CN107069212B - 天线装置及应用该天线装置的移动终端 - Google Patents

天线装置及应用该天线装置的移动终端 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种天线装置，包括金属边框、接地板以及电路板；所述金属边框上开设有断口；所述断口分隔成第一辐射体和第二辐射体；所述天线装置还包括第一接地端子、第二接地端子、第一馈电端子、第二馈电端子；所述第一接地端子、第一馈电端子及第一辐射体形成第一天线单元；所述第二接地端子、第二馈电端子及第二辐射体形成第二天线单元；第一天线单元还包括第一电感；第二天线单元还包括第一电容。与相关技术相比，本发明提供的天线装置，其第一天线单元实现中频段，第二天线单元实现低频段和高频段，从而达到高中低整个频段的覆盖；满足CA要求，实现低频段覆盖的同时减少对高中频的影响，在低频、中频和高频具有更均衡、更高的效率。

Description

天线装置及应用该天线装置的移动终端
【技术领域】
本发明涉及通信设备的天线技术领域，尤其涉及一种应用于具有金属外壳的移动终端中的天线装置。
【背景技术】
随着移动通讯技术的发展，手机、PAD、笔记本电脑等逐渐成为生活中不可或缺的电子产品，并且该类电子产品都更新为增加天线装置使其具有通讯功能的电子通讯产品。但消费者不再仅满足于其应用功能，对所述电子通讯产品的外观要求也不断提高。金属外壳的所述电子通讯产品具有良好的质感，且结实耐用，因此受到不少消费者的欢迎。
在相关技术中，LTE要求移动终端天线越来越宽的频带覆盖。金属边框主天线设计目前一般分状态实现，或多个天线分频段实现，或者两者同时使用。但是，分频段实现引入了天线间的隔离度问题，一般需要占用更多的天线面积，其中，单断点金属边框一般将断点末端给一个天线使用，为保证隔离度，将断点另一侧的天线用接地点隔开，这带来了没有有效利用断点末端辐射，导致天线辐射效率降低。
因此，有必要提供一种新型的天线装置以解决上述问题。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种天线装置，其有效解决了传统天线辐射效率低、断点隔离度不够的技术问题。
本发明的技术方案如下：一种天线装置，包括金属边框、收容于所述金属边框内的接地板、以及叠设于所述接地板上的电路板，所述接地板与所述电路板电连接；
所述金属边框环绕电路板设置并与之形成间隙；所述金属边框上开设有断口；所述金属边框包括由所述断口分隔成的第一辐射体和第二辐射体；
所述天线装置还包括设于所述接地板上的第一接地端子、第二接地端子、第一馈电端子、第二馈电端子；
所述第一接地端子、第一馈电端子分别与第一辐射体连接形成第一天线单元；
所述第二接地端子、第二馈电端子分别与第二辐射体连接形成第二天线单元；
第一天线单元还包括串接于第一辐射体中靠近断口的一端与电路板之间的第一电感；
第二天线单元还包括串接于第二辐射体中靠近断口的一端与电路板之间的第一电容。
优选地，所述金属边框包括分设于所述接地板相对两侧并分别与所述第一接地端子和所述第二接地端子连接的第一长侧边和第二长侧边以及连接所述第一长侧边和所述第二长侧边的短侧边，所述断口设置于所述短侧边。
优选地，所述第一馈电端子和所述第二馈电端子分别与所述断口两侧的短侧边连接。
优选地，所述第一接地端子与所述短侧边的间距为36.5～38mm，所述第二接地端子与所述短侧边的间距为20.5～22mm，所述第一馈电端子与所述第一长侧边的间距为19.8～20.8mm，所述第一辐射体与所述电路板的间距为2.8～3.5mm，所述断口的宽度为1.0～1.5mm。
优选地，所述第一天线单元还包括串接于所述第一辐射体与所述第一馈电端子之间的第一匹配电路，所述第一匹配电路包括依次串接于所述第一辐射体与所述第一馈电端子之间的第二电感和第三电感以及并联于所述第二电感与所述第三电感之间的第四电感和第二电容；所述第二电感和第三电感均接地。
优选地，所述第二天线单元还包括串接于所述第二辐射体与所述第二馈电端子之间的第二匹配电路，所述第二匹配电路包括依次串接于所述第二辐射体与所述第二馈电端子之间的可调电感和第五电感、一端连接于所述可调电感与所述第五电感之间另一端接地的第三电容、以及一端连接于所述第五电感与所述电路板之间另一端接地的第四电容。
优选地，所述第一电感的电感值为10nH，所述第二电感的电感值为6.5nH，所述第三电感的电感值为2nH，所述第四电感的电感值为4.2nH，所述第五电感的电感值为2.9nH，所述第一电容的电容值为0.5pF，所述第二电容的电容值为4.7pF，所述第三电容的电容值为1.9pF，所述第四电容的电容值为4.1pF，所述可调电感的可调电感值为7.2nH、10.8nH、13nH以及26nH。
本发明还提供了一种移动终端，应用如上所述的天线装置。
与相关技术相比，本发明提供的天线装置，其通过设置断口来分隔金属边框以形成第一辐射体和第二辐射体，所述第一辐射体和所述第二辐射体与电路板上的馈电端子和接地板上的接地端子配合形成第一天线单元和第二天线单元，通过在第一天线单元和第二天线单元上分别串接电感、电容，从而使得第一天线单元实现中频段，第二天线单元实现低频段和高频段，从而达到高中低整个频段的覆盖；另外，在第二天线单元串接可在多个电感值之间进行切换的可调电感，使得天线装置满足CA要求，实现低频段覆盖的同时减少对高中频的影响，总的来说，该天线装置相对于传统天线装置，在低频、中频和高频具有更均衡、更高的效率。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1为本发明天线装置的结构示意图；
图2为图1所示的天线装置的结构示意图；
图3为本发明天线装置的第一匹配电路的电路结构图；
图4为本发明天线装置的第二匹配电路的电路结构图；
图5为应用本发明天线装置的移动终端的结构示意图；
图6为本发明天线装置的第一天线单元的S11曲线图；
图7为本发明天线装置的第一天线单元的辐射效率曲线图；
图8为本发明天线装置的第二天线单元的S11曲线图；
图9为本发明天线装置的第二天线单元的辐射效率曲线图；
图10为本发明天线装置的第一天线单元和第二天线单元的隔离度曲线图。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，图1为本发明天线装置的结构示意图。本发明提供了一种天线装置200，包括金属边框1、收容于所述金属边框1内的接地板3、以及叠设于所述接地板3上的电路板2，所述接地板3与所述电路板2电连接。
所述金属边框1环绕电路板2设置并与之形成间隙。所述金属边框1上开设有断口10，所述断口10的宽度为1.0～1.5mm。所述金属边框1包括由所述断口10分隔成的第一辐射体11和第二辐射体12。
所述天线装置200还包括设于所述接地板3上的第一接地端子4、第二接地端子5、第一馈电端子6、第二馈电端子7。所述第一接地端子4、第一馈电端子6分别与所述第一辐射体11连接形成第一天线单元8。所述第二接地端子5、第二馈电端子7分别与所述第二辐射体12连接形成第二天线单元9。
第一天线单元8还包括串接于所述第一辐射体11中靠近所述断口10的一端与所述电路板2之间的第一电感L1。第二天线单元9还包括串接于所述第二辐射体12中靠近所述断口10的一端与所述电路板2之间的第一电容C1。
所述金属边框1包括分设于所述接地板3相对两侧并分别与所述第一接地端子4和所述第二接地端子5连接的第一长侧边13和第二长侧边14以及连接两所述第一长侧边13和所述第二长侧边14的短侧边15，所述断口10设置于所述短侧边15。所述第一馈电端子6和所述第二馈电端子7分别与所述断口10两侧的短侧边15连接。第一辐射体11由断口10至第一接地端子4的金属边框构成。第二辐射体12由断口10至第二接地端子5的金属边框构成。
参考图2，在本发明优选的实施方式中，所述第一接地端子4与所述短侧边15的间距W1为36.5～38mm。所述第二接地端子5与所述短侧边15的间距W2为20.5～22mm，所述第一馈电端子6与所述第一长侧边13的间距W3为19.8～20.8mm，所述第一辐射体11与所述电路板2的间距W4为2.8～3.5mm。
请一并参阅图3，图3为本发明天线装置的第一匹配电路的电路结构图。所述第一天线单元8还包括串接于所述第一辐射体11与所述第一馈电端子6之间的第一匹配电路80，所述第一匹配电路80包括依次串接于第一辐射体11与所述第一馈电端子6之间的第二电感L2和第三电感L3以及并联于所述第二电感L2与所述第三电感L3之间的第四电感L4和第二电容C2。所述第四电感L4和所述第二电容C2均接地。
请一并参阅图4，图4为本发明天线装置的第二匹配电路的电路结构图。所述第二天线单元9还包括串接于所述第二辐射体12与第二馈电端子7之间的第二匹配电路90，所述第二匹配电路90包括依次串接于第二辐射体12与所述第二馈电端子7之间的可调电感L和所述第五电感L5、一端连接于所述可调电感L与所述第五电感L5之间且另一端接地的第三电容C3、以及一端连接于所述第五电感L5与所述电路板2之间且另一端接地的第四电容C4。
所述第一电感L1的电感值为10nH，所述第二电感L2的电感值为6.5nH，所述第三电感L3的电感值为2nH，所述第四电感L4的电感值为4.2nH，所述第五电感L5的电感值为2.9nH，所述第一电容C1的电容值为0.5pF，所述第二电容C2的电容值为4.7pF，所述第三电容C3的电容值为1.9pF，所述第四电容C4的电容值为4.1pF，所述可调电感L的可调电感值为7.2nH、10.8nH、13nH以及26nH。
请一并参阅图5，图5为应用本发明所述天线装置的移动终端的结构示意图。本发明还提供了一种移动终端300，应用如上所述的天线装置200。所述移动终端300包括用金属背壳2’和自所述金属背壳2’弯折延伸用作所述天线装置200的金属边框1的金属框1’。所述移动终端300内的电子元器件，例如扬声器、麦克风、USB接口等可以设置于所述天线装置200的下方。所述移动终端300可以为手机、平板电脑、笔记本电脑等。
请参阅图6和图7，图6为本发明天线装置的第一天线单元的S11曲线图，图7为本发明天线装置的第一天线单元的辐射效率曲线图。可见，通过在所述第一辐射体11位于所述断口10的一端串接所述第一电感L1，使得所述第一天线单元8可以实现工作在中频段1710-1990MHz以及2110-2170MHz，并且所述第一天线单元8在中频段辐射效率高。所述第一天线单元8的所述第一接地端子4和所述第一馈电端子6以及第一辐射体11与电路板2之间的间隙共同形成Loop谐振，可辐射中频段频率，如2110-2170MHz的频段；第一天线单元8的所述第一接地端子4至断口10的第一辐射体形成末端高次谐振，从而辐射另一中频段，如频率为1710-1990MHz的频段。
请参阅图8和图9，图8为本发明天线装置的第二天线单元的S11曲线图，图9为本发明天线装置的第二天线单元的辐射效率曲线图。可见，通过在所述第二辐射体12位于所述断口10的一端串接所述第一电容C1，使得所述第二天线单元9可以实现工作在低频段704-746MHz、791-862MHz、824-894MHz、880-960MHz和高频段2500-2690MHz，且辐射效率很高。
具体地，调整第一电容C1的值，使得第二天线单元9的电流路径由第二接地端子5至靠近断口10的第二辐射体12的末端形成低频辐射，辐射频段覆盖整个低频频段704MHz-960MHz。第二天线单元9的电流路径由第二馈电端子7至靠近断口10的第二辐射体12的末端形成高频辐射，辐射频段为2500-2690MHz。
本发明提供的所述天线装置200可以通过所述第二匹配电路90中的所述可调电感L来实现4个状态的切换，从而实现低频覆盖，满足了CA要求，另外，4个状态对所述天线装置200的中频和高频不会产生大影响，且均具有较好的性能。
请参阅图10，图10为本发明天线装置的第一天线单元和第二天线单元的隔离度曲线图。可见，所述第一天线单元8和所述第二天线单元9共用所述断口10进行辐射，在各自的工作频段均具有较高的辐射效率，且保证了所述第一天线单元8和所述第二天线单元9之间具有一定的隔离度(<-10dB)。
与相关技术相比，本发明提供的天线装置200，其通过设置断口10来分隔金属边框1以形成第一辐射体11和第二辐射体12，所述第一辐射体11和所述第二辐射体12与电路板2上的馈电端子和接地板3上的接地端子配合形成第一天线单元8和第二天线单元9，通过在第一天线单元8和第二天线单元9上串接电感电容，从而使得第一天线单元8实现中频段，第二天线单元9实现低频段和高频段，从而达到高中低整个频段的覆盖；另外，在第二天线单元9串接可在多个电感值之间进行切换的可调电感L，使得天线装置200满足CA要求，实现低频段覆盖的同时减少对高中频的影响，总的来说，该天线装置200相对于传统天线装置，在低频、中频和高频具有更均衡、更高的效率。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种天线装置，其特征在于，包括金属边框、收容于所述金属边框内的接地板、以及叠设于所述接地板上的电路板，所述接地板与所述电路板电连接；
所述金属边框环绕电路板设置并与之形成间隙；所述金属边框上开设有断口；所述金属边框包括由所述断口分隔成的第一辐射体和第二辐射体；
所述天线装置还包括设于所述接地板上的第一接地端子、第二接地端子、第一馈电端子、第二馈电端子；
所述第一接地端子、第一馈电端子分别与第一辐射体连接形成第一天线单元；
所述第二接地端子、第二馈电端子分别与第二辐射体连接形成第二天线单元；
第一天线单元还包括串接于第一辐射体中靠近断口的一端与电路板之间的第一电感；
第二天线单元还包括串接于第二辐射体中靠近断口的一端与电路板之间的第一电容；
所述第一馈电端子与所述第一辐射体的连接处与所述断口间隔，且位于所述第一接地端子与所述第一辐射体的连接处和所述断口之间；
所述第二馈电端子与所述第二辐射体的连接处与所述断口间隔，且位于所述第二接地端子与所述第二辐射体的连接处与所述断口之间。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述金属边框包括分设于所述接地板相对两侧并分别与所述第一接地端子和所述第二接地端子连接的第一长侧边和第二长侧边以及连接所述第一长侧边和所述第二长侧边的短侧边，所述断口设置于所述短侧边。
3.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述第一馈电端子和所述第二馈电端子分别与所述断口两侧的短侧边连接。
4.根据权利要求3所述的天线装置，其特征在于，所述第一接地端子与所述短侧边的间距为36.5～38mm，所述第二接地端子与所述短侧边的间距为20.5～22mm，所述第一馈电端子与所述第一长侧边的间距为19.8～20.8mm，所述第一辐射体与所述电路板的间距为2.8～3.5mm，所述断口的宽度为1.0～1.5mm。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的天线装置，其特征在于，所述第一天线单元还包括串接于所述第一辐射体与所述第一馈电端子之间的第一匹配电路，所述第一匹配电路包括依次串接于所述第一辐射体与所述第一馈电端子之间的第二电感和第三电感以及并联于所述第二电感与所述第三电感之间的第四电感和第二电容；所述第二电感和第三电感均接地。
6.根据权利要求5所述的天线装置，其特征在于，所述第二天线单元还包括串接于所述第二辐射体与所述第二馈电端子之间的第二匹配电路，所述第二匹配电路包括依次串接于所述第二辐射体与所述第二馈电端子之间的可调电感和第五电感、一端连接于所述可调电感与所述第五电感之间另一端接地的第三电容、以及一端连接于所述第五电感与所述电路板之间另一端接地的第四电容。
7.根据权利要求6所述的天线装置，其特征在于，所述第一电感的电感值为10nH，所述第二电感的电感值为6.5nH，所述第三电感的电感值为2nH，所述第四电感的电感值为4.2nH，所述第五电感的电感值为2.9nH，所述第一电容的电容值为0.5pF，所述第二电容的电容值为4.7pF，所述第三电容的电容值为1.9pF，所述第四电容的电容值为4.1pF，所述可调电感的可调电感值为7.2nH、10.8nH、13nH以及26nH。
8.一种移动终端，其特征在于，应用如权利要求1-7任意一项所述的天线装置。
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