CN106299675B - 天线结构及应用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，该天线结构包括匹配部、第一辐射单元和第二辐射单元，该匹配部包括侧边，该第一辐射单元和第二辐射单元分别从该侧边的两端向外延伸，该匹配部开设一沟槽，该沟槽开设于该匹配部的另一侧；该第二辐射单元与匹配部共振出第一模态，该第一辐射单元与该匹配部及共振出第二模态，该沟槽与该第一辐射单元及匹配部共振出第三模态。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

天线结构及应用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（Long Term Evolution，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，但现今的大众消费者对于产品的外观要求越来越严苛，手机逐渐趋向轻薄并带有金属质感，由于金属的结构不利于天线的设计，因此在有限的空间和复杂的环境下，令天线设计十分的困难。因此，如何利用金属壳体设计出具有较宽频宽的天线，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，该天线结构包括匹配部、第一辐射单元和第二辐射单元，该匹配部包括侧边，该第一辐射单元和第二辐射单元分别从该侧边的两端向外延伸，该匹配部开设一沟槽，该沟槽开设于该匹配部的另一侧；该第二辐射单元与匹配部共振出第一模态，该第一辐射单元与该匹配部及共振出第二模态，该沟槽与该第一辐射单元及匹配部共振出第三模态。

一种无线通信装置，该无线通信装置包括基板，该天线结构包括匹配部、第一辐射单元和第二辐射单元，该匹配部包括侧边，该第一辐射单元和第二辐射单元分别从该侧边的两端向外延伸，该匹配部开设一沟槽，该沟槽开设于该匹配部的另一侧；该第二辐射单元与匹配部共振出第一模态，该第一辐射单元与该匹配部及共振出第二模态，该沟槽与该第一辐射单元及匹配部共振出第三模态。

所述天线结构利用了无线通信装置的金属边框来配合天线结构的工作和耦合作用，降低了金属边框对天线结构的影响，使得金属边框成为天线信号传递的组成部分，增加天线结构的频宽。

附图说明

图1为本发明较佳实施方式的无线通信装置的部分分解图。

图2为图1所示无线通信装置另一角度下的部分分解图。

图3为图1所示无线通信装置中天线结构示意图。

图4为图3所示天线结构中具有不同长度的沟槽的示意图。

图5为图3所示天线结构中具有不同方向的沟槽示意图。

图6为图3所示天线结构的回波损耗示意图。

图7为图3所示天线结构的效率图。

图8为图4所示天线结构的具有不同长度的沟槽对应的回波损耗示意图。

主要元件符号说明

天线结构	100
		匹配部	10
馈入单元	20
		接地单元	30
第一辐射单元	50
		第一辐射片	51
第二辐射片	53
		第三辐射片	55
第四辐射片	56
		第二辐射单元	60
第一弯折片	61
		第二弯折片	63
第三弯折片	65
		第四弯折片	66
沟槽	S1
		无线通信装置	200
基板	210
		净空区	211
缺口	2112
		第一电子元件	213
第二电子元件	215
		载体	220
金属边框	230
		第一边框	231
第二边框	232
		装配孔	233
外观盖体	240
		第一盖体	241
第二盖体	242

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

请参阅图1，本发明较佳实施方式提供一种天线结构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。

请一并参阅图2，该无线通信装置200还包括基板210、载体220、金属边框230和外观盖体240。该基板210为一印刷电路板（Printed Circuit Board，PCB）。该基板210夹持于该金属边框230中间，该金属边框230与该基板210电性连接以接入基板210的系统接地面（图未示）。该基板210上设置净空区211和至少一电子元件。本实施例中，所述电子元件数量为两个，包括第一电子元件213和第二电子元件215。该净空区211设置于该基板210一端，天线结构100对应该净空区211设置。该净空区211靠近该金属边框230的一侧开设一缺口2112。本实施方式中，该第一电子元件213为一听筒，该第一电子元件213设置于该净空区211远离该天线结构100的一侧。该第二电子元件215为一耳机插座，其设置于该缺口2112处，该耳机插座的开孔方向正对该金属边框230的一侧边缘。

该载体220用于承载天线结构100。该载体220安装于该基板210上，至少覆盖该净空区211，如此实现该天线结构100与净空区211的对应设置。

该金属边框230至少包括第一边框231和第二边框232，该第一边框231和第二边框232分别安装于该基板210两侧。该第二边框232设置于该基板210靠近该缺口2112的一侧。该第二边框232一端开设一装配孔233，该装配孔233与该第二电子元件215正对，以方便一耳机（图未示）能方便的穿过该第二边框232以插入该第二电子元件215。

该外观盖体240安装于该金属边框230上，用于与金属边框230共同容置安装该基板210。本实施方式中，该外观盖体240包括二第一盖体241和第二盖体242。该二第一盖体241和第二盖体242可一体成型，或者分别独立制造后再通过卡持、粘接的方式连接。该第二盖体242为金属件，可采用金属材料制成，或者在非金属材料上形成金属膜层形成。该每一第一盖体241采用非金属材料制成，如采用塑料、玻璃、木材、皮革等制成。该每一第一盖体241大体为一矩形，其尺寸至少能够完全盖设该天线结构100。本实施例中，该二第一盖体241连接于该第二盖体242两端，并且该每一盖体241远离该第二盖体242的一端连接于该无线通讯装置200的一前盖（未标号）。

请参阅图2，该天线结构100为双支路倒F天线，包括匹配部10、馈入单元20、接地单元30、第一辐射单元50和第二辐射单元60。该馈入单元20和接地单元30与第一辐射单元50和匹配部10共同形成一平面倒F天线，该馈入单元20和接地单元30与第二辐射单元60和匹配部10共同形成另一平面倒F天线。本实施方式中，该匹配部10大体为一方形片状体，其包括一侧边11，该第一辐射单元50和第二辐射单元分别从该侧边11的两端向外延伸。该馈入单元20和接地单元30均为柱状。该馈入单元20和接地单元30各自的一端分别连接于该匹配部10，各自的另一端穿过该载体220分别电性连接于该基板210上的一馈入点和接地点，以使该匹配部10架设于该基板210的非净空区（未标号），同时为该天线结构100提供信号馈入作用和信号接地作用。

请参阅图3，该第一辐射单元50包括依次连接的第一辐射片51、第二辐射片53、第三辐射片55和第四辐射片56。该第一辐射片51大致垂直的连接于该匹配部10的侧边11的其中一端。该第一辐射片51与第三辐射片55平行相对设置。第二辐射片53与第四辐射片56平行相对设置，且第二辐射片53大致垂直的连接第一与第三辐射片51、55。如此，该第一辐射单元50大致为未封口的矩形环状结构。

该第二辐射单元60包括依次连接的第一弯折片61、第二弯折片63、第三弯折片65和第四弯折片66。该第一弯折片61大致垂直连接于该侧边11的另一端，并朝向与该第一辐射片51相同的方向延伸。该第一弯折片61与该第三弯折片65相对平行设置，该第二弯折片63与该第四弯折片66相对平行设置，并且，该第四弯折片66和该第二辐射片53大致平行的设置于该第二弯折片63的两侧，以使该第二辐射单元60大致为一“S”形的结构。该第二辐射片53和第二弯折片63的延伸方向朝向该匹配部10的同一侧，并使得该第三辐射片55和第三弯折片65远离该匹配部10的一侧大致齐平，以使该天线结构100的结构更加紧凑。

该第一辐射单元50和第二辐射单元60形成于载体220的表面，因此该第一辐射单元50和第二辐射单元60整体上具有与载体220的表面相同的弯曲弧度。

该天线结构100还包括一沟槽S1，该沟槽S1开设于该匹配部10上未连接第一辐射单元50和第二辐射单元60的侧边，并垂直贯通该侧边。在本实施方式中，该沟槽S1的延伸方向与该第二弯折部513平行。

请参阅图5（E）-5（F），可以理解，沟槽S1的开设位置、方向也可适当调整，只需保证沟槽S1与该第一辐射单元50耦合即可。另外，在其他实施例中，馈入单元20和接地单元30可配置在匹配部10的任意位置。

下面进一步说明该天线结构100的工作原理。

电流信号从馈入单元20馈入，流经该匹配部10与第二辐射单元60的第一弯折片61、第二弯折片63、第三弯折片65和第四弯折片66的路径共振出一低频模态a1。电流信号从馈入单元20馈入，流经该匹配部10与第一辐射单元50的第一辐射片51、第二辐射片53、第三辐射片55和第四辐射片56的路径共振出一中频模态a2。同时，该第一辐射单元50通过倍频效应，并与该沟槽S1耦合，共振出高频模态a3。图6为天线结构100的回波损耗示意图，图6描述了共振模态a1、a2和a3所对应的频率。

高频共振模态a3的带宽可以通过调整该沟槽S1的长度进行调节。请参阅图4，图4（A）-4（D）所示的天线结构100的沟槽S1的长度依次变短。图8为对应图4（A）-4（D）所示的天线结构100的回波损耗特性图。可见，调整该沟槽S1的长度，可调整高频共振模态a3的频宽。具体的，随着该沟槽S1的长度减小，电流经由该匹配部10流入该第一辐射单元50的路径更长，共振的高频模态a3的频率更低。该第二边框233与天线结构100相互耦合，进一步增加了天线结构100的各模态的频带。

此外，在其他的实施例中，还可通过在馈入端加一匹配电路（图未示），进一步加深天线结构100的各模态的深度。

请参阅图7，图7为天线结构100的辐射效率图，在本实施方式中，该低频模态a1为GPS频段，中心频率约为1.575GHz，频段辐射效率约为39%；该中频模态a2为WIFI频段，中心频率约为2.4GHz，频段辐射效率介于30%~35%；该高频模态a3的中心频率约为5.18GHz-5.85GHz，频段辐射效率介于30%~48%，可符合一般无线通讯产品的需求，以满足现今GPS与WIFI工作频段的需求。

所述天线结构100通过设置双支路倒F结构的第一辐射单元50和第二辐射单元60，搭配开设于匹配部的沟槽S1产生电磁耦合，降低金属边框及天线结构100周围的电子装置对天线结构100的影响，并共振出GPS/WIFI 1.575GHz、GPS/WIFI 2.4GHz和GPS/WIFI5.18GHz-5.85GHz三频的工作频段，结构简单，并且达到了缩减天线结构100空间的特性。所述的天线结构100旁的边框230即使采用金属材料制成，或者采用非金属材料制成, 都可以满足现今GPS与WIFI工作频段的需求。

以上所述，仅为本发明的较佳实施方式，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 (9)

1.一种天线结构，其应用于无线通信装置中，其特征在于：该天线结构包括匹配部、第一辐射单元和第二辐射单元，该匹配部包括侧边，该第一辐射单元和第二辐射单元分别从该侧边的两端向外延伸，该匹配部开设一沟槽，该沟槽开设于该匹配部的另一侧边；该第二辐射单元与该匹配部共振出第一模态，该第一辐射单元与该匹配部共振出第二模态，该沟槽与该第一辐射单元及匹配部共振出第三模态，该第一辐射单元包括依次连接的第一辐射片、第二辐射片、第三辐射片和第四辐射片，该第一辐射片连接于该侧边的一端，该第一辐射片与第三辐射片平行相对设置，第二辐射片与第四辐射片平行相对设置。

2.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：该天线结构还包括馈入单元和接地单元，该馈入单元和该接地单元电性连接于该匹配部，该馈入单元和该接地单元与该第一辐射单元和该匹配部共同形成一平面倒F天线，该馈入单元和该接地单元与该第二辐射单元和该匹配部共同形成另一平面倒F天线。

3.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：该第二辐射单元包括依次连接的第一弯折片、第二弯折片、第三弯折片和第四弯折片，该第一弯折片连接于该侧边的另一端，该第一弯折片与该第三弯折片相对平行设置，该第二弯折片与该第四弯折片相对平行设置。

4.如权利要求3所述的天线结构，其特征在于：该第四弯折片和该第二辐射片设置于该第二弯折片的两侧，该第二辐射片和第二弯折片的延伸方向朝向该匹配部的同一侧，该第三辐射片和第三弯折片远离该匹配部的一侧大致齐平。

5.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：该第一辐射单元和该第二辐射单元设置于该匹配部的同一侧，该第一辐射单元为未封口的矩形环状结构，该第二辐射单元大致为“S”形的结构。

6.一种无线通信装置，其特征在于：该无线通信装置包括基板，该天线结构为如权利要求1-5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。

7.如权利要求6所述的无线通信装置，其特征在于：该无线通信装置还包括一金属边框，该基板夹持于该金属边框中间，该金属边框与该基板电性连接，该基板上设置净空区，该净空区设置于该基板一端，该天线结构的该第一辐射单元和该第二辐射单元对应该净空区设置。

8.如权利要求7所述的无线通信装置，其特征在于：该无线通信装置还包括载体，该载体承载该天线结构，该载体安装于该基板上，该载体至少覆盖该净空区。

9.如权利要求8所述的无线通信装置，其特征在于：该第一辐射单元和该第二辐射单元形成于该载体的表面，该第一辐射单元和该第二辐射单元整体上具有与该表面相同的弯曲弧度。

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