CN106848578A - 无断点金属边框天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信技术领域，公开了一种无断点金属边框天线。其中，无断点金属边框天线，包括：金属边框、金属接地板、天线馈点、第一天线分支、第二天线分支、天线匹配模块；金属边框设有第一、第二接地端；第一、第二接地端均与金属接地板连接，令部分金属边框与金属接地板形成一个闭合的金属矩形环状结构；天线馈点、第一天线分支、第二天线分支均设置于金属边框，且位于金属矩形环状结构内；其中，天线馈点设置在第一天线分支以及第二天线分支之间；天线匹配模块设置于金属矩形环状结构内，用于调节天线的高低频带宽。这样，手机外观能够满足用户需求，并能够降低用户手握手机对天线性能的影响，从而提高头手状态下的天线性能，提高通话质量。

Description

无断点金属边框天线

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及无断点金属边框天线。

背景技术

随着通信技术的飞速发展，当代智能手机除了需要保证通话、下载、导航等功能，还在不断地追求着手机外观带给用户的体验效果。目前，多数智能手机引入了金属边框，其不仅能够增加手机的坚固程度，而且较为美观。但是，金属边框的存在，会对手机内部天线的辐射造成影响，令手机信号较差，以至于会影响到用户对手机的正常使用。

在实现本发明的过程中，发明人发现，现有技术中带有金属边框的天线设计方案通常是以下两种，且这两种方案各有利弊：

1、打断金属边框的设计方案。即，金属边框不为一个完整的整体，在金属边框上设有缺口，以便于将金属边框作为天线辐射体的一部分。虽然这种设计方案天线性能可达标，但是这种设计方案对模内注塑的工艺要求比较高，增加了设备的制造成本。并且，金属边框上设置缺口，会对手机的外观造成影响，令手机外观无法满足用户需求。

2、不打断金属边框的设计方案。即，金属边框为一个完整的整体，如图1所示。这种设计方案需要在金属边框1与金属接地板2之间设置开槽3，以便于增加天线的电尺寸，令天线指标符合要求。但是，这种设计方案会导致天线在手机内部占用的空间较大，以至于用户在使用手机时，天线被用户手握到的面积较大，容易造成天线降幅大，令手机无法满足入网要求。即，用户手握会对天线性能造成较大的影响，从而也会导致手机信号较差，影响到用户对手机的正常使用。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种无断点金属边框天线，使得手机金属边框无需设置断点，为一个完整的整体，手机外观能够满足用户需求。并且，天线在手机内部占用的空间较小，能够减小用户使用手机时，天线被用户手握到的天线面积，降低了用户手握手机对天线性能的影响，提高了头手状态下的天线性能，提高通话质量。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种无断点金属边框天线，包括：金属边框、金属接地板、天线馈点、第一天线分支、第二天线分支以及天线匹配模块；

金属边框设有第一接地端以及第二接地端；第一接地端与第二接地端均与金属接地板连接，令部分金属边框与金属接地板形成一个闭合的金属矩形环状结构；

天线馈点、第一天线分支以及第二天线分支均设置于金属边框，且位于金属矩形环状结构内；其中，天线馈点设置在第一天线分支以及第二天线分支之间；

天线匹配模块设置于金属矩形环状结构内，用于调节天线的高低频带宽。

本发明实施方式相对于现有技术而言，金属边框设有第一接地端以及第二接地端，第一接地端与第二接地端均与金属接地板连接，令部分金属边框与金属接地板形成一个闭合的金属矩形环状结构。这样，省去了金属边框与金属接地板之间的开槽，减小了金属边框、金属接地板形成的天线结构在手机中的占用空间，从而能够减小用户使用手机时，天线被用户手握到的天线面积。并且，由于省去了金属边框与金属接地板之间的开槽，会造成天线的电尺寸偏短，使天线的高低频带宽偏窄、谐振偏高。因此，还在天线馈点的左右两侧设有第一天线分支以及第二天线分支，用以增加天线的电尺寸，增加高频辐射臂的长度，扩展高频带宽，将天线偏高的高频谐振拉低。此外，为保证高、低频段均能够满足天线的设计要求，还设置天线匹配模块，以便于调节天线的高低频带宽。这样，便能够在保证天线指标符合要求的情况下，令手机金属边框无需设置断点，为一个完整的整体，手机外观能够满足用户需求。并且，天线在手机内部占用的空间较小，能够减小用户使用手机时，天线被用户手握到的天线面积，降低了用户手握手机对天线性能的影响，提高了头手状态下的天线性能，提高通话质量。

另外，天线匹配模块包括：第三天线分支以及第一天线匹配电路；第三天线分支一端与第一天线匹配电路连接，另一端与天线馈点连接。这样，通过在天线馈点处增加第三天线分支的方式，能够有效地增加天线电尺寸，令天线高频和低频的辐射臂长度得到增加，以提高高低频带宽。

另外，第三天线分支呈折叠状，能够避免第三天线分支离金属接地板太近，耦合太强，造成天线性能受影响的情况。

另外，天线匹配模块包括：开关切换单元、第一开关连接端、第二开关连接端、第一开关匹配电路、第二开关匹配电路以及第二天线匹配电路；第二天线匹配电路与天线馈点连接；第一开关连接端设置在金属边框上，位于第一天线分支与天线馈点之间；第一开关匹配电路与第一开关连接端连接；第二开关连接端设置在金属边框上，位于天线馈点与第二天线分支之间；第二开关匹配电路与第二开关连接端连接；开关切换单元连接第一开关连接端以及第二开关连接端，用于对第一开关匹配电路、第二开关匹配电路接入天线的状态进行控制。这样，利用开关串不同匹配电路来调节高频谐振的位置，不仅能够拓展天线高频的带宽，而且灵活性较强。

另外，天线匹配模块包括：第四天线分支以及容性天线匹配电路；容性天线匹配电路与天线馈点连接；第四天线分支设置在金属矩形环状结构内，位于天线馈点的一侧，用于与金属边框耦合。这样，利用容性天线匹配电路来解决天线低频谐振偏高的问题，利用设置在天线馈点位置处的第四天线分支与金属边框的耦合，来拓展高频带宽，从而能够实现天线匹配模块调节天线的高低频带宽的作用。

附图说明

图1是现有技术中，无断点金属边框天线的结构示意图；

图2是根据本发明第一实施方式中无断点金属边框天线的结构示意图；

图3是根据本发明第二实施方式中无断点金属边框天线的结构示意图；

图4是根据本发明第三实施方式中无断点金属边框天线的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种无断点金属边框天线，如图2所示，包括：金属边框1、金属接地板2、天线馈点4、第一天线分支5、第二天线分支6以及天线匹配模块7。其中，金属边框1设有第一接地端11以及第二接地端12，第一接地端11与第二接地端12均与金属接地板2连接，令部分金属边框1与金属接地板2形成一个闭合的金属矩形环状结构。天线馈点4、第一天线分支5以及第二天线分支6均设置于金属边框1，且位于金属矩形环状结构内；其中，天线馈点4设置在第一天线分支5以及第二天线分支6之间。天线匹配模块7设置于金属矩形环状结构内，用于调节天线的高低频带宽。

具体地说，金属边框1设有第一接地端11以及第二接地端12，第一接地端11与第二接地端12均与金属接地板2连接，令部分金属边框1与金属接地板2形成一个闭合的金属矩形环状结构。这样，省去了金属边框1与金属接地板2之间的开槽，减小了金属边框1、金属接地板2形成的天线结构在手机中的占用空间，从而能够减小用户使用手机时，天线被用户手握到的天线面积。

并且，由于省去了金属边框1与金属接地板2之间的开槽，会造成天线的电尺寸偏短，使天线的高低频带宽偏窄、谐振偏高。因此，还在天线馈点4的左右两侧设有第一天线分支5以及第二天线分支6，用以增加天线的电尺寸，增加高频辐射臂的长度，扩展高频带宽，将天线偏高的高频谐振拉低。

此外，为保证高、低频段均能够满足天线的设计要求，还设置天线匹配模块，以便于调节天线的高低频带宽。本实施方式中，天线匹配模块7包括：第三天线分支71以及第一天线匹配电路72。第三天线分支71一端与第一天线匹配72电路连接，另一端与天线馈点4连接。这样，通过在天线馈点4处增加第三天线分支71的方式，来增加天线电尺寸，令天线高频和低频的辐射臂长度得到增加，优化谐振位置，提高高低频带宽。

其中，在第一天线匹配电路72中，可以包括两组天线匹配网络，第一组天线匹配网络以并联电感、串联电容的电路形式存在，用于调节低频；第二组天线匹配网络以并联电容、串联电感的电路形式存在，用于调节高频。其中，第一天线匹配电路72的具体实现形式，可以由技术人员在实际操作时，经调试获得。

第三天线分支71可以是贴在支架上的软性电路板FPC天线，也可以是印制在支架上的LDS工艺天线。并且，第三天线分支71呈折叠状，能够避免第三天线分支71离金属接地板2太近，耦合太强，造成天线性能受影响的情况。当然，在实际操作时，第三天线分支71也可以不呈折叠状，直接向上走线或者倾斜走线，本实施方式中，并不对第三天线分支71的具体形状以及实现形式做任何限制。

从图2中可以看出，本实施方式中，天线馈点4设置在金属边框1的A点处，第一天线分支5设置在金属边框1的B点处，第二天线分支6设置在金属边框1的D点处，第一接地端11设置在金属边框1的C点处，第二接地端12设置在金属边框1的E点处。其中，金属边框1的C点与E点相互对称。在实际操作时，可以将天线馈点4距离第二接地端12的距离设置为大于0.25倍的金属边框1的长度，且小于0.33倍的金属边框1的长度，即，0.25CAE≤AE≤0.33CAE；第一天线分支5距离天线馈点4的距离设置为大于0.25倍的天线馈点4至第一接地端11的距离，且小于0.75倍的天线馈点4至第一接地端11的距离，即，0.25*AC≤AB≤0.75*AC；第二天线分支6距离天线馈点4的距离设置为大于0.25倍的天线馈点4至第二接地端12的距离，且小于0.75倍的天线馈点4至第二接地端12的距离，即，0.25*AE≤AD≤0.75*AE，以保证各个天线分支能够达到较佳的工作状态。如，第一天线分支5可以设置在AC的中点或者靠近中点的位置。

并且，在实际操作时，还可以设置第一天线分支5、第二天线分支6以及第三天线分支的宽度在1mm-3mm左右，以使得流经第一天线分支5、第二天线分支6以及第三天线分支的电流较为集中，辐射性能较强。

值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。

与现有技术相比，本实施方式中，省去了金属边框与金属接地板之间的开槽，减小了金属边框、金属接地板形成的天线结构在手机中的占用空间，从而能够减小用户使用手机时，天线被用户手握到的天线面积，降低用户手握手机对天线性能的影响，提高头手状态下的天线性能，提高通话质量。并且，还在天线馈点的左右两侧设有第一天线分支以及第二天线分支，用以增加天线的电尺寸，增加高频辐射臂的长度，扩展高频带宽，将天线偏高的高频谐振拉低到合理频段范围。此外，为保证高、低频段均能够满足天线的设计要求，还设置天线匹配模块，以便于调节天线的高低频带宽，从而能够在保证天线指标符合要求的情况下，令手机金属边框无需设置断点，为一个完整的整体，手机外观能够满足用户需求。

本发明的第二实施方式涉及一种无断点金属边框天线，如图3所示。第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：第二实施方式中天线匹配模块7的实现方式与第一实施方式中的天线匹配模块7不同。以下进行具体说明：

本实施方式中，天线匹配模块7包括：开关切换单元(图未示)、第一开关连接端73、第二开关连接端74、第一开关匹配电路75、第二开关匹配电路76以及第二天线匹配电路77。第二开关匹配电路76与天线馈点4连接，第一开关连接端73设置在金属边框1上，位于第一天线分支5与天线馈点1之间，第一开关匹配电路75与第一开关连接端73连接，第二开关连接端74设置在金属边框1上，位于天线馈点4与第二天线分支5之间，第二开关匹配电路76与第二开关连接端74连接，开关切换单元连接第一开关连接端73以及第二开关连接端74，用于对第一开关匹配电路75、第二开关匹配电路76接入天线的状态进行控制。

本实施方式中，开关切换单元可以为单刀多掷开关，比如单刀双掷开关、单刀三掷开关、单刀四掷开关等。在第二天线匹配电路77中，可以包括两组天线匹配网络，第一组天线匹配网络以并联电感、串联电容的电路形式存在，用于调节低频；第二组天线匹配网络以并联电容、串联电感的电路形式存在，用于调节高频。其中，第二天线匹配电路77的具体实现形式，可以由技术人员在实际操作时，经调试获得。

其中，第一开关匹配电路75、第二开关匹配电路76可以为只包括电容的电路、只包括电感的电路或者只包括0欧姆电阻的电路，在实际操作时，也可以是以电容、电感、0欧姆电阻任意组合的电路形式存在，本实施方式中，并不对第一开关匹配电路75、第二开关匹配电路76的具体实现形式做任何限制。如，第一开关匹配电路75、第二开关匹配电路76均可以为只包括电感的电路，且第一开关匹配电路75中的电感值小于第二开关匹配电路76中的电感值，由于电感增大，天线谐振可以往低频偏，那么，开关切换单元将第二开关匹配电路76接入天线时天线的谐振是低于开关切换单元将第一开关匹配电路76接入天线时天线的谐振的。这样，便实现了通过开关切换不同匹配电路来调节天线谐振位置的目的，能够展宽天线带宽。

具体地说，第一、第二开关匹配电路可以为电容电路或电感电路，利用开关串不同电容电路或电感电路来调节高频谐振的位置，不仅能够拓展天线高频的带宽，而且灵活性较强。在实际操作时，可以在金属边框1上设置多个开关匹配电路，如，可以在天线馈点4与第一接地点11之间以及天线馈点4与第二接地点之间12，增加两个开关连接端，且每个开关连接端均连接有开关匹配电路，以使得开关切换单元能够控制更多的开关匹配电路接入天线，对高频谐振的位置调节具有更多的选择手段。本实施方式中，并不对开关连接端以及开关匹配电路的具体个数做任何限制。

本发明第三实施方式涉及一种无断点金属边框天线，如图4所示。第三实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：第三实施方式中天线匹配模块7的实现方式与第一实施方式中的天线匹配模块7不同。以下进行具体说明：

本实施方式中，天线匹配模块7包括：第四天线分支78以及容性天线匹配电路79。容性天线匹配电路79与天线馈点4连接，第四天线分支78设置在金属矩形环状结构内，位于天线馈点4的一侧，用于与金属边框1耦合。

具体地说，第四天线分支78相当于一个天线寄生分支，可以使用贴在天线支架上的FPC走线、印制在支架上的LDS工艺天线或者在手机主板上走一段细露铜来做寄生的方式，实现第四天线分支78。并且，第四天线分支78作为寄生分支，可以通过弹片接触金属接地板2，实现下地。本实施方式中，也并不对第四天线分支78的具体实现形式以及设置位置做任何限制。

本实施方式中，容性天线匹配电路79可以为由容性器件组成的电路，即，由电容组成的电路或由电容、电感组成的电路，用以调节低频谐振，拓宽低频的带宽。这样，利用容性天线匹配电路79来解决天线低频偏高的问题，利用设置在天线馈点位置处的第四天线分支78与金属边框1的耦合，来拓展高频带宽，从而能够实现天线匹配模块调节天线的高低频带宽的作用。其中，第四天线分支78与金属边框之间的间距可以设置为大于0.2mm，且小于2.5mm，以便于第四天线分支78与金属边框1能够产生较佳的耦合效果。当然，在实际操作时，还可以将容性天线匹配电路79替换为容性结构的天线小分支，该容性结构的天线小分支设置在天线馈点处，且不与天线馈点接触，即，耦合馈电，也能够解决天线低频偏高的问题。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种无断点金属边框天线，其特征在于，包括：金属边框、金属接地板、天线馈点、第一天线分支、第二天线分支以及天线匹配模块；

所述金属边框设有第一接地端以及第二接地端；所述第一接地端与所述第二接地端均与所述金属接地板连接，令部分所述金属边框与所述金属接地板形成一个闭合的金属矩形环状结构；

所述天线馈点、第一天线分支以及所述第二天线分支均设置于所述金属边框，且位于所述金属矩形环状结构内；其中，所述天线馈点设置在所述第一天线分支以及所述第二天线分支之间；

所述天线匹配模块设置于所述金属矩形环状结构内，用于调节所述天线的高低频带宽。

2.根据权利要求1所述的无断点金属边框天线，其特征在于，所述天线匹配模块包括：第三天线分支以及第一天线匹配电路；

所述第三天线分支一端与所述第一天线匹配电路连接，另一端与所述天线馈点连接。

3.根据权利要求2所述的无断点金属边框天线，其特征在于，所述第三天线分支呈折叠状。

4.根据权利要求1所述的无断点金属边框天线，其特征在于，所述天线匹配模块包括：开关匹配电路选择单元以及第二天线匹配电路；其中，开关匹配电路选择单元至少包括：开关切换单元、第一开关连接端、第二开关连接端、第一开关匹配电路以及第二开关匹配电路；

所述第二天线匹配电路与所述天线馈点连接；

所述第一开关连接端设置在所述金属边框上，位于所述第一天线分支与所述天线馈点之间；所述第一开关匹配电路与所述第一开关连接端连接；

所述第二开关连接端设置在所述金属边框上，位于所述天线馈点与所述第二天线分支之间；所述第二开关匹配电路与所述第二开关连接端连接；

所述开关切换单元连接所述第一开关连接端以及所述第二开关连接端，用于对所述第一开关匹配电路、第二开关匹配电路接入天线的状态进行控制。

5.根据权利要求4所述的无断点金属边框天线，其特征在于，所述开关切换单元为单刀多掷开关。

6.根据权利要求1所述的无断点金属边框天线，其特征在于，所述天线匹配模块包括：第四天线分支以及容性天线匹配电路；

所述容性天线匹配电路与所述天线馈点连接；

所述第四天线分支设置在所述金属矩形环状结构内，位于所述天线馈点的一侧，用于与所述金属边框耦合。

7.根据权利要求6所述的无断点金属边框天线，其特征在于，所述第四天线分支与所述金属边框之间的间距大于0.2mm，且小于2.5mm。

8.根据权利要求1所述的无断点金属边框天线，其特征在于，所述天线馈点距离所述第二接地端的距离大于0.25倍的所述金属边框的长度，且小于0.33倍的所述金属边框的长度。

9.根据权利要求1所述的无断点金属边框天线，其特征在于，所述第一天线分支距离所述天线馈点的距离大于0.25倍的所述天线馈点至所述第一接地端的距离，且小于0.75倍的所述天线馈点至所述第一接地端的距离。

10.根据权利要求1所述的无断点金属边框天线，其特征在于，所述第二天线分支距离所述天线馈点的距离大于0.25倍的所述天线馈点至所述第二接地端的距离，且小于0.75倍的所述天线馈点至所述第二接地端的距离。