CN106972257B - 天线系统及平板电脑 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通讯技术领域，尤其涉及一种天线系统及平板电脑。该天线系统包括接地板、设有闭环无断点的金属框以及与金属框耦合的第一耦合单元和第二耦合单元，金属框包括第一辐射部和第二辐射部，第一耦合单元与金属框的第一辐射部间隔设置并相互耦合，以形成第一天线，第二耦合单元与金属框的第二辐射部间隔设置并相互耦合，以形成第二天线，这样设计不仅降低了第一耦合单元和第二耦合单元与金属框的组装难度，而且还避免了第一耦合单元和第二耦合单元与金属框出现接触不良的问题。另外，该天线系统中的金属框为闭环无断点结构，这样可以加强平板电脑的结构强度和外观质感，提升用户使用满意度。

Description

天线系统及平板电脑
技术领域
本发明涉及通讯技术领域，尤其涉及一种天线系统及平板电脑。
背景技术
目前，具有金属壳体的平板电脑已经成为很多品牌平板电脑的主流结构，在设计该平板电脑的天线时，通常采用金属壳体的金属框断缝或天线与金属框连接的方式进行天线辐射，但金属框断缝这种方式会严重影响平板电脑的结构强度和外观质感，从而降低用户使用感受；而天线与金属框直接接触这种方式则存在天线调试困难，且天线的各个频段无法同时达到较好性能的问题，并且还存在组装生产过程困难，容易出现天线与金属框接触不良的问题，且容易导致SAR(Specific Absorption Rate，电磁波吸收比值)超标。
发明内容
本发明提供了一种天线系统及平板电脑，能够解决上述技术问题。
本发明的第一方面提供了一种天线系统，用于平板电脑，包括接地板、与所述接地板电连接的基板、环绕所述接地板设置并与所述接地板之间形成缝隙的闭合的金属框，以及与所述金属框耦合的第一耦合单元和第二耦合单元；
所述金属框上设置有与所述接地板短接的第一接地端子和第二接地端子，且所述金属框位于所述第一接地端子和所述第二接地端子之间的部分为所述天线系统的辐射体；所述辐射体包括第一辐射部和第二辐射部；
所述第一耦合单元包括分别设置于所述基板上的第一接地点、第一馈电点以及第一金属走线；所述第一接地点与所述接地板连接，所述第一金属走线与所述第一馈电点连接；所述第一金属走线与所述第一辐射部间隔设置并相互耦合，以使所述第一耦合单元与所述第一辐射部耦合形成第一天线；所述第一天线为三合一天线；所述第一辐射部构成所述第一天线的GPS天线辐射部分；所述第一金属走线与所述第一辐射部共同构成所述第一天线的WIFI2.4G天线和WIFI5G天线的辐射部分；
所述第二耦合单元与所述第一耦合单元间隔设置，并包括第二接地点、第二馈电点、第二金属走线以及寄生天线；所述第二接地点与所述接地板连接；所述第二金属走线与所述第二馈电点连接，且所述寄生天线与所述第二接地点连接；所述寄生天线与所述第二金属走线间隔设置并相互耦合，且所述第二金属走线与所述第二辐射部间隔设置并相互耦合，以使所述第二耦合单元与所述第二辐射部耦合形成第二天线；所述第二辐射部构成所述第二天线的低频辐射部分；所述第二金属走线与所述第二辐射部共同构成所述第二天线的中频辐射部分；所述寄生天线与所述第二金属走线构成所述第二天线的高频辐射部分。
优选地，所述金属框包括沿其长度方向相对设置的第一侧框和第二侧框，以及连接所述第一侧框和所述第二侧框的顶框和底框；所述第一接地端子设置于所述第一侧框与所述接地板之间，且所述第二接地端子设置于所述第二侧框与所述接地板之间。
优选地，所述第一接地端子与所述基板之间的距离小于所述第二接地端子与所述基板之间的距离。
优选地，所述天线系统还包括电连接所述接地板和所述金属框的调谐开关；所述调谐开关与所述第二侧框和所述接地板分别连接，且所述调谐开关位于所述第二接地端子与基板之间。
优选地，所述天线系统还包括设置于所述第一馈电点和所述第二馈电点之间的第一接地元件，以及设置于所述第一接地元件与所述第二馈电点之间的第二接地元件；所述第一接地元件和所述第二接地元件均与所述底框和所述接地板电连接。
优选地，所述第一辐射部为所述金属框上从所述第一接地端子延伸至所述第一接地元件的部分，且所述第二辐射部为所述金属框上从所述第二接地端子延伸至所述第二接地元件的部分。
优选地，所述第一接地点与所述第一接地端子之间的距离小于所述第一馈电点与所述第一接地端子之间的距离；所述第二接地点与所述第二接地端子的距离小于所述第二馈电点与所述第二接地端子之间的距离。
优选地，所述第一金属走线的长度大于所述第二金属走线的长度，且所述第二金属走线的长度大于所述寄生天线的长度。
优选地，所述三合一天线具有第一工作频段、第二工作频段及第三工作频段，所述第一工作频段的频率范围为1520-1620MHz，所述第二工作频段的频率范围为2400-2500MHz，所述第三工作频段的频率范围为5150-5850MHz；
所述第二天线为主天线，所述主天线具有第四工作频段、第五工作频段以及第六工作频段，所述第四工作频段在698-960MHz的范围内，所述第五工作频段的频率范围为1710-2170MHz，且所述第六工作频段的频率范围为2300-2690MHz。
本发明的第二方面提供了一种平板电脑，包括上述任一项所述的天线系统。
本发明提供的技术方案可以达到以下有益效果：
本发明所提供的天线系统，其第一耦合单元和第二耦合单元通过与金属框间接耦合，即：第一耦合单元与金属框的第一辐射部间隔设置并相互耦合，第二耦合单元与金属框的第二辐射部间隔设置并相互耦合，以实现了第一天线和第二天线辐射，这样设计不仅降低了第一耦合单元和第二耦合单元与金属框的组装难度，而且还避免了第一耦合单元和第二耦合单元与金属框出现接触不良的问题。本发明的第一耦合单元和第二耦合单元分开设计，不仅有利于第一天线和第二天线带宽的提升，而且还能有效降低第一天线和第二天线的调试难度。另外，该天线系统中的金属框为闭环无断点结构，这样可以加强平板电脑的结构强度和外观质感，提升用户使用满意度。
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的，并不能限制本发明。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的天线系统的结构示意图；
图2为图1中所示的A部的放大结构示意图；
图3为本发明实施例所提供的天线系统的结构简图；
图4为本发明实施例所提供的天线系统中的三合一天线的频段示意图；
图5为本发明实施例所提供的天线系统中的主天线的频段示意图；
图6为本发明实施例所提供的天线系统中的主天线的频段调节示意图；
图7为本发明实施例所提供的天线系统中的三合一天线的天线效率示意图；
图8为本发明实施例所提供的天线系统中的主天线的天线效率示意图。
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
如图1至图3所示，本发明实施例提供了一种可应用于平板电脑的天线系统。该天线系统包括接地板2、与接地板2电连接的基板6、环绕该接地板2设置并与该接地板2之间形成缝隙的闭合的金属框1，以及沿金属框1的宽度方向间隔设置在基板6上并且与金属框1耦合的第一耦合单元3和第二耦合单元4。该金属框1沿平板电脑的周向设置并为环形中框结构，该环形中框结构上为闭环无断点结构，这样可以加强平板电脑的结构强度和外观质感，提升用户使用满意度。
其中，金属框1上设置有与接地板2短接的第一接地端子50和第二接地端子51，其中，第一接地端子50与基板6之间的距离小于第二接地端子51与基板6之间的距离。金属框1位于第一接地端子50和第二接地端子51之间的部分为整个天线系统的辐射体。该辐射体具体可分为第一辐射部1a和第二辐射部1b。该第一耦合单元3与第一辐射部1a间隔设置并耦合形成第一天线，第二耦合单元4与第二辐射部1b间隔设置并耦合形成第二天线。
本发明中，通过第一耦合单元3与金属框1的第一辐射部1a间隔设置并耦合，通过第二耦合单元4与金属框1的第二辐射部1b间隔设置并耦合，可分别形成第一天线和第二天线。这样设计不仅降低了第一耦合单元3和第二耦合单元4与金属框1直接连接时的组装难度，提高了平板电脑的组装效率，而且还避免了第一耦合单元3和第二耦合单元4与金属框1出现接触不良的问题，提高了平板电脑中的天线系统使用的稳定性。另外，本发明的第一耦合单元3和第二耦合单元4分开设计，这样设计不仅有利于第一天线和第二天线带宽的提升，而且还能有效降低第一天线和第二天线的频段调试难度。而且，金属框1整体为闭合无断点的结构，能够让天线远离人体，大大地降低SAR指标。
具体地，上述第一耦合单元3包括分别设置于基板6上的第一接地点30、第一馈电点31以及第一金属走线32。其中，该第一接地点30与第一接地端子50之间的距离小于第一馈电点31与第一接地端子50之间的距离。其中，第一接地点30与接地板2电连接。第一馈电点31用于与平板电脑内的射频馈源电连接。而第一金属走线32则与第一馈电点31串联以实现彼此的电连接。该第一金属走线32还与第一辐射部1a间隔设置并相互耦合，以使第一耦合单元3与第一辐射部形成第一天线。第一金属走线32通过第一馈电点31与射频馈源电连接，该第一金属走线32能够从射频馈源处获得电信号，获得电信号的第一金属走线32与第一辐射部耦合，以实现第一天线的辐射。
而上述第二耦合单元4则包括设置于基板6上的第二接地点40、第二馈电点41、第二金属走线42以及寄生天线43。其中，第二接地点40与接地板2电连接。其中，该第二接地点40与第二接地端子51之间的距离小于第二馈电点41与第二接地端子51之间的距离。第二馈电点41用于与平板电脑内的射频馈源电连接。第二金属走线42与第二馈电点41串联以实现彼此的电连接，而寄生天线43与第二接地点40串接以实现彼此的电连接。此外，寄生天线43与第二金属走线42间隔设置并相互耦合，而第二金属走线42则与第二辐射部1b间隔设置并相互耦合，以使第二耦合单元4与第二辐射部形成第二天线。其中，第二金属走线42通过第二馈电点41与射频馈源电连接，该第二金属走线42能够从射频馈源处获得电信号，获得电信号的第二金属走线42与第二辐射部耦合，以实现第二天线的辐射。值得说明的是，该第二天线中的寄生天线43可通过与第二金属走线42耦合获得能量，即：该寄生天线43作为第二金属走线42的寄生元件，以增加第二天线的带宽。
在本发明的实施例中，上述金属框1包括沿其长度方向相对设置的第一侧框10和第二侧框11，以及连接第一侧框10和第二侧框11的顶框13和底框12。第一接地端子50设置于第一侧框10与接地板2之间，第二接地端子51设置于第二侧框11与接地板2之间。通过设置第一接地端子50和第二接地端子51可消除天线系统中的杂波，并且还可通过调节第一接地端子50和第二接地端子51分别调节第一天线和第二天线中的低频，使得第一天线和第二天线中的低频段可以偏移，从而可改善第一天线和第二天线性能。
其中，由于金属框1的底部具有良好的净空区，因此，可将基板6邻近底框12设置。也就是说，可将基板6上的第一耦合单元3和第二耦合单元4邻近底框12设置，以保证第一天线和第二天线的辐射性能。
优选地，本发明的天线系统还包括电连接底框12与接地板2的第一接地元件80和第二接地元件81。具体地，第一接地元件80设置于第一耦合单元3的第一馈电点31和第二耦合单元4的第二馈电点41之间，而第二接地元件81则设置于第一接地元件80与第二馈电点41之间，且第一接地元件80和第二接地元件81均与底框12和接地板2电连接。在该天线系统工作时，沿金属框1的外周，第一辐射部1a为金属框1上从第一接地端子50延伸至第一接地元件80的部分，而第二辐射部为金属框1上从第二接地端子51延伸至第二接地元件81的部分。通过在第一馈电点31和第二馈电点41之间设置第一接地元件80和第二接地元件81，不仅能够消除天线系统中的杂波，而且还能够改善第一天线和第二天线之间的隔离度，从而使的第一天线和第二天线具有更好的性能。
进一步地，本发明的天线系统还包括电连接接地板2和金属框1的调谐开关7，调谐开关7分别与第二侧框11和接地板2电连接，且该调谐开关7位于第二接地端子51和基板6之间，用于对第二天线进行调谐，以增加第二天线的带宽。如图6所示，通过设置这样的调谐开关7，可将第二天线的谐振频率f2切换到f1或f3，从而达到增加第二天线的低频带宽的目的。在本实施例中，该调谐开关为可调电容。
在本发明的实施例中，如图4至图8所示，第一天线可为三合一天线。其中，从第一接地端子50延伸至第一接地元件80的第一辐射部1a构成该第一天线的GPS辐射部分，其使第一天线具有第一工作频段，且该第一工作频段的频率范围为1520-1620MHz。而与第一馈电点31连接的第一金属走线32以及第二辐射部共同构成该第一天线的WIFI2.4G天线和蓝牙天线的辐射部分，使该第一天线具有第二工作频段，第二工作频段的频率范围为2400-2500MHz。而第一金属走线32以及第二辐射部还可产生二次谐波，由此使该第一金属走线32以及第二辐射部共同构成该第一天线的WIFI5G天线的辐射部分；因此，该第一天线还具有第三工作频段。该第三工作频段的频率范围为5150-5850MHz。
而第二天线可为主天线，可实现低频、中频以及高频辐射。其中，从第二接地端子51延伸至第二接地元件81的第二辐射部构成该第二天线的低频辐射部分，使该第二天线具有第四工作频段，该第四工作频段在698-960MHz的范围内。另外，与第二馈电点41电连接的第二金属走线42和第二辐射部耦合形成该第二天线的中频辐射部分，以使第二天线具有第五工作频段；该第五工作频段的频率范围为1710-2170MHz。而寄生天线可与第二金属走线耦合构成该第二天线的高频辐射部分，以使该第二天线具有第六工作频段；第六工作频段的频率范围为2300-2690MHz。
值得说明的是，上述第一金属走线32的长度大于第二金属走线42的长度，且第二金属走线42的长度大于寄生天线43的长度，该第一金属走线32、第二金属走线42及寄生天线43的具体长度与第一天线和第二天线的工作频段相关，可根据实际情况而定。
另外，本发明还提供了一种平板电脑，包括上述任一实施例所述的天线系统。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种天线系统，用于平板电脑，其特征在于，包括接地板、与所述接地板电连接的基板、环绕所述接地板设置并与所述接地板之间形成缝隙的闭合的金属框，以及与所述金属框耦合的第一耦合单元和第二耦合单元；
所述金属框上设置有与所述接地板短接的第一接地端子和第二接地端子，且所述金属框位于所述第一接地端子和所述第二接地端子之间的部分为所述天线系统的辐射体；所述辐射体包括第一辐射部和第二辐射部；
所述第一耦合单元包括分别设置于所述基板上的第一接地点、第一馈电点以及第一金属走线；所述第一接地点与所述接地板连接，所述第一金属走线与所述第一馈电点连接；所述第一金属走线与所述第一辐射部间隔设置并相互耦合，以使所述第一耦合单元与所述第一辐射部耦合形成第一天线；所述第一天线为三合一天线；所述第一辐射部构成所述第一天线的GPS天线辐射部分；所述第一金属走线与所述第一辐射部共同构成所述第一天线的WIFI2.4G天线和WIFI5G天线的辐射部分；
所述第二耦合单元与所述第一耦合单元间隔设置，并包括第二接地点、第二馈电点、第二金属走线以及寄生天线；所述第二接地点与所述接地板连接；所述第二金属走线与所述第二馈电点连接，且所述寄生天线与所述第二接地点连接；所述寄生天线与所述第二金属走线间隔设置并相互耦合，且所述第二金属走线与所述第二辐射部间隔设置并相互耦合，以使所述第二耦合单元与所述第二辐射部耦合形成第二天线；所述第二辐射部构成所述第二天线的低频辐射部分；所述第二金属走线与所述第二辐射部共同构成所述第二天线的中频辐射部分；所述寄生天线与所述第二金属走线构成所述第二天线的高频辐射部分。
2.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述金属框包括沿其长度方向相对设置的第一侧框和第二侧框，以及连接所述第一侧框和所述第二侧框的顶框和底框；所述第一接地端子设置于所述第一侧框与所述接地板之间，且所述第二接地端子设置于所述第二侧框与所述接地板之间。
3.根据权利要求2所述的天线系统，其特征在于，所述第一接地端子与所述基板之间的距离小于所述第二接地端子与所述基板之间的距离。
4.根据权利要求3所述的天线系统，其特征在于，还包括电连接所述接地板和所述金属框的调谐开关；所述调谐开关与所述第二侧框和所述接地板分别连接，且所述调谐开关位于所述第二接地端子与基板之间。
5.根据权利要求2所述的天线系统，其特征在于，还包括设置于所述第一馈电点和所述第二馈电点之间的第一接地元件，以及设置于所述第一接地元件与所述第二馈电点之间的第二接地元件；所述第一接地元件和所述第二接地元件均与所述底框和所述接地板电连接。
6.根据权利要求5所述的天线系统，其特征在于，所述第一辐射部为所述金属框上从所述第一接地端子延伸至所述第一接地元件的部分，且所述第二辐射部为所述金属框上从所述第二接地端子延伸至所述第二接地元件的部分。
7.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述第一接地点与所述第一接地端子之间的距离小于所述第一馈电点与所述第一接地端子之间的距离；所述第二接地点与所述第二接地端子的距离小于所述第二馈电点与所述第二接地端子之间的距离。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的天线系统，其特征在于，所述第一金属走线的长度大于所述第二金属走线的长度，且所述第二金属走线的长度大于所述寄生天线的长度。
9.根据权利要求8所述的天线系统，其特征在于，所述三合一天线具有第一工作频段、第二工作频段及第三工作频段，所述第一工作频段的频率范围为1520-1620MHz，所述第二工作频段的频率范围为2400-2500MHz，所述第三工作频段的频率范围为5150-5850MHz；
所述第二天线为主天线，所述主天线具有第四工作频段、第五工作频段以及第六工作频段，所述第四工作频段在698-960MHz的范围内，所述第五工作频段的频率范围为1710-2170MHz，且所述第六工作频段的频率范围为2300-2690MHz。
10.一种平板电脑，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的天线系统。
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