CN106058433A - 分级天线及移动终端 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种分级天线及移动终端，其中，所述分级天线包括：分级天线本体、匹配电路、滤波器、静电保护电路，其中，所述分级天线本体用于收发电磁波；所述匹配电路配合所述分级天线本体接收电磁波，并将电磁波传输给所述滤波器；所述滤波器用于实现至少两个频段的射频信号的滤波；其中，所述匹配电路至少包括：在所述分级天线本体和所述滤波器之间串接的第一电感(L1)和第一电容(C1)；所述静电保护电路为连接至所述分级天线本体的馈线上的一个静电抑制器(CR)，所述静电抑制器(CR)的一端与所述分级天线本体的馈线连接，另一端接地。本公开提供的分级天线有效提高了移动终端的静电保护性能，提高了移动终端的可靠性。

Description

分级天线及移动终端

技术领域

本公开涉及天线设计技术领域，尤其涉及一种分级天线及移动终端。

背景技术

当前金属材质机身手机由于时尚而越来越受欢迎，主流手机厂商纷纷推出金属手机。相比塑料机身，金属材质机身拥有着其独特的光泽质感以及冰凉细腻的手感，让手机看起来更加高端。另外由于现在的手机边框越来越窄，对于边框的要求越来越高，并且金属的导热性能更好，长时间的操作也不会导致手机过热，增加了手机的使用寿命，所以具有高强度高硬度的金属成为了首选。

然而使用金属机身的手机很容易受到静电损伤，尤其是具有金属边框的手机，当用户手持手机边框的时候，内置天线很容易受到来自人体的静电袭击，导致手机天线性能下降，甚至无法接收信号，影响手机的可靠性。

发明内容

有鉴于此，本公开提供一种分级天线和移动终端，有效提高了终端的静电保护性能，提高了设备的可靠性。

根据本公开实施例的第一方面，提供了一种分级天线，设置于移动终端中，所述分级天线包括：分级天线本体、匹配电路、滤波器、静电保护电路，其中，所述分级天线本体用于收发电磁波；所述匹配电路配合所述分级天线本体接收电磁波，并将电磁波传输给所述滤波器；所述滤波器用于实现至少两个频段的射频信号的滤波；

其中，所述匹配电路至少包括：在所述分级天线本体和所述滤波器之间串接的第一电感(L1)和第一电容(C1)；

所述静电保护电路为连接至所述分级天线本体的馈线上的一个静电抑制器(CR)，所述静电抑制器(CR)的一端与所述分级天线本体的馈线连接，另一端接地。

可选的，所述匹配电路还包括：一个接地电容(C2)、一个接地电感(L2)；其中，

所述接地电容(C2)的一端连接于分级天线本体与所述第一电感(L1)之间的第一节点位置，另一端接地；

所述接地电感(L2)的一端连接于所述第一点电感(L1)与所述第一电容(C1)之间的第二节点位置，另一端接地；

在所述静电保护电路中，所述静电抑制器(CR)的非接地端连接于分级天线本体与所述第一电感(L1)之间的第三节点位置；其中，所述第三节点位置距离所述分级天线本体的距离小于所述第一节点位置距离所述天线本体的距离。

可选的，所述匹配电路还包括一个接地电感(L2)；其中，

所述接地电感(L2)的一端连接于所述第一点电感(L1)与所述第一电容(C1)之间的所述第二节点位置，另一端接地；

在所述静电保护电路中，所述静电抑制器(CR)的一端连接于分级天线本体与所述第一电感(L1)之间的所述第一节点位置，另一端接地。

可选的，所述匹配电路还包括：一个接地电容(C2)、一个接地电感(L2)；

其中，所述接地电容(C2)的一端连接于分级天线本体与所述第一电感(L1)之间的第一节点位置，另一端接地；

所述接地电感(L2)的一端连接于所述第一点电感(L1)与所述第一电容(C1)之间的第二节点位置，另一端接地；

在所述静电保护电路中，所述静电抑制器(CR)的非接地端连接于所述第一电感(L1)与所述第一电容(C1)之间的第四节点位置；所述第四节点位置距离所述第一电感(L1)的距离小于所述第二节点位置距离所述第一电感(L1)的距离。

可选的，所述匹配电路还包括：一个接地电容(C2)；

所述接地电容(C2)的一端连接于分级天线本体与所述第一电感(L1)之间的所述第一节点位置，另一端接地；

在所述静电保护电路中，所述电抑制器(CR)的非接地端连接于所述第一点电感(L1)与所述第一电容(C1)之间的所述第一节点位置，另一端连接所述PCB板的地层。

可选的，所述静电抑制器的等效容值范围为：0～0.5PF。

可选的，所述静电抑制器的等效电容值范围进一步为：0.01～0.1PF。

可选的，所述静电抑制器的最大承受电压不小于10KV。

根据本公开实施例的第二方面，提供了一种移动终端，包括：PCB电路板、金属壳体、主体天线和上述任一所述的分级天线；

所述分级天线内置于所述移动终端的顶部位置；所述主体天线内置于所述移动终端的底部位置。

可选的，所述分级天线用于收发至少两个频段的射频信号。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本公开提供的分级天线的拓扑结构中，将静电保护电路与滤波器整合在单芯片中，这样的芯片不但提供讯号滤波功能也提供静电保护功能，提高了移动终端的可靠性，同时节省了电路板上的面积也降低了生产的成本。

本公开中，将相关技术的基础上，将匹配电路中的接地电容替换静电抑制器，在确保静电保护性能的基础上，减少了分级天线中集成的电子元器件，进一步节省了分级天线的生产成本。

本公开中，基于相关技术提供的分级天线拓扑结构，在第一电容和第一电感之间的馈线上，连接静电抑制器的输入端，再不影响分级天线本体性能影响的基础上，有效增强了分级天线的静电保护能力，提高了分级天线的可靠性。

本公开提供的分级天线的拓扑结构，将相关技术中的接地电感替换为静电抑制器，不仅可以减小对天线性能的影响，有效增强分级天线的静电保护能力，还可以节省拓扑结构中的电子元器件，进而节省分级天线的生产成本。

本公开中，采用的超低容值静电抑制器，保证大于1.5GHz的GPS信号完整性的同时，还具有非常低的钳位电压，可以实现高达至少8Kv的静电保护需求，并确保PCB板走线路径的最小化，接地引脚就近直接接到PCB的地层，以减小由于寄生电感降低静电保护的保护效果的影响。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是相关技术中的一种分级天线的结构示意图；

图2是本公开根据一示例性实施例示出的一种分级天线的结构示意图；

图3是本公开根据一示例性实施例示出的另一种分级天线的结构示意图；

图4是本公开根据一示例性实施例示出的另一种分级天线的结构示意图；

图5是本公开根据一示例性实施例示出的另一种分级天线的结构示意图；

图6是本公开根据一示例性实施例示出的一种移动终端的结构示意图；

图7是本公开根据一示例性实施例示出的一种移动终端的一结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

随着集成芯片的功能越来越强，一部手机实现全网通已不困难，但是，硬件平台支持全网通只是第一步，还需要天线具有接收和发射全网射频信号的能力。由于手机的金属外壳对天线性能有影响，通过单个天线实现全网通很困难。所以，需要将部分收发GSM(Global System for Mobile Communications，全球移动通讯系统)信号的功能转移到其他天线上，比如，接收GPS(Global Position System，全球定位系统)信号的GPS天线，使原有的GPS天线成为至少兼具GSM信号收发能力和GPS信号收发能力的分级天线。

参照图1，根据一示例性实施例示出的分级天线的拓扑结构示意图，上述分级天线，包括：分级天线本体、匹配电路和置于后端的滤波器三部分，其中，分级天线本体11用于收发电磁波；匹配电路12配合所述分级天线本体接收空口电磁波，并将电磁波传输给后端的滤波器13；在天线接收信号的过程中，滤波器13用于实现至少两个频段的射频信号的滤波。

由于分级天线在不同时间段接收到的电磁波包括的频率范围可能不同，滤波器输出的有用射频信号所属频段也可能不同。比如，在某一时间段内，对输入的电磁波进行滤波，输出频率高于1.5GHz频段的GPS信号；在另一时间段内，对输入电磁波进行滤波，输出900～1900MHz的无线通讯信号，比如GSM信号；或者，在同一时间段内，同时过滤出两个不同频段的射频信号，如同时输出高于1.5GHz频段的GPS信号和处于900～1900MHz频段的无线通讯信号。也就是说，滤波器13可以实现至少两个频段的射频信号的滤波。

相关技术中，匹配电路12可以包括：第一电感L1、第一电容C1、接地电容C2、接地电感L2；其中，第一电感L1和第一电容C1依次串接在分级天线本体11与滤波器13之间；接地电容C2的一端连接在分级天线本体11与第一电感L1之间的第一节点位置P1处，另一端接地；接地电感L2的一端连接在第一电感与第一电容之间的第二节点位置P2处，另一端接地。

本公开实施例中，各元件接地的方式可以是连接手机PCB板(Printed CircuitBoard，印制电路板)的地层。

虽然上述天线拓扑电路中的接地电容C2也可以泄放静电，具有对后端滤波器13静电保护作用。但在对图1所示的分级天线拓扑结构做静电实验时发现，当对分级天线施加±8kV的瞬态电压时，滤波器13很容易被击穿，进而导致终端设备无法通过分级天线接收到GPS数据和部分GSM数据。因此，采用相关技术无法实现分级天线的至少8kV的防静电保护需求，导致移动终端产品的可靠性差。

为了提高分级天线的可靠性，本公开实施例基于图1所示分级天线的拓扑结构进行改进，主要增加了静电保护电路。下面结合图2～图5对本公开提供的分级天线拓扑结构进行详细说明。

参照图2根据一示例性实施例示出的一种分级天线的拓扑结构示意图，在图1所示实施例的基础上，增设了一个静电抑制器CR。

该静电抑制器CR的一端连接于分级天线本体11与第一电感L1之间的馈线上的第三节点位置P3，另一端就近连接至PCB板的地层。其中，静电抑制器设置于距离分级天线本体较近的位置；即第三节点距离分级天线本体11的距离小于第一电感L1距离分级天线本体11的距离。

静电抑制器CR的工作原理：当回路遭受瞬态静电放电时，静电抑制器瞬间导通，其导通电阻很小，允许大电流通过，将回路产生的电流泄放至大地，并将电压钳位到预定水平，从而对敏感器件起到保护作用。

本公开实施例中，静电抑制器的最大承受电压的绝对值可以不小于+10kV，比如，可以是：±10kV、±15kV、±20kV、±30kV等。采用本公开提供的分级天线，当瞬态高压静电通过分级天线本体注入时，静电抑制器可以快速导通，将高压静电泄放至地层，有效保护后端滤波器免受静电损伤，增强了终端设备的可靠性。

本公开提供的分级天线的拓扑结构中，将静电保护电路与滤波器整合在单芯片中，这样的芯片不但提供讯号滤波功能也提供静电保护功能，可以提供更完整的保护效果，不仅节省了电路板上的面积也降低了生产的成本。

参照图3根据一示例性实施例示出的另一种分级天线的拓扑结构示意图，在图1所示实施例的基础上，将馈线第一节点位置P1的接地电容C2替换为一个静电抑制器CR。

即静电抑制器CR的一端连接于分级天线本体11与第一电感L1之间的馈线上的第一节点位置P1，另一端就近连接至PCB板的地层。

相较于图2所示实施例，在不影响静电保护性能的基础上，减少了分级天线中集成的电子元器件，节约了分级天线的生产成本。

经实验测试，采用图2和图3所示的分级天线的拓扑结构能够有效提升分级天线的静电保护性能，但由于静电抑制器的设置位置距离分级天线本体11较近，可能会对天线收发某些频段的电磁波有影响，影响了天线性能。因此，本公开还提供了以下图4和图5所示的分级天线的拓扑结构示意图。

参照图4根据一示例性实施例示出的另一种分级天线的拓扑结构示意图，在图1所示实施例的基础上，在馈线的第四节点位置P4处增设静电抑制器CR。即，静电抑制器CR的一端连接至馈线的第四节点位置P4，所述第四节点位置P4距离第一电感L1的距离比第二节点位置P2距离第一电感L1的距离要小。

相对于图2、图3所示的实施例，本公开实施例提供的分级天线可以在尽量减少对分级天线本体性能影响的基础上，增强静电保护能力。

参照图5根据一示例性实施例示出的另一种分级天线的拓扑结构示意图，在图1所示实施例的基础上，在馈线的第二节点位置P2处，采用静电抑制器替换原有的接地电感L2。

与图4所示实施例相比，本公开提供的分级天线的拓扑结构，将原有的接地电感替换为静电抑制器CR后，不影响天线性能，不仅可以有效增强分级天线的静电保护能力，进一步节省电路板上的面积，还可以节省拓扑结构中的电子元器件，进而节省分级天线的生产成本。

上述各实施例采用的静电抑制器可以选用陶瓷工艺制成的超低容值静电抑制器，比如，可以选用的等效容值范围为：0～0.5PF的静电抑制器。在本公开另一实施例中，上述静电抑制器的等效容值范围可以进一步缩小至0.01～0.1PF。进一步地，可以选用陶瓷工艺制作的、等效电容为0.05PF的超低容值静电抑制器。本公开实施例采用超低容值的静电抑制器，保证大于1.5GHz的GPS信号完整性的同时，还具有非常低的钳位电压，可以实现高达至少8Kv的静电保护需求，并确保PCB板走线路径的最小化，接地引脚就近直接接到PCB的地层，以减小由于寄生电感降低静电保护的保护效果的影响。

相对应的，本公开还提供了一种移动终端，参照图6根据一示例性实施例示出的移动终端的示意图，包括：机壳20、内置于机壳内部的PCB板21，PCB板的底部设置有主天线模块22，用于接收GSM、CDMA等无线通讯信号；PCB板的顶部设置有分级天线模块23，可以用于接收GSM信号和GPS信号，上述分级天线模块23由上述图2至图5所示的任一分级天线的拓扑结构封装而成。

在本公开另一实施例中，上述机壳20为设置有金属边框的机壳，或者金属机壳。

图7是根据一示例性实施例示出的一种移动终端的一结构示意图。例如，装置700可以是终端，可以具体为移动电话，计算机，数字广播终端，消息收发设备，游戏控制台，平板设备，医疗设备，健身设备，个人数字助理，可穿戴设备如智能手表、智能眼镜、智能手环、智能跑鞋等。

参照图7，装置700可以包括以下一个或多个组件：处理组件702，存储器704，电源组件706，多媒体组件708，音频组件710，输入/输出(I/O)的接口712，传感器组件714，以及通信组件716。

处理组件702通常控制装置700的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理元件702可以包括一个或多个处理器720来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件702可以包括一个或多个模块，便于处理组件702和其他组件之间的交互。例如，处理组件702可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件708和处理组件702之间的交互。

存储器704被配置为存储各种类型的数据以支持在设备700的操作。这些数据的示例包括用于在装置700上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器704可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

电源组件706为装置700的各种组件提供电力。电源组件706可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为装置700生成、管理和分配电力相关联的组件。

多媒体组件708包括在上述装置700和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。上述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与上述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件708包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当设备700处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。

音频组件710被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件710包括一个麦克风(MIC)，当装置700处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器704或经由通信组件716发送。在一些实施例中，音频组件710还包括一个扬声器，用于输出音频信号。

I/O接口712为处理组件702和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。

传感器组件714包括一个或多个传感器，用于为装置700提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件714可以检测到设备700的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如上述组件为装置700的显示器和小键盘，传感器组件714还可以检测装置700或装置700一个组件的位置改变，用户与装置700接触的存在或不存在，装置700方位或加速/减速和装置700的温度变化。传感器组件714可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件714还可以包括光传感器，如CMOS或CCD图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件714还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。

通信组件716被配置为便于装置700和其他设备之间有线或无线方式的通信。装置700可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G或3G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件716经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，上述通信组件716还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种分级天线，其特征在于，设置于移动终端中，所述分级天线包括：分级天线本体、匹配电路、滤波器、静电保护电路，其中，所述分级天线本体用于收发电磁波；所述匹配电路配合所述分级天线本体接收电磁波，并将电磁波传输给所述滤波器；所述滤波器用于实现至少两个频段的射频信号的滤波；

其中，所述匹配电路至少包括：在所述分级天线本体和所述滤波器之间串接的第一电感(L1)和第一电容(C1)；

所述静电保护电路为连接至所述分级天线本体的馈线上的一个静电抑制器(CR)，所述静电抑制器(CR)的一端与所述分级天线本体的馈线连接，另一端接地。

2.根据权利要求1所述的分级天线，其特征在于，所述匹配电路还包括：一个接地电容(C2)、一个接地电感(L2)；其中，

所述接地电容(C2)的一端连接于分级天线本体与所述第一电感(L1)之间的第一节点位置，另一端接地；

所述接地电感(L2)的一端连接于所述第一点电感(L1)与所述第一电容(C1)之间的第二节点位置，另一端接地；

在所述静电保护电路中，所述静电抑制器(CR)的非接地端连接于分级天线本体与所述第一电感(L1)之间的第三节点位置；其中，所述第三节点位置距离所述分级天线本体的距离小于所述第一节点位置距离所述天线本体的距离。

3.根据权利要求1所述的分级天线，其特征在于，所述匹配电路还包括一个接地电感(L2)；其中，

所述接地电感(L2)的一端连接于所述第一点电感(L1)与所述第一电容(C1)之间的所述第二节点位置，另一端接地；

在所述静电保护电路中，所述静电抑制器(CR)的一端连接于分级天线本体与所述第一电感(L1)之间的所述第一节点位置，另一端接地。

4.根据权利要求1所述的分级天线，其特征在于，所述匹配电路还包括：一个接地电容(C2)、一个接地电感(L2)；

其中，所述接地电容(C2)的一端连接于分级天线本体与所述第一电感(L1)之间的第一节点位置，另一端接地；

所述接地电感(L2)的一端连接于所述第一点电感(L1)与所述第一电容(C1)之间的第二节点位置，另一端接地；

在所述静电保护电路中，所述静电抑制器(CR)的非接地端连接于所述第一电感(L1)与所述第一电容(C1)之间的第四节点位置；所述第四节点位置距离所述第一电感(L1)的距离小于所述第二节点位置距离所述第一电感(L1)的距离。

5.根据权利要求1所述的分级天线，其特征在于，所述匹配电路还包括：一个接地电容(C2)；

所述接地电容(C2)的一端连接于分级天线本体与所述第一电感(L1)之间的所述第一节点位置，另一端接地；

在所述静电保护电路中，所述电抑制器(CR)的非接地端连接于所述第一点电感(L1)与所述第一电容(C1)之间的所述第一节点位置，另一端连接所述PCB板的地层。

6.根据权利要求1所述的静电保护装置，其特征在于，所述静电抑制器的等效容值范围为：0～0.5PF。

7.根据权利要求6所述的静电保护装置，其特征在于，所述静电抑制器的等效电容值范围进一步为：0.01～0.1PF。

8.根据权利要求1所述的分级天线，其特征在于，所述静电抑制器的最大承受电压不小于10KV。

9.一种移动终端，其特征在于，包括：PCB电路板、金属壳体、主体天线和权利要求1～8任一所述的分级天线；

所述分级天线内置于所述移动终端的顶部位置；所述主体天线内置于所述移动终端的底部位置。

10.根据权利要求9所述的移动终端，其特征在于，所述分级天线用于收发至少两个频段的射频信号。