CN106816688B - 天线和具有其的移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天线和具有其的移动终端。所述天线包括金属后壳、控制板、低频匹配电路、开关、耦合片以及高频匹配电路，所述金属后壳上设有缝隙，所述缝隙在所述金属后壳分割出天线辐射体，所述天线辐射体具有耦合面；所述控制板分别通过天线馈线和天线地线与所述天线辐射体相连；所述低频匹配电路设在所述天线馈线上；所述开关设在所述天线地线上；所述耦合片通过耦合片馈线与所述天线馈线相连，所述耦合片与所述耦合面耦合以共同形成分布式耦合电容；所述高频匹配电路设在所述耦合片馈线上。根据本发明的天线，支持金属后壳缝隙较少的移动终端,插入损耗小,天线性能好,能够提高空间利用率。

Description

天线和具有其的移动终端

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其是涉及一种天线和具有所述天线的移动终端。

背景技术

相关技术中诸如手机等移动终端，其天线使用金属边框作为天线辐射体，金属后壳和金属边框之间需要保持净空，导致不适用金属后壳缝隙较少的移动终端(现有手机的金属后壳通常仅有两条缝隙)。并且，该天线采用多个可调器件来实现全频段覆盖，插入损耗较大，降低了天线的性能。此外，该天线要求在金属边框和控制板之间的缝隙附近不能设置金属器件，影响空间利用率。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明需要提供一种天线，所述天线支持金属后壳缝隙较少的移动终端,插入损耗小,天线性能好,能够提高空间利用率。

本发明还需要提供一种具有所述天线的移动终端。

根据本发明第一方面实施例的天线，包括：金属后壳，所述金属后壳上设有缝隙，所述缝隙在所述金属后壳分割出天线辐射体，所述天线辐射体具有耦合面；控制板，所述控制板分别通过天线馈线和天线地线与所述天线辐射体相连；低频匹配电路，所述低频匹配电路设在所述天线馈线上；开关，所述开关设在所述天线地线上；耦合片，所述耦合片通过耦合片馈线与所述天线馈线相连，所述耦合片与所述耦合面耦合以共同形成分布式耦合电容；高频匹配电路，所述高频匹配电路设在所述耦合片馈线上。

根据本发明实施例的天线，支持金属后壳缝隙较少的移动终端,插入损耗小,天线性能好,能够提高空间利用率。

根据本发明的一些实施例，所述控制板包括：电路板，所述电路板具有地平面，所述天线地线分别与所述地平面和所述天线辐射体相连；射频芯片，所述射频芯片设在所述电路板上，所述天线馈线分别与所述射频芯片和所述天线辐射体相连。

可选地，所述耦合片馈线印刷在所述电路板上。

可选地，所述耦合片设在所述金属后壳上或通过支架设在所述电路板上。

根据本发明的一些实施例，所述低频匹配电路位于所述耦合片馈线和所述天线馈线的节点与所述天线辐射体之间。

根据本发明的一些实施例，所述低频匹配电路的可调谐振的频段为699MHz-960MHz。

根据本发明的一些实施例，所述低频匹配电路包括串联连接的多个电容和并联连接的多个电感。

根据本发明的一些实施例，所述高频匹配电路的可调谐振的频段为1710MHz-2170MHz和2300MHz-2690MHz。

根据本发明的一些实施例，所述高频匹配电路包括串联连接的多个电感和并联连接的多个电容。

根据本发明的一些实施例，所述耦合片与所述耦合面之间具有间隙，所述间隙内填充有电介质。

根据本发明的一些实施例，所述缝隙沿所述金属后壳的横向延伸且位于所述金属后壳的下部。

根据本发明的一些实施例，所述缝隙内填充有绝缘装饰件。

根据本发明的一些实施例，所述耦合面为所述天线辐射体的内前壁面。

根据本发明第二方面实施例的移动终端，包括根据本发明上述第一方面实施例的天线。

根据本发明实施例的移动终端，利用如上所述的天线，通信性能好且空间利用率高。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的天线的金属后壳的立体图；

图2是根据本发明实施例的天线的天线辐射体的立体图；

图3是根据本发明实施例的天线的原理示意图；

图4是根据本发明实施例的天线的分布式耦合电容的示意图；

图5是根据本发明实施例的天线在单级天线模式下的原理示意图；

图6是根据本发明实施例的天线在单级天线模式下可调谐振的频段的示意图；

图7是根据本发明实施例的天线在平面倒F天线模式下的原理示意图；

图8是根据本发明实施例的天线在平面倒F天线模式下可调谐振的频段的示意图；

图9是根据本发明实施例的天线的可调谐振的频段示意图；

图10是根据本发明实施例的天线的辐射效率的示意图；

图11是根据本发明的一个可选实施例的天线的天线辐射体的立体图；

图12是根据本发明的一个可选实施例的天线的原理示意图。

附图标记：

天线100，

金属后壳1，缝隙10，缝隙20，天线辐射体11，耦合面111，

控制板2，开关3，分布式耦合电容4，间隙40，耦合片5，低频匹配电路6，高配匹配电路7，

天线馈线101，天线地线102，耦合片馈线103。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1-图12描述根据本发明第一方面实施例的天线100，所述天线100支持金属后壳缝隙较少的移动终端,并且，插入损耗较小、空间利用率高，从而天线100的性能较好、辐射效率较高。其中，天线100可以应用在移动终端。可选地，天线100可以为4G天线。

需要理解地是，下述前后、左右和上下方向均以移动终端正常使用时的方向为准。

如图1-图12所示，根据本发明实施例的天线100，包括金属后壳1、控制板2、低频匹配电路6、开关3、耦合片5以及高频匹配电路7。

具体而言，金属后壳1上设有缝隙10，缝隙10在金属后壳1分割出天线辐射体11，天线辐射体11具有耦合面111。控制板2分别通过天线馈线101和天线地线102与天线辐射体11相连，从而控制板2与天线辐射体11能够分别处在不同的平面内，例如控制板2与天线辐射体11前后分隔开,金属后壳1位于控制板2的后方。低频匹配电路6设在天线馈线101上，以调节低频谐振(例如699MHz-960MHz)。耦合片5通过耦合片馈线103与天线馈线101相连，耦合片5与耦合面111耦合以共同形成分布式耦合电容4。高频匹配电路7设在耦合片馈线103上，以调节高频谐振(例如1710MHz-2170MHz和2300MHz-2690MHz)。

开关3设在天线地线102上，可以理解，开关3至少具有导通和断开两种状态。开关3导通时天线地线102视为连通，天线100工作在PIFA(Planar Inverted F Antenna，平面倒F天线)模式下，此时天线100存在低频谐振(例如699MHz-960MHz)和高频谐振(例如2300MHz-2690MHz)，使用低频匹配电路6、高频匹配电路7和分布式耦合电容4调节天线100的谐振；开关3断开时，开关3可以理解为电容值极小(例如电容值为0.14pf)的寄生电容，天线地线102视为断开，天线100工作在monopole(单级天线)模式下，此时天线100存在高频谐振(例如1710MHz-2170MHz)，使用高频匹配电路7和分布式耦合电容4调节天线100谐振，如此实现全频段覆盖。

根据本发明实施例的天线100，利用金属后壳1作为天线辐射体11，避免了金属后壳1对天线100的屏蔽作用。并且，由于采用分布式耦合电容4来增加天线100的谐振数量，扩展了天线100的工作带宽；采用开关3切换天线地线102的通断状态来切换天线100的工作模式，改变了天线100的工作频段，从而无需使用多个可调器件便可覆盖全频段，天线100的插入损耗较小，性能好且电路设计简单。

此外，由于金属后壳1与控制板2能够在前后方向上分隔开，降低了天线100内的金属器件对天线100的性能影响，从而提高了天线100的空间利用率。

参照图9并结合图10，根据本发明实施例的天线100的性能较好、辐射效率较高。

根据本发明的一些实施例，控制板2可以包括电路板和射频芯片，电路板具有地平面，天线地线102分别与地平面和天线辐射体11相连，射频芯片设在电路板上，天线馈线101分别与射频芯片和天线辐射体11相连。例如，天线地线102将地平面连接至耦合面111，天线馈线101将射频芯片连接至耦合面111。

可选地，耦合片馈线103可以印刷在电路板上，如此方便耦合片馈线103的连接，利于充分利用天线100的内部空间。例如，耦合片馈线103可以为印刷在电路板上的金属线。

可选地，耦合片5可以设在金属后壳1上或通过支架设在电路板上，这样便于耦合片5的安装固定，并保持耦合片5与耦合面111之间的相对位置。

如图3所示，根据本发明的一些实施例，低频匹配电路6位于耦合片馈线103和天线馈线101的节点与天线辐射体11之间，由此，低频匹配电路6能够调节天线100的低频谐振。可选地，低频匹配电路6调节的频段可以为699MHz-960MHz。

在本发明的一些实施例中，低频匹配电路6可以包括串联连接的多个电容和并联连接的多个电感，如此形成高通电路以调节低频谐振。当然，低频匹配电路6还可以为传输线匹配电路。

在本发明的一些具体实施例中，高频匹配电路7调节的频段可以包括1710MHz-2170MHz和2300MHz-2690MHz。具体地，高频匹配电路7可以包括串联连接的多个电感和并联连接的多个电容，如此形成低通电路以调节高频谐振。当然，高频匹配电路7还可以为传输线匹配电路。

如图4所示，根据本发明的一些实施例，耦合片5与耦合面111之间具有间隙40，间隙40内填充有电介质，通过调节间隙40内的电介质的介电常数调节分布式耦合电容4的电容值。可选地，电介质可以为空气或塑料。

在图1所示的实施例中，缝隙10可以沿金属后壳1的横向(即水平方向)延伸，且缝隙10位于金属后壳1的下部，从而提高了金属后壳1的外观美观性。例如，缝隙10沿金属后壳1的左右方向延伸且将金属后壳1的下部分割成天线辐射体11。优选地，缝隙10内可以填充有绝缘装饰件，以保证用户使用安全。

在本发明的一些具体实施例中，耦合面111可以为天线辐射体11的内前壁面，如此有利于耦合片5的调整。

可选地，天线辐射体11可以是具有耦合面111的其他任意形式的结构。例如，如图11所示，天线辐射体11的下表面和左右两侧表面均为曲面，且天线辐射体11的下表面分别与左右两侧表面之间圆弧过渡。

这里需要理解地是，图1、图2和图11中耦合面111的引线起始点并非耦合面111的真正位置，耦合面111的真正位置实际为图1、图2和图11中标识的板部的另外一侧的壁面，即天线辐射体11的该板部的内壁面，由于附图中未示出该表面，因此标注在该板部的外侧壁面并加以解释以便于理解。

当然，耦合面111也可以为天线辐射体11的其他表面，例如，如图12所示，耦合面111也可以为天线辐射体11的内下壁面。

下面参考附图详细描述根据本发明的一个具体实施例的天线100，值得理解的是，下述描述只是示例性说明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1-图12所示，根据本发明实施例的天线100，包括金属后壳1、控制板2、低频匹配电路6、开关3、耦合片5以及高频匹配电路7。

金属后壳1的下部设有缝隙10且上部设有缝隙20，缝隙10和缝隙20内分别填充有绝缘装饰件。缝隙10和缝隙20分别沿金属后壳1的左右方向延伸，其中缝隙10在金属后壳1底部分割出天线辐射体11，缝隙10用于主通信天线，缝隙20用于移动终端其他功能的天线，下面以天线辐射体11的内前壁面作为耦合面111为例。

控制板2位于金属后壳1的前方且包括电路板和射频芯片，电路板具有地平面，地平面和耦合面111通过天线地线102相连，射频芯片设在电路板上，射频芯片和耦合面111通过天线馈线101相连。耦合片5的前表面通过耦合片馈线103与天线馈线101相连，耦合片5的后表面与耦合面111之间具有间隙40，且间隙40内填充有电介质，从而耦合片5与耦合面111耦合以共同形成分布式耦合电容4。低频匹配电路6设在天线馈线101上，且低频匹配电路6位于耦合片馈线103和天线馈线101的节点与天线辐射体11之间，低频匹配电路6包括串联连接的多个电容和并联连接的多个电感。高频匹配电路7设在耦合片馈线103上，且包括串联连接的多个电感和并联连接的多个电容。

开关3设在天线地线102上，开关3具有导通和断开两种状态。如图5所示，开关3断开时，天线地线102视为断开，天线100工作在monopole模式下，此时天线100存在高频谐振(1710MHz-2170MHz)，L1、L2分别是由天线馈线101在耦合面111的接入点A处开始的天线100辐射支长度，当天线馈线101的接入点A左右移动时，其左右两边的辐射支长度会同时发生变化，天线馈线101的接入点A的位置取决于L1和L2控制的谐振位置，这样L1、L2可以控制不同频段的谐振。其中，L1、L2的长度分别占各自所控制的谐振的波长的1/4，而由于L2受分布式耦合电容4的影响，L2的长度会较明显低于其所控制的谐振的波长的1/4。如此，L1和L2分别控制一个高频谐振，使用高频匹配电路7、分布式耦合电容4调整天线100的谐振，如图6所示，天线100在monopole模式下的可调谐振频段为1710MHz-2170MHz。

如图7所示，开关3导通时，天线地线102视为导通，天线100工作在PIFA天线100模式下，此时天线100存在低频谐振(699MHz-960MHz)和高频谐振(2300MHz-2690MHz)，使用低频匹配电路6、高频匹配电路7、分布式耦合电容4调节天线100的谐振。由于天线地线102连通后改变了天线100的匹配状况，天线馈线101的接入点A和天线地线102的接入点B之间的区域成为天线100的匹配区域，它的长度对天线100的电长度贡献甚小，天线100的有效电长度从天线地线102的接入点B开始计算，即图5中的L2减小为L4，L4控制的天线100的谐振频率相对于图5中的L2控制的天线100的谐振频率变高。由于引入地线后图5中的L2的有效长度会减小，因此，天线地线102的接入点B不能过于偏向右侧，根据L4约为期望谐振的长度的1/4来设计天线地线102的接入点B的位置。

与此同时，由于天线地线102可以等效为一个并联电感，L1＇控制的天线100的谐振频率相对于图5中的L1控制的天线100的谐振频率变低，并且分布式耦合电容4提升了天线100工作带宽，进一步降低L1＇控制的天线100的谐振频率。耦合片5对天线辐射体11产生激励以产生另一个低频谐振，其有效长度为L3，由于耦合片馈线103上的高频匹配电路7对低频信号的调节作用较弱，因此，由耦合片5产生的谐振频率要高于L1＇控制的谐振频率。如此，耦合片5产生的低频谐振L3和L1＇控制的低频谐振结合在一起，两者共同覆盖低频工作频段，L4控制高频谐振，即如图8所示，天线100在PIFA模式下的可调谐振频段为699MHz-960MHz和2300MHz-2690MHz。

综上所述，如图9所示，根据本发明实施例的天线100的工作频段可以覆盖全频段：699MHz-960MHz、1710MHz-2170MHz和2300MHz-2690MHz。如图10所示，根据本发明实施例的天线100有较好的辐射效率。

根据本发明实施例的天线100，支持金属后壳缝隙较少(例如仅有两条缝隙的金属后壳)的移动终端；并且，能够扩展天线100的工作带宽，适当设计固定的匹配电路后仅需一个开关3便可使天线100覆盖全频段，天线100的插入损耗较小。此外，由于金属后壳1作为天线辐射体11，而金属后壳1与控制板2能够处于不同的平面上，由此天线100的性能受内置的金属器件的影响小，提高了天线100的空间利用率。

根据本发明第二方面实施例的移动终端，包括根据本发明上述实施例的天线100。具体地，该移动终端可以为手机或平板电脑等。

根据本发明实施例的移动终端，利用如上所述的天线100，能够实现全频段覆盖，通信性能好，空间利用率高。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (12)

1.一种天线，其特征在于，包括：

金属后壳，所述金属后壳上设有缝隙，所述缝隙在所述金属后壳分割出天线辐射体，所述天线辐射体具有耦合面；

控制板，所述控制板分别通过天线馈线和天线地线与所述天线辐射体相连；

低频匹配电路，所述低频匹配电路设在所述天线馈线上；

开关，所述开关设在所述天线地线上；

耦合片，所述耦合片通过耦合片馈线与所述天线馈线相连，所述耦合片与所述耦合面耦合以共同形成分布式耦合电容；

高频匹配电路，所述高频匹配电路设在所述耦合片馈线上，所述控制板与所述天线辐射体前后分隔开,所述金属后壳位于所述控制板的后方，所述天线辐射体的内前壁面作为所述耦合面，所述耦合片的后表面与所述耦合面之间具有间隙，且所述间隙内填充有电介质以使所述耦合片与所述耦合面耦合以共同形成所述分布式耦合电容。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述控制板包括：

电路板，所述电路板具有地平面，所述天线地线分别与所述地平面和所述天线辐射体相连；

射频芯片，所述射频芯片设在所述电路板上，所述天线馈线分别与所述射频芯片和所述天线辐射体相连。

3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述耦合片馈线印刷在所述电路板上。

4.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述耦合片设在所述金属后壳上或通过支架设在所述电路板上。

5.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述低频匹配电路位于所述耦合片馈线和所述天线馈线的节点与所述天线辐射体之间。

6.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述低频匹配电路的可调谐振的频段为699MHz-960MHz。

7.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述低频匹配电路包括串联连接的多个电容和并联连接的多个电感。

8.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述高频匹配电路的可调谐振的频段为1710MHz-2170MHz和2300MHz-2690MHz。

9.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述高频匹配电路包括串联连接的多个电感和并联连接的多个电容。

10.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述缝隙沿所述金属后壳的横向延伸且位于所述金属后壳的下部。

11.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述缝隙内填充有绝缘装饰件。

12.一种移动终端，其特征在于，包括根据权利要求1-11中任一项所述的天线。