在下部的U型缝的底部。该天线组件14可以有多组。

天线组件14连接在金属块11和金属框12之间，该天线组件14包括天线馈源、天线单元，以及匹配网络。天线馈源设置在金属块11与天线单元之间，匹配网络设置在天线单元与金属框12之间。其中，匹配网络至少有两组。该天线组件14能够使缝隙天线同时满足低频如824-960MHz，高频如1710-2690MHz的需求。

本发明实施例中的缝隙天线结构简单，通过在两侧边上设置接地片直接接地，不仅避免了信号经过接地点往上，对上面的天线(如GPS、WIFI、分集天线)产生干扰，而且，无需复杂的接地匹配，匹配损耗较小，同时天线组件通过至少两组匹配网络兼顾了低频和高频的谐振模态。

实施例二

如图2所示，本实施例中，缝隙天线包括金属块21、金属框22、两个接地片23、24和天线组件，其中，天线组件包括天线馈源25、天线单元26，以及匹配网络，该匹配网络有两组，分别为第一匹配网络27和第二匹配网络28。在其它实施例中，为了更优的天线性能，可以在天线单元26和金属框22之间增加更多的匹配网络，也可以在天线单元26和金属块21之间增加更多的匹配网络，只是会增加缝隙天线的复杂度。

金属块21和金属框22分别与前述实施例中的金属块11和金属框12类似，此处不再赘述。金属框22设置在金属块21的外周围，且与金属块21之间形成一圈缝隙211。金属框22为长方形，具有第一侧边221、第二侧边222和第三侧边223，其中，第一侧边221与第二侧边222相对，第三侧边223位于第一侧边221与第二侧边222之间，具体可以为金属框22的底部侧边。

接地片23、24设置在缝隙211中，使金属块21和金属框22接地。接地片23设置在第一侧边221，接地片24设置在第二侧边222，两个接地片23、24将缝隙211分割为两个U型缝隙，两接地片23、24之间的缝隙长度恰好可以适应低频双谐振的模态，包括横向模和纵向模。接地片23、24距离第三侧边223的距离可以约为50-100mm，具体的，可以是接地片23距离第三侧边223的距离为90mm，接地片24距离第三侧边223的距离为100mm。当然，该距离可以根据整机尺寸、缝宽、缝隙中填充的介质等因素而调整。

天线组件设置在缝隙211中，其中，天线馈源25设置在金属块21与天线单元26之间，第一匹配网络27和第二匹配网络28均设置在天线单元26与金属框22之间。

本实施例中，通过仿真不带天线单元时能够产生的低频和高频谐振模态可以设计合适的天线单元及匹配网络，能够把仿真获得的若干模态同时激励出来，使得缝隙天线同时满足低频如824-960MHz，高频如1710-2690MHz的需求。

以长宽高为140*70*7mm的具有金属框的移动终端为例，通过仿真产生的低频和高频谐振模态可以获知：

827MHz的模态是横向激励，可以设计合适的第一匹配网络27，使得天线馈源25进来的能量在827MHz能够通过第一匹配网络27达到金属框22上，而第二匹配网络28在827MHz比较阻碍能量通过，则可以激励出827MHz的谐振模态。

957MHz的模态是纵向激励，设计合适的第一匹配网络27，使得天线馈源25进来的能量在957MHz能够较平均地分配到第一匹配网络27和第二匹配网络28，进而激励到金属框22上，则可以激励出957MHz的谐振模态。

由此可见，第一匹配网络27在低频的两个谐振频率上呈现不同的等效值时，缝隙天线的低频呈现双谐振，可以达到扩展带宽的目的。

如图3所示为第一匹配网络27在不同频段的等效值，第一匹配网络27在低频段的第一谐振频率上呈现等效值为大电感、小电容。在低频段的第二谐振频率上呈现等效值为小电感、大电容。

同样的道理，高频的各个模态也可以因合适的第一匹配网络27和第二匹配网络28而同时激励出来。

通过1710-2690MHz高频段的谐振模态，可以发现金属框22第三侧边223也即底边的1/4至1/2总是电场较强的部分，因此在这一区间优化第二匹配网络28的位置和匹配值，使第二匹配网络28连接于第三侧边223的1/4～1/2之间，可以达到更好的高频性能。

具体的，第一匹配网络27与第二匹配网络28中的电感元件可以为整合在天线单元26上的细线，电容元件可以为缝隙耦合。

第一匹配网络27可以由如图4所示的电感元件和电容元件组成，第一匹配网络27连接于第一侧边221与第三侧边223的连接处，如图2所示。第二匹配网络28，如图5所示，可以直接简化为天线单元26与第三侧边223间的缝隙耦合，且如图2所示，第二匹配网络28连接于第三侧边223的1/4～1/2之间。

天线馈源25可以适当左右移动以达到最佳。

如图6所述为上述实例中的缝隙天线的回波损耗图，该缝隙天线可明显在低频产生双谐振，高频带宽也很好。

在本发明的另一实施例中，如图7所示，天线单元26与金属块21之间还可以连接有第三匹配网络71，金属框22与所述金属块21之间还可以连接有第四匹配网络72，其中第三匹配网络71可以调整高频带宽更优，第四匹配网络72可以使天线单元26更灵活。

本发明实施例中的缝隙天线结构简单，通过在两侧边上设置两个接地片直接接地，不仅避免了信号经过接地点往上，对上面的天线(如GPS、WIFI、分集天线)产生干扰，而且，天线组件通过两组匹配网络实现了低频双谐振，扩展了带宽，同时实现了高频谐振模态，降低了人手对信号的吸收。

在其它实施例中，该金属框上对应设置其它集成天线的U型部分可以有断点，以使得其它天线性能更优，而对应设置天线组件的U型部分是连续无断点的；或者，金属框也可以不是完整的环形框，可以是半环形的框，该金属框是连续无断点的，金属框沿金属块的外周围设置，且与金属框形成U型缝隙，该U型缝隙内设置有天线组件。也即金属框只是在天线组件的设置位置附近连续无断点即可。

上述实施例中，天线单元的形状可以灵活多变，如长条形、U形、S形等等。移动终端的下端缝隙区域内还可以放置如USB或喇叭、麦克等器件。

本发明实施例还公开了一种移动终端，该移动终端包括上述实施例中的缝隙天线，该缝隙天线的具体结构请参照前述实施例的描述，此处不再赘述。

以上实施例中，各部件的形状和结构仅为示例，并非限定。并且，以上各部件还可以用其它具有相同功能的元件来分别替换，以组合形成更多的技术方案，且这些替换后形成的技术方案均应在本发明技术方案保护的范围之内。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (12)

1.一种缝隙天线，其特征在于，包括金属块、金属框、至少两个接地片和至少一组天线组件，所述天线组件包括天线馈源、天线单元，以及至少两组匹配网络，

所述金属框沿所述金属块的外周围设置，且与所述金属块之间形成缝隙；

所述至少两个接地片设置在所述缝隙之中使所述金属框和所述金属块接地，且所述至少两个接地片分别设置在所述金属框的第一侧边和第二侧边上，所述第一侧边与所述第二侧边相对；

所述天线组件设置在所述缝隙中，其中，所述天线馈源设置在所述金属块与所述天线单元之间，所述匹配网络设置在所述天线单元与所述金属框之间。

2.根据权利要求1所述的缝隙天线，其特征在于，所述至少两个接地片之中，相邻两个接地片之间的缝隙长度恰好适应低频谐振的横向模和纵向模。

3.根据权利要求2所述的缝隙天线，其特征在于，所述接地片到第三侧边的距离为50mm～100mm，其中，所述第三侧边位于所述金属框的所述第一侧边与所述第二侧边之间。

4.根据权利要求1所述的缝隙天线，其特征在于，所述至少两组匹配网络中包括第一匹配网络和第二匹配网络，其中，所述第一匹配网络在低频的两个谐振频率上呈现不同的等效值。

5.根据权利要求4所述的缝隙天线，其特征在于，所述第一匹配网络与所述第二匹配网络中的电感元件为整合在所述天线单元上的细线。

6.根据权利要求5所述的缝隙天线，其特征在于，所述第一匹配网络与所述第二匹配网络中的电容元件为缝隙耦合。

7.根据权利要求4所述的缝隙天线，其特征在于，所述第二匹配网络为所述天线单元与所述第三侧边间的缝隙耦合，其中，所述第三侧边位于所述金属框的所述第一侧边与所述第二侧边之间。

8.根据权利要求7所述的缝隙天线，其特征在于，所述第二匹配网络连接于所述第三侧边的1/4～1/2之间。

9.根据权利要求8所述的缝隙天线，其特征在于，所述第一匹配网络连接于所述第一侧边与所述第三侧边的连接处。

10.根据权利要求1至9中任意一项所述的缝隙天线，其特征在于，所述天线单元与所述金属块之间还连接有第三匹配网络。

11.根据权利要求1至9中任意一项所述的缝隙天线，其特征在于，所述金属框与所述金属块之间还连接有第四匹配网络。

12.一种移动终端，其特征在于，所述移动终端内设置有如权利要求1至11中任意一项所述的缝隙天线。