CN105811082A - 天线结构及具有该天线结构的无线通信装置 - Google Patents

Abstract

一种天线结构，应用于无线通信装置中，该天线结构包括馈入单元、接地单元、第一辐射单元、第二辐射单元、第三辐射单元、第四辐射单元及第五辐射单元，该馈入单元与该第一辐射单元抵持并电性连接，该接地单元与该第二辐射单元抵持并电性连接，该第三辐射单元与该第一辐射单元、第二辐射单元和第四辐射单元均电性连接，该第五辐射单元与该馈入单元电性连接并与该第四辐射单元耦合。另，本发明还提供一种应用该天线结构的无线通信装置。该天线结构具有较好的辐射性能。

Description

天线结构及具有该天线结构的无线通信装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种天线结构及具有该天线结构的无线通信装置。

背景技术

随着长期演进（LongTermEvolution，LTE）技术的不断成熟，无线通信装置的数据传输速率和所支持的通信带宽均得到大幅度的提升。同时，无线通信产品的外观设计朝向金属化与薄型化趋势发展，而支持LTE通信的天线需同时涵盖从低频791MH~960MHz到高频1710MHz~2.7GHz的频带范围，进一步增加了天线的设计难度，且天线周围的金属元件容易对于天线造成屏蔽效应，降低天线传输特性。如何在受限的空间环境下，达到宽带天线设计需求且能维持天线较佳的传输特性，是当前天线设计领域亟需解决的问题。

发明内容

鉴于以上情况，本发明提供一种辐射性能较好的天线结构。

另，还有必要提供一种应用所述天线结构的无线通信装置。

一种天线结构，应用于无线通信装置中，该天线结构包括馈入单元、接地单元、第一辐射单元、第二辐射单元、第三辐射单元、第四辐射单元及第五辐射单元，该馈入单元与该第一辐射单元抵持并电性连接，该接地单元与该第二辐射单元抵持并电性连接，该第三辐射单元与该第一辐射单元、第二辐射单元和第四辐射单元均电性连接，该第五辐射单元与该馈入单元电性连接并与该第四辐射单元耦合。

一种无线通信装置，包括基板，其特征在于：该无线通信装置还包括天线结构，所述天线结构设置于该基板上，该天线结构包括馈入单元、接地单元、第一辐射单元、第二辐射单元、第三辐射单元、第四辐射单元及第五辐射单元，该馈入单元与该第一辐射单元抵持并电性连接，该接地单元与该第二辐射单元抵持并电性连接，该第三辐射单元与该第一辐射单元、第二辐射单元和第四辐射单元均电性连接，该第五辐射单元与该馈入单元电性连接并与该第四辐射单元耦合。

所述天线结构通过将该无线通信装置的第一边框作为其第五辐射单元的一部分，在增加该天线结构工作频段宽度的同时降低该第一边框对该天线结构辐射性能的影响，使该天线结构具有较好的辐射性能。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的无线通信装置的立体图。

图2为图1所示无线通信装置另一角度下的示意图。

图3为图1所示无线通信装置的分解示意图。

图4为图1所示无线通信装置的局部放大示意图。

图5为图1所示无线通信装置中天线结构的电压驻波比曲线图。

图6为图1所示无线通信装置中天线结构的辐射增益曲线图。

主要元件符号说明

天线结构	100
		载体	10
第一表面	101
		第二表面	103
第三表面	105
		第四表面	107
馈入单元	20
		接地单元	30
第一辐射单元	40
		第一辐射片	41
第二辐射片	43
		第三辐射片	45
第二辐射单元	50
		第三辐射单元	60
第一辐射段	61
		第二辐射段	63
第三辐射段	65
		第四辐射段	67
延伸段	69
		第四辐射单元	70
第一连接段	71
		第二连接段	73
第五辐射单元	80
		卡合件	81
连接件	83
		耦合件	85
第一沟槽	S1
		第二沟槽	S2
第三沟槽	S3
		无线通信装置	200
金属接地面	210
		基板	230
第一电子元件	231
		第二电子元件	232
第三电子元件	233
		第四电子元件	234
第五电子元件	235
		第六电子元件	236
金属边框	250
		第一边框	251
第二边框	253
		第三边框	255

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请一并参阅图1和图2，本发明较佳实施例提供一种天线结构100，其应用于移动电话、个人数字助理、平板电脑等无线通信装置200中，用以发送和接收无线通信信号。

该无线通信装置200还包括金属接地面210、基板230和金属边框250。在本实施例中，该金属接地面210为该无线通信装置200的金属中框。该基板230为一印制电路板。该基板230靠近该金属接地面210一侧设置，并与该金属接地面210电性连接以实现接地。该基板230上设置至少一电子元件。所述至少一电子元件均为金属元件，其包括第一电子元件231、第二电子元件232、第三电子元件233、第四电子元件234、第五电子元件235及第六电子元件236。该第一电子元件231、第二电子元件232及第三电子元件233设置于该基板230的一表面，且环绕该天线结构100设置。该第四电子元件234、第五电子元件235及第六电子元件236设置于该基板230背离该天线结构100的表面。在本实施例中，该第一电子元件231为一音频接口模组，该第二电子元件232为一金属屏蔽罩，该第三电子元件233为一后置摄像头模组，该第四电子元件234为一前置摄像头模组，该第五电子元件235为一发光二极管指示灯，该第六电子元件236为一音频接收器模组。

该金属边框250包括第一边框251、第二边框253及第三边框255。该第一边框251平行设置于该基板230一侧设置。该第二边框253及第三边框255分别垂直于该第一边框251两端设置，且与该第一边框251共同形成一U型结构，以围绕该基板230设置。

请一并参阅图3和图4，该天线结构100包括载体10、馈入单元20、接地单元30、第一辐射单元40、第二辐射单元50、第三辐射单元60、第四辐射单元70及第五辐射单元80。该载体10由不导电塑胶材料制成，其固定于该基板230靠近该第一边框251的一侧，并与该第一边框251大致平行设置。该载体10包括第一表面101、第二表面103、第三表面105和第四表面107。该第一表面101朝向该基板230设置。该第二表面103与该第一表面101相对设置。该第三表面105及第四表面107相对且大致相互平行设置，并分别垂直连接于该第一表面101及第二表面103的两侧。

该馈入单元20及接地单元30间隔设置于该基板230上。该馈入单元20一端与该基板230上的射频收发电路（图未示）电性连接，另一端与该第一辐射单元40电性连接，以为该天线结构100提供信号馈入作用。该接地单元30一端通过该基板230接地，另一端与该第二辐射单元50电性连接，以为该天线结构100提供信号接地作用。在本实施例中，该第一辐射单元40、第二辐射单元50、第三辐射单元60及第四辐射单元70通过激光直接成型（LaserDirectStructuring，LDS）工艺形成于该载体10表面。

该第一辐射单元40包括第一辐射片41、第二辐射片43和第三辐射片45。该第一辐射片41为一大致呈“L”形的片体，其一端设置于该载体10的第一表面101，并与该馈入单元20抵持以实现电性连接。该第一辐射片41的另一端沿该载体10第三表面105弯折延伸至该第二表面103与第三表面105的连接处。该第二辐射片43一端与该第一辐射片41靠近该第四表面107的一端连接，另一端沿该载体10的第四表面107朝向第二表面103的方向弯折延伸。该第三辐射片45为一呈倒“L”形的片体，其整体布设于第二表面103。该第三辐射片45的一端与该第二辐射片43布设于第四表面107的一端连接，另一端沿该载体10的第二表面103朝向该接地单元30的一侧延伸。

该第二辐射单元50为一大致呈“L”形的片体，其一端设置于该载体10的第一表面101，并与该接地单元30抵持以实现电性连接。该第二辐射单元50的另一端沿该载体10的第三表面105弯折延伸至该第二表面103与第三表面105的连接处。

该第三辐射单元60整体布设于该载体10的第二表面103，其包括第一辐射段61、第二辐射段63、第三辐射段65、第四辐射段67及延伸段69。该第一辐射段61为一方形片体，其一端与该第一辐射片41布设于第三表面105的一端连接，另一端朝向该第四表面107延伸。该第二辐射段63大致呈条状，其一端垂直连接至该第一辐射段61的一侧，另一端朝向该接地单元30的一侧延伸直至越过该接地单元30。该第三辐射段65的一端垂直连接至所述第二辐射段63远离第一辐射段61的一端，另一端朝向该第三表面105所在的方向延伸。该第四辐射段67为一条状片体，其一端与该第三辐射段65远离该第二辐射段63的一端垂直连接，另一端朝向该第一辐射段61延伸。在本实施例中，该二辐射段63与第四辐射段67大致平行设置，两者之间形成一第一沟槽S1。该第四辐射段67远离二辐射段63的一侧还与该第二辐射单元50布设于该第三表面105的一端电性连接。该延伸段69为条状体，其连接于该第一辐射段61远离该第二辐射段63的一侧，并朝向远离该第二辐射段63的方向水平延伸。

该第四辐射单元70整体布设于该载体10的第二表面103，其包括第一连接段71和第二连接段73。该第一连接段71呈倒“L”形，其一端连接于该第一辐射段61、第二辐射段63及延伸段69的连接处，另一端沿平行第三辐射段65且靠近该第四表面107的方向延伸一段距离，再弯折一直角，以沿平行于该第二辐射段63，且远离第四辐射段67的方向延伸直至越过该第二辐射段63，进而与该第二辐射段63之间形成一第二沟槽S2。该第二连接段73呈倒“L”形，其一端与该第一连接段71远离该第一辐射段61的一端垂直连接，并朝远离第三辐射段65的方向延伸。该第二连接段73的另一端沿平行该第二辐射段63且朝向该第三辐射片45所在方向延伸，并与该第一边框251之间形成一第三沟槽S3。

该第五辐射单元80包括卡合件81、连接件83及耦合件85。。该卡合件81设置于该基板230背离该馈入单元20的一面，并通过该基板230上的一过孔（图未示）与该馈入单元20电性连接。该连接件83为一金属弹片结构，其一端与该卡合件81卡持并电性连接，另一端与该耦合件85弹性抵持以实现电性连接。在本实施例中，该耦合件85为所述第一边框251的一部分。

下面进一步说明该天线结构100的工作原理。

电流信号经该馈入单元20馈入，流经该卡合件81和连接件83后，进入该第一边框251，并分别流向该第一边框251两端，以分别产生一低频共振模态（791MHz~960MHz）和一第一高频共振模态（2500MHz~2690MHz）。同时，来自馈入单元20的电流信号流经该第一辐射单元40和第三辐射单元60后通过该第二辐射单元50及该接地单元30接地，并进入该第四辐射单元70，以通过该第三沟槽S3与该耦合件85耦合，以激发出一第二高频共振模态（1805MHz~2170MHz）。

可以理解，通过调节该连接件83与该第一边框251的连接点位置以调整该耦合件85的长度，以及通过调整该第一沟槽S1、第二沟槽S2及第三沟槽S3的宽度，可以调节该天线结构100的共振模态，以实现良好的阻抗匹配。

请参阅图5，图中所示为该天线结构100的电压驻波比(VoltageStandingWaveRatio，VSWR)曲线，其中704MHz、791MHz、824MHz、960MHz、1710MHz、1805MHz、2170MHz、2500MHz和2690MHz九个共振频率点对应的电压驻波比如表1所示。从表1中数据可以看出，该天线结构100在低频段791MHz~960MHz的电压驻波比保持在5.4以下，而在高频段1805MHz~2170MHz的电压驻波比保持在3.3以下，说明该天线结构100在其工作频带内具有较好的辐射性能，能够满足该无线通信装置200的通信需求。

表1天线结构100各频率下的电压驻波比

频率（MHz）	704	791	824	960	1710
						VSWR	7.7226	5.3243	3.8683	4.5322	2.9384
频率（MHz）	1805	2170	2500	2690
						VSWR	1.7513	3.2346	3.3394	1.3751

请参阅图6，图中所示为该天线结构100的辐射增益曲线。从图6中可以看出，该天线结构100在其全部辐射频段的辐射增益均保持在-7.5dB以上，其中高频段1805MHz~2170MHz的辐射增益保持在-2.7dB以上，使该天线结构100具有较好的辐射性能，可以满足该无线通信装置200的通信需求。

所述天线结构100通过激光直接成型工艺形成于该载体10表面，能有效缩小该天线结构100的体积，从而节约该无线通信装置200的内部空间。同时，通过将该无线通信装置200的第一边框251与该馈入单元20电性连接，以利用该第一边框251分别激发一低频共振模态和一高频共振模态，从而增加该天线结构100的工作频带宽度，使该天线结构100具有体积小、频带宽、辐射效率高的特点。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非是对本发明作任何形式上的限定。另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种天线结构，应用于无线通信装置中，其特征在于：该天线结构包括馈入单元、接地单元、第一辐射单元、第二辐射单元、第三辐射单元、第四辐射单元及第五辐射单元，该馈入单元与该第一辐射单元抵持并电性连接，该接地单元与该第二辐射单元抵持并电性连接，该第三辐射单元与该第一辐射单元、第二辐射单元和第四辐射单元均电性连接，该第五辐射单元与该馈入单元电性连接并与该第四辐射单元耦合。

2.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：该天线结构还包括载体，该载体包括第一表面、第二表面、第三表面和第四表面，该第一表面与该第二表面相对设置，该第三表面及第四表面相对且相互大致平行设置，并分别大致垂直连接于该第一表面及第二表面的两侧，该第一辐射单元设置于该第一表面、第三表面及第四表面，该第二辐射单元设置于该第一表面及第三表面，该第三辐射单元及第四辐射单元设置于该第二表面。

3.如权利要求2所述的天线结构，其特征在于：该第一辐射单元包括第一辐射片、第二辐射片和第三辐射片，该第一辐射片一端设置于该载体的第一表面，另一端沿该载体第三表面弯折延伸至该第二表面与第三表面的连接处，该第二辐射片一端与该第一辐射片靠近该第四表面的一端连接，另一端沿该载体第四表面朝向该第二表面的方向弯折延伸，该第三辐射片为一呈倒“L”形的片体，其整体布设于该第二表面，该第三辐射片一端与该第二辐射片布设于第四表面的一端连接，另一端沿该第二表面朝向该接地单元的一侧延伸。

4.如权利要求2所述的天线结构，其特征在于：该第二辐射单元为一呈“L”形的片体，其一端设置于该载体的第一表面，另一端沿该载体的第三表面弯折延伸至该第二表面与第三表面的连接处。

5.如权利要求3所述的天线结构，其特征在于：该第三辐射单元包括第一辐射段、第二辐射段及第三辐射段，该第一辐射段一端与该第一辐射片连接，另一端朝向该第四表面延伸，该第二辐射段一端垂直连接至该第一辐射段的一侧，另一端朝向该接地单元的一侧延伸，该第三辐射段一端垂直连接至所述第二辐射段远离第一辐射段的一端，另一端朝向该第三表面所在的方向延伸。

6.如权利要求5所述的天线结构，其特征在于：该第三辐射单元还包括第四辐射段及延伸段，该第四辐射段一端与该第三辐射段远离该第二辐射段的一端垂直连接，另一端朝向该第一辐射段延伸，并与该该二辐射段之间形成一第一沟槽，该延伸段连接于该第一辐射段远离该第二辐射段的一侧，并朝向远离该第二辐射段的方向水平延伸。

7.如权利要求6所述的天线结构，其特征在于：该第四辐射单元包括第一连接段和第二连接段，该第一连接段呈倒“L”形，其一端连接于该第一辐射段、第二辐射段及延伸段的连接处，，另一端与该第二辐射段平行并延伸至越过该第二辐射段，并与该第二辐射段之间形成一第二沟槽，该第二连接段呈倒“L”形，其一端与该第一连接段远离该第一辐射段的一端垂直连接，并朝远离该第三辐射段的方向，另一端沿平行该第二辐射段且朝向该第三辐射片所在方向延伸，并与该第一边框之间形成一第三沟槽。

8.如权利要求7所述的天线结构，其特征在于：该第五辐射单元包括卡合件、连接件及耦合件，该卡合件与该馈入单元电性连接，该连接件一端与该卡合件卡持并电性连接，另一端与该耦合件弹性抵持并电性连接，该耦合件与该第二连接段之间形成一第三沟槽。

9.如权利要求2所述的天线结构，其特征在于：该第一辐射单元、第二辐射单元、第三辐射单元及第四辐射单元通过激光直接成型工艺形成于该载体表面。

10.一种无线通信装置，包括基板，其特征在于：该无线通信装置还包括如权利要求1-9项中任一项所述的天线结构，所述天线结构设置于该基板上。