CN105811088A - 天线装置及移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天线装置及移动终端。该天线装置，包括具有辐射图案的天线导体，该辐射图案具有第一结构部分、第二结构部分、第三结构部分和第四结构部分，在第一和第二结构部分之间形成有用于缝隙耦合的第一缝隙部分。在第三与第二结构部分之间形成有用于缝隙耦合的第二缝隙部分。第四与第二结构部分连接，第二和第四结构部分通过馈地单元被划分开。第二结构部分设有镂空孔。本发明所要解决的技术问题是如何通过设置分支、缝隙、以及馈地单元的位置而更多的形成谐振，以及通过在分支上开孔有效地降低天线SAR值。

Description

天线装置及移动终端

技术领域

本发明涉及天线技术，更具体地，涉及一种天线装置及移动终端。

背景技术

天线是诸如手机等的移动终端中的重要部件。天线是影响移动终端的通信质量的一个重要因素。

图1示出了手机的内部空间的示意图。由于USB或MIC连接件等金属件的设置，导致手机内部净空区域减少，且间隔设置，例如，在图1中，手机内的电路板上存在三块净空区，分别为：第一净空区域201、第二净空区域202、第三净空区域203。在第二净空区域202中依次设置接地点205、馈电点206和接地点204。

图2示出了上述环境中的天线装置的一个例子。该天线装置包括支架11。在支架11上设置有两个导体。第一导体包括分支15和分支16，并且包括馈地单元12和馈电单元13。馈地单元12用于连接手机中的地，例如，图1中的接地点205。馈地单元13还可以被称为馈地点。馈电单元13用于馈送电信号，它直接或间接地连接到手机中的信号线(发送和/或接收信号线)。例如，馈电单元13连接到图1中的馈电点206。第二导体包括分支(寄生单元)17并包括馈地单元14，它例如连接到图1中的接地点204。上述天线装置，仅能产生1个低频谐振频谱和2个高频谐振频谱，没有充分利用手机内部的净空区域，天线带宽窄，手机辐射性能不是很好。

此外，手机辐射是靠SAR值来衡量的，比吸收率SAR(SpecificAbsorptionRatio)指单位时间内单位质量的物质吸收的电磁辐射能量，一般是指以任意6分钟记时平均，每公斤人体组织吸收的电磁辐射能量(瓦)。SAR有针对身体的、或头部的数据,SAR值越低，辐射被吸收的量越少。

通过测试发现，手机的SAR值比较大的区域主要是天线的周边区域，辐射源主要就是手机天线。目前手机性能的要求越来越高，SAR值与天线发射功率的均衡越来越难以控制，SAR值难以降低。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于天线装置的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种天线装置，包括天线导体，该天线导体具有辐射图案，该辐射图案具有第一结构部分、第二结构部分、第三结构部分和第四结构部分，其中：所述第二结构部分至少部分围绕所述第一结构部分，在所述第一结构部分和第二结构部分之间形成有用于缝隙耦合的第一缝隙部分，在所述第一缝隙部分的第一端位置第一结构部分和第二结构部分相连接，在所述第一缝隙部分的第二端两侧的第一结构部分上设有馈电单元、而第二结构部分上设有馈地单元，所述第二结构部分为高频分支，所述第一缝隙部分形成第一高频辐射缝隙；所述第三结构部分连接到所述第二结构部分上且靠近所述第二结构部分与第一结构部分连接位置的附近，所述第一结构部分和第三结构部分形成第一低频分支，以及在所述第三结构部分与所述第二结构部分之间形成有用于缝隙耦合的第二缝隙部分，所述第二缝隙部分形成第二高频辐射缝隙；所述第四结构部分与所述第二结构部分连接，并且所述第二结构部分和第四结构部分通过所述馈地单元被划分开，所述第四结构部分为第二低频分支；并且，在所述第二结构部分上开设有用于降低SAR值的镂空孔。

作为一种优选的技术方案，设定整个天线装置沿X方向延伸设置，所述第一结构部分近似矩形依次具有第一侧边、第二侧边、第三侧边和第四侧边，其中所述第一侧边和第三侧边近似沿X方向延伸；所述第二结构部分围绕所述第一结构部分的第一侧边和第二侧边形成L型的第一缝隙部分，所述第一结构部分和第二结构部分在所述第一侧边的一部分处相连接；所述第三结构部分的连接端位于所述第一侧边所在的一侧，所述第三结构部分朝向X方向的正向延伸，所述第二缝隙部分的形状也近似L型。

作为一种优选的技术方案，所述第四结构部分的连接端位于所述第三侧边所在的一侧，所述第四结构部分朝向X方向的负向延伸，且所述第四结构部分的其中一部分与所述第一结构部分的第三侧边之间构成耦合缝隙。

作为一种优选的技术方案，所述第四结构部分包括由所述第三侧边向所述第一侧边方向进行弯折的弯折部分。

作为一种优选的技术方案，还包括支架，其中，所述第一侧边靠近所述支架的边缘侧，所述第四结构部分的至少部分和/或所述第三结构部分的至少部分被布置在所述支架的侧面，天线装置的其他部分被布置在所述支架的顶面。

作为一种优选的技术方案，所述馈地单元包括第一馈地单元和第二馈地单元，所述第一馈地单元与所述第二馈地单元间隔一段距离设置，所述第二馈地单元更靠近第四结构部分，且所述第二馈地单元与用于控制与接地的断开和连接的开关元件连接。

作为一种优选的技术方案，天线环境中具有被金属件隔离开的沿X方向依次排列的第一净空区域、第二净空区域、第三净空区域，其中，所述第四结构部分的至少部分与所述第一净空区域对应，所述第一结构部分的至少部分、所述第一缝隙部分的至少部分和所述第二结构部分的至少部分与所述第二净空区域对应，所述第二结构部分的至少部分、所述第二缝隙部分的至少部分和所述第三结构部分的至少部分与所述第三净空区域对应。

作为一种优选的技术方案，所述镂空孔占所述第二结构部分未开孔前总面积的1/2-3/4。

作为一种优选的技术方案，所述镂空孔为沿X方向延伸设置的矩形孔。

根据本发明的第二方面，提供了一种移动终端，包括根据本发明的天线装置。

在本发明中，通过在净空区域对应位置内，合理的设计辐射分支与辐射缝隙，通过缝隙进行辐射形成谐振，并通过设置馈地单元的位置可以有效地利用辐射分支形成更多谐振，增强了手机的辐射性能，使天线带宽得到展宽。并且，本发明中，在天线装置的高频分支上设计镂空孔，可以改变该高频分支上的电流分布，降低该高频分支的电磁辐射能量，进而可以有效降低天线SAR值。本发明所要实现的技术任务或者所要解决的技术问题是本领域技术人员从未想到的或者没有预期到的，故本发明是一种新的技术方案。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是手机的内部空间的示意图。

图2示出了现有技术的手机中的天线装置的一个例子。

图3是根据本发明的实施例的天线装置的结构示意图。

图4是根据本发明的实施例的天线装置的回波损耗S11图。

图中：101.第四结构部分，102.第一结构部分，103.第二结构部分，104.第三结构部分，105.第一缝隙部分，106.第二缝隙部分，107.第一馈地单元，108.第二馈地单元，109.馈电单元，110.支架，120.镂空孔，201.第一净空区域，202.第二净空区域，203.第三净空区域，301.第一个谐振，302.第二个谐振，303.第三个谐振，304.第四个谐振，305.第五个谐振。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

下面参照图3来描述本发明的各个实施例。图3示出了根据本发明的实施例的天线装置的结构示意图。设定图3中箭头方向为X方向，箭头指向为X方向的正向。

如图3所示的天线装置包括天线导体，该天线导体具有辐射图案。该辐射图案具有第一结构部分102和第二结构部分103。第二结构部分103至少部分围绕第一结构部分102。在这里，“围绕”应当被广义地理解成第二结构部分103和第一结构部分102的至少一个边相邻。在第一结构部分102和第二结构部分103之间形成有用于缝隙耦合的第一缝隙部分105。在第一缝隙部分105的第一端位置第一结构部分102和第二结构部分103相连接，在第一缝隙部分105的第二端两侧的第一结构部分102上设有用于馈送电信号的馈电单元109、而第二结构部分103上设有馈地单元。上述的第二结构部分103为高频分支，第一缝隙部分105形成第一高频辐射缝隙。

优选地，在图3中，整个天线装置的延伸方向在X方向上，第一结构部分102近似呈矩形，它依次具有第一侧边、第二侧边、第三侧边和第四侧边，其中第一侧边和第三侧边近似沿X方向延伸，另两个侧边近似垂直于X方向。第二结构部分103围绕第一结构部分102的第一侧边和第二侧边。第一结构部分102和第二结构部分103在第一侧边的一部分处相连接，在第一结构部分102和第二结构部分103之间在第一侧边的其余部分和第二侧边处形成有用于缝隙耦合的L型的第一缝隙部分105。

本领域技术人员应当理解，可以任意划分第一结构部分102和第二结构部分103，只要在第一结构部分102上有馈地单元并且在第二结构部分103上有馈地单元即可。

在图3中，所述辐射图案还包括第三结构部分104和第四结构部分101。所述第三结构部分104连接到所述第二结构部分103且靠近第二结构部分103与第一结构部分102连接位置的附近，第一结构部分102和第三结构部分104共同形成第一低频分支。并且在所述第三结构部分104与所述第二结构部分103之间形成有用于缝隙耦合的第二缝隙部分106，该第二缝隙部分106形成第二高频辐射缝隙。具体的，第二结构部分103也具有第一侧边和第二侧边，第二结构部分103的第一侧边和第二侧边与第一结构部分102的第一侧边、第二侧边位置相对应；第三机构部分104围绕第二结构部分的第一侧边和第二侧边形成用于缝隙耦合的L型的第二缝隙部分106。其中，第三结构部分104的连接端位于第一结构部分102的第一侧边所在的一侧，第三结构部分104朝向X方向的正向延伸。

所述第四结构部分101与所述第二结构部分103连接，并且所述第二结构部分103和第四结构部分101通过所述馈地单元被划分开，所述第四结构部分101为第二低频分支。通过馈地单元的设置，第四结构部分101可以另外产生一个低频谐振，有效地利用辐射分支形成更多谐振。具体的，所述第四结构部分101的连接端位于第一结构部分102的第三侧边所在的一侧，第四结构部分101朝向X方向的负向延伸，且第四结构部分101的其中一部分与第一结构部分102的第三侧边之间构成耦合缝隙，该耦合缝隙可以与第四结构部分101的辐射分支相互结合，提升该低频分支的辐射性能。

优选的，所述第四结构部分101包括由第一结构部分102的第三侧边向第一侧边方向进行弯折的弯折部分，可以绕开金属区域与净空区相对应。

优选地，在图3中，所述馈电单元109位于第一结构部分102上第二侧边和第三侧边的夹角处。所述馈地单元包括第一馈地单元107和第二馈地单元108。第一馈地单元107和第二馈地单元108位于第二结构部分103。第一馈地单元107和第二馈地单元108间隔一段距离设置，且第二馈地单元108更靠近第四结构部分101。第二馈地单元108与用于控制与接地的断开和连接的开关元件(未示出)连接。在这里，通过使用开关元件，可以改变天线导体上的接地分布，从而改变天线装置的辐射频谱。当将第二馈地单元108与接地断开时，这相当于增加了第四结构部分101的长度。因此，由第四结构部分101产生的谐振可以向低频方向偏移，可以进一步增加天线的工作带宽。在这个实施例中，可以通过开关元件来控制天线的特性，这可以在一定程度上使得天线装置更加智能。

如图3所示，该天线装置还可以包括支架110。所述支架110包括顶面和侧面。第一结构部分102的第一侧边靠近支架110的边缘侧，第四结构部分101的至少部分和/或第三结构部分104的至少部分被布置在支架110的侧面，天线装置的其他部分被布置在支架110的顶面。本具体实施例中，所述第一结构部分102、第二结构部分103、第三结构部分104的一部分和第四结构部分的一部分被布置在所述顶面。第三结构部分104的另一部分和第四结构部分101的另一部分被布置在所述侧面。通过将所述天线导体布置在支架110的侧面，可以增大天线装置的辐射导体面积。

本实施例中，天线环境中具有被金属件隔离开的沿X方向依次排列的第一净空区域201、第二净空区域202、第三净空区域203。上述的第四结构部分101的至少部分与第一净空区域201对应；第一结构部分102的至少部分、第一缝隙部分105的至少部分和第二结构部分103的至少部分与第二净空区域202对应；第二结构部分103的至少部分、第二缝隙部分106的至少部分和第三结构部分104的至少部分与第三净空区域203对应。上述设计，充分的利用了恶劣天线环境中不连续的净空区域，通过辐射分支与辐射缝隙的结合，以及馈地单元的巧妙设计，使得天线装置能够产生尽可能多的低频和高频谐振，具体能够产生2个低频谐振和3个高频谐振，增强了手机的辐射性能，使天线带宽得到展宽。

通过对图3所示的例子中天线装置进行测试，可以得到图4所示的回波损耗S11图。

如图4所示，第四结构部分101可以用于在天线装置的较低频率(低频)处产生第一个谐振301。例如，第一个谐振301的频率可以由第四结构部分101的长度等确定。

第一结构部分102和第三结构部分104可以用于在天线装置的低频处产生第二个谐振302。例如，第二个谐振302的频率可以由上述两个部分的长度等确定。

第一结构部分102与第二结构部分103之间形成有第一缝隙部分105，用于在天线装置的较高频率(高频)处产生第三个谐振303。第三个谐振303的频率由第一结构部分102与第二结构部分103之间的缝隙的大小、长度等确定。

第二结构部分103用于在天线装置的较高频率(高频)处产生第四个谐振304。第四个谐振304的频率由第二结构部分103的长度等确定。

第三结构部分104与第二结构部分103之间形成有第二缝隙部分106，用于在天线装置的高频处产生第五个谐振305。第五个谐振305的频率由第三结构部分104与第二结构部分103之间的缝隙的大小确定。

综上，通过本发明的天线装置，在天线环境恶劣的情况下，仍然可以较容易地产生2个低频谐振频谱和3个高频谐振频谱。

根据本发明的天线装置可以被用于诸如手机的移动终端。例如，所述天线装置的工作频段可以被设置成包括：GSM850、PCS1900、WCDMABand2、WCDMABand4、WCDMABand5、LTEBand2、LTEBand4、LTEBand5、LTEBand17等等。

可以对图2所示的现有技术的例子中的天线装置和图3所示的根据本发明的例子的天线装置进行TRP(TotalRadiatedPower，总辐射功率)测试与TIS(TotalIsotropicSensitivity，总全向灵敏度)测试，以得到表1和表2的数据。图2的天线装置和图3的天线装置针对相同的净空区(例如图1所示的手机内部空间)被设计并且被安装到相同的天线支架上。

TRP是在3D空间中对整个辐射球面的功率进行积分并取其平均值而得到的。TRP反映天线发射功率情况。在辐射量不超标的情况下，TRP越高，天线的性能越好。TIS反映了：在3D空间中，整个辐射球面的灵敏度。TIS反映在整个辐射球面天线接收灵敏度的情况。TIS越低，天线的性能越好。

在这里，选取GSM850、PCS1900、WCDMABand2、WCDMABand4、WCDMABand5、LTEBand2、LTEBand4、LTEBand5、LTEBand17频段进行TRP和TIS测试。在每个频段中，分别选取该频段的最低值、最高值、中间值进行测试，以反映天线的性能。

表1和表2表明了现有技术的例子中的天线装置和本发明的例子中的天线装置的性能对比。

表1：TRP测试结果

表2：TIS测试结果

从表1和表2中可以看出，相对于现有技术的图2的例子，图3中的天线装置的性能有明显提升。

进一步的，本发明中，在作为高频分支的第二结构部分103上开设有用于降低SAR值的镂空孔120，可以改变该高频分支上的电流分布，降低该高频分支的电磁辐射能量，进而可以有效降低天线SAR值。具体的，镂空孔120占所述第二结构部分103未开孔前总面积的1/2-3/4，基本不会影响该分支的辐射性能。

为了便于加工制作，所述镂空孔120为沿X方向延伸设置的矩形孔。且该矩形孔的边缘至第二结构部分103的一个侧边的距离控制在1mm。

本发明的天线装置被用于诸如手机的移动终端，支架顶面对应于手机的背面，支架的侧面对应于手机的底面。可以对图3所示的天线装置在开孔前和开孔后分别针对身体部位进行SAR测试，以得如下表3中的数据。

表3：SAR值测试结果

从上表3可以看出，在第二结构部分103设置镂空孔会使天线在Band4时SAR值明显降低。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种天线装置，包括天线导体，该天线导体具有辐射图案，该辐射图案具有第一结构部分、第二结构部分、第三结构部分和第四结构部分，其中：

所述第二结构部分至少部分围绕所述第一结构部分，在所述第一结构部分和第二结构部分之间形成有用于缝隙耦合的第一缝隙部分，在所述第一缝隙部分的第一端位置第一结构部分和第二结构部分相连接，在所述第一缝隙部分的第二端两侧的第一结构部分上设有馈电单元、而第二结构部分上设有馈地单元，所述第二结构部分为高频分支，所述第一缝隙部分形成第一高频辐射缝隙；

所述第三结构部分连接到所述第二结构部分上且靠近所述第二结构部分与第一结构部分连接位置的附近，所述第一结构部分和第三结构部分形成第一低频分支，以及在所述第三结构部分与所述第二结构部分之间形成有用于缝隙耦合的第二缝隙部分，所述第二缝隙部分形成第二高频辐射缝隙；

所述第四结构部分与所述第二结构部分连接，并且所述第二结构部分和第四结构部分通过所述馈地单元被划分开，所述第四结构部分为第二低频分支；

并且，在所述第二结构部分上开设有用于降低SAR值的镂空孔。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其中，设定整个天线装置沿X方向延伸设置，所述第一结构部分近似矩形依次具有第一侧边、第二侧边、第三侧边和第四侧边，其中所述第一侧边和第三侧边近似沿X方向延伸；

所述第二结构部分围绕所述第一结构部分的第一侧边和第二侧边形成L型的第一缝隙部分，所述第一结构部分和第二结构部分在所述第一侧边的一部分处相连接；

所述第三结构部分的连接端位于所述第一侧边所在的一侧，所述第三结构部分朝向X方向的正向延伸，所述第二缝隙部分的形状也近似L型。

3.根据权利要求2所述的天线装置，其中，所述第四结构部分的连接端位于所述第三侧边所在的一侧，所述第四结构部分朝向X方向的负向延伸，且所述第四结构部分的其中一部分与所述第一结构部分的第三侧边之间构成耦合缝隙。

4.根据权利要求3所述的天线装置，其中，所述第四结构部分包括由所述第三侧边向所述第一侧边方向进行弯折的弯折部分。

5.根据权利要求3所述的天线装置，还包括支架，其中，所述第一侧边靠近所述支架的边缘侧，所述第四结构部分的至少部分和/或所述第三结构部分的至少部分被布置在所述支架的侧面，天线装置的其他部分被布置在所述支架的顶面。

6.根据权利要求2至5任一权利要求所述的天线装置，其中，所述馈地单元包括第一馈地单元和第二馈地单元，所述第一馈地单元与所述第二馈地单元间隔一段距离设置，所述第二馈地单元更靠近所述第四结构部分，且所述第二馈地单元与用于控制与接地的断开和连接的开关元件连接。

7.根据权利要求6所述的天线装置，其中，天线环境中具有被金属件隔离开的沿X方向依次排列的第一净空区域、第二净空区域、第三净空区域，其中，

所述第四结构部分的至少部分与所述第一净空区域对应；

所述第一结构部分的至少部分、所述第一缝隙部分的至少部分和所述第二结构部分的至少部分与所述第二净空区域对应；

所述第二结构部分的至少部分、所述第二缝隙部分的至少部分和所述第三结构部分的至少部分与所述第三净空区域对应。

8.根据权利要求6所述的天线装置，其中，所述镂空孔占所述第二结构部分未开孔前总面积的1/2-3/4。

9.根据权利要求8所述的天线装置，其中，所述镂空孔为沿X方向延伸设置的矩形孔。

10.一种移动终端，包括根据权利要求1至9任一所述的天线装置。