CN107293844A - 一种天线 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种天线，所述天线为长方形的金属板，所述金属板上设置有垂直于所述金属板的长边且贯穿所述金属板的第一开槽和第二开槽，且所述第一开槽的开口和所述第二开槽的开口分别位于所述金属板的相向两侧的长边上，所述金属板上还设置有跨所述第一开槽两侧边连接的第一可调电容和跨所述第二开槽两侧边连接的第二可调电容，所述金属板上还设置有馈电点，所述馈电点位于所述第一开槽或第二开槽的侧边上。此外，本发明实施例还公开了一种终端。采用本发明，可实现对天线方向图的重构，提高天线对外部信号接收的稳定性。

Description

一种天线

技术领域

本发明涉及终端天线领域，尤其涉及一种天线及一种终端。

背景技术

传统技术中，随着用户对移动终端外观和体验的要求不断提高，手机越来越多地采用金属外壳，但是，在手机使用金属材料外壳时，也会对天线的辐射性能造成较大的影响(因为后盖和边框的环境，会在很大程度上减小天线辐射的净空，影响天线辐射体的性能)。随着4G网络等网络的普遍覆盖，手机用户体验越来越多的依赖高频天线，也就是说，保证用户体验需要在使用金属外壳的同时提高手机天线的辐射能力和带宽，这就需要在设计天线的时候，将金属边框或金属被盖作为终端天线的一部分。在现有的金属外壳手机的天线设计中，天线不能进行调谐或者在调谐的过程中，不能实现方向图的可调谐，这就导致了终端天线无法有效的接受各个方向的外部信号，即现有技术中使用金属外壳的手机的天线设计存在对外部信号接收的稳定性不足的问题。

发明内容

基于此，为解决传统技术中基于金属外壳的终端天线因为无法有效接收外部各个方向的辐射信号而存在的对外部信号接收的稳定性不足的技术问题，在一个实施例中，特提出了一种天线。

一种天线，所述天线为长方形的金属板，所述金属板上设置有垂直于所述金属板的长边且贯穿所述金属板的第一开槽和第二开槽，且所述第一开槽的开口和所述第二开槽的开口分别位于所述金属板的相向两侧的长边上，所述金属板上还设置有跨所述第一开槽两侧边连接的第一可调电容和跨所述第二开槽两侧边连接的第二可调电容，所述金属板上还设置有馈电点，所述馈电点位于所述第一开槽或第二开槽的侧边上。

可选的，在其中一个实施例中，所述第一开槽与所述第二开槽的长度相同。

可选的，在其中一个实施例中，所述第一开槽的长度为8-10mm，宽度1-2mm，距离所述金属板的第一短边4-5mm。

可选的，在其中一个实施例中，所述第二开槽的长度为8-10mm，宽度1-2mm，与所述第一开槽平行，且在所述金属板的长边的延展方向上距离所述第一开槽1.3-2.5mm，比所述第一开槽靠近所述第一短边。

可选的，在其中一个实施例中，所述第一可调电容距离所述第一开槽的开口2.1-3.2mm，调节范围为0.5PF-1.5PF。

可选的，在其中一个实施例中，所述第二可调电容距离所述第二开槽的开口2.3-3.3mm，调节范围为0.5PF-1.5PF。

可选的，在其中一个实施例中，所述馈电点位于所述第二开槽的靠近所述第一开槽的一侧侧边上，且与所述第二可调电容距离小于5mm。

可选的，在其中一个实施例中，所述金属板为PCB板中的金属层。

此外，为解决传统技术中基于金属外壳的终端天线因为无法有效接收外部各个方向的辐射信号而存在的对外部信号接收的稳定性不足的技术问题，在一个实施例中，还提出了一种终端。

一种终端，所述终端包括PCB板和金属后盖，所述PCB板为权8所述的PCB板。

可选的，所述终端还包括金属后盖，所述金属后盖包括第一金属部和第二金属部，所述第一金属部和第二金属部之间设置有缝隙，所述缝隙中填充有绝缘材料，所述缝隙在所述PCB板所在平面上的投影平行于所述第一开槽和第二开槽，且在所述投影位于所述第一开槽和第二开槽之间。

实施本发明实施例，将具有如下有益效果：

采用了上述天线和终端之后，通过设置在长方形的金属板两侧的两个开槽，使得天线系统具备有两个开槽天线，提高了天线辐射的带宽得到了提高，可覆盖的频率带宽范围更广。

进一步地，通过调节分别设置在金属板两侧开槽的两个可调电容的电容值，改变天线系统中的两个开槽天线的等效天线长度和谐振频点，从而实现由两个开槽天线的方向图叠加的天线系统的方向图的重构，即通过对可调电容的电容值的调节实现对天线方向图的最大增益方向的调整。从而使得在终端的外部环境发生变化时，天线方向图的最大增益方向也能相应地进行调节，保证天灾在任何环境下都能实现最大效率的信号接收效率，保证了用户在任意环境下的良好的通话体验，提升了用户体验。

此外，在采用本发明实施例所公开的天线的终端中，将终端的金属后盖的一部分也作为天线的辐射体，增加了天线辐射体的面积和体积，提高了天线辐射的辐射效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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他的附图。

其中：

图1为一个实施例中一种天线的结构示意图；

图2为一个实施例中采用前述天线系统的工作模式对应S11参数(回波损耗)示意图；

图3为一个实施例中前述天线系统的方向图；

图4为一个实施例中一种采用前述天线的终端结构示意图。

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

基于此，为解决传统技术中基于金属外壳的终端天线因为无法有效接收外部各个方向的辐射信号而存在的对外部信号接收的稳定性不足的技术问题，在一个实施例中，特提出了一种天线。该天线适用于全金属外壳设计，即终端的背盖为金属材质，终端的边框结构也为金属材质。如图1所示，该天线为长方形的版型结构，且其材质为金属材质。在本实施例中，该天线为终端(例如智能手机、平板电脑等)的天线，该天线可以是终端背盖的一部分，也可以是终端的PCB版的金属层。

具体的，在一个实施例中，如图1所示，上述天线为长方形的版型结构10，其材质为金属材质(即上述天线为长方形金属板10)。在金属板上设置有垂直于金属板10的长边且贯穿金属板的第一开槽102和第二开槽104，且第一开槽102的开口1021和第二开槽104的开口1041分别位于金属板10的相向两侧的长边上。

也就是说，如图1中，长方形的金属材质的天线有两个长边，参考图1中的方位，分别为左长边和右长边。需要说明的是，此处的“左”和“右”的方位词限定仅用于区分的两个不同的长边，并没有对金属板10的长边的实际命名进行限定。金属板10的左长边上设置有开口1021位于左长边的第一开槽102，第一开槽102为直线型槽，其延展方向与左长边垂直，且第一开槽102贯穿了金属板10。同样的，金属板10的右长边上设置有开口1041位于右长边的第二开槽104，第二开槽104为直线型槽，其延展方向与右长边垂直，且第二开槽104贯穿了金属板10。

也就是说，在上述天线中，第一开槽102和第二开槽104可以看做是两个缝隙天线或开槽天线，相对于传统的只开一条缝隙的天线设计来讲，可以使得天线系统多出一个天线，即多出一个天线，在很大程度上提高了天线的带宽，使得天线能覆盖的带宽范围更广。

如图2所示，在图2中展示了上述天线系统在一种工作模式下的S11参数(回波损耗)，从图中可以看出，上述天线系统可以实现很好的低频特性，具体的低频区域为791～960MHz区域。

金属板10上还设置有跨第一开槽102两侧边连接的第一可调电容1022和跨第二开槽104两侧边连接的第二可调电容1042。在本实施例中，第一可调电容1022和第二可调电容1042可以改变其自身两个引脚之间的电容值，具体实现中，用第一可调电容1022将第一开槽102的上下侧边连接，即将第一可调电容1022的两个引脚焊接在第一开槽102的上下两个侧边；用第二可调电容1042将第二开槽104的上下侧边连接，即将第二可调电容1042的两个引脚焊接在第二开槽104的上下两个侧边。也就是说，天线的第一开槽102和第二开槽104的上下侧边之间的耦合电容可以随着设置的第一可调电容1022/第二可调电容1042的电容值的变化而变化，天线的等效长度也可以随着电容值的变化而变化。也就是说，在需要对天线进行调谐时，只需要对第一可调电容1022/第二可调电容1042的电容值进行调节，从而实现天线的等效长度的可调节，即天线的谐振频点也会随之发生偏移。因为整个天线系统的辐射方向图可以看成是两个缝隙天线(开槽天线)的辐射方向图在远场区的叠加，所以每个缝隙天线的谐振频点的微小移动，必定会导致整个天线系统的方向图叠加时每一个缝隙天线的方向图所占的权重的变化，从而实现天线的辐射方向会随着第一可调电容1022和第二可调电筒1042的电容值的变化而变化。

进一步地，在本实施例中，金属板10上还设置有馈电点106，馈电点106位于第一开槽102或第二开槽104的侧边上。

如图1所示的实施例中，馈电点106设置在第二开槽104的下侧边。在其他实施例中，还可以将馈电点设置在第二开槽104的上侧边，或者设置在第一开槽102的上侧边/下侧边。

优选的，在一个实施例中，第一开槽102与第二开槽104的长度相同。

在一个实施例中，在如前所述的作为天线的金属板10的生产过程中，上述第一开槽102和第二开槽104的形成可以是在完整的长方形金属板的按照预设的开槽设置位置切割形成的。

优选的，在一个实施例中，第一开槽102的长度为8-10mm，宽度1-2mm，距离所述金属板10的第一短边108(例如图2所示的金属板的上边缘)4-5mm。

优选的，在一个实施例中，第二开槽104的长度为8-10mm，宽度1-2mm，与第一开槽102平行，且在金属板10的长边的延展方向上距离所述第一开槽1.3-2.5mm，比第一开槽102靠近所述第一短边108。

优选的，在一个实施例中，第一可调电容1022距离所述第一开槽102的开口2.1-3.2mm，调节范围为0.5PF-1.5PF。

优选的，在一个实施例中，所述第二可调电容1042距离所述第二开槽104的开口2.3-3.3mm，调节范围为0.5PF-1.5PF。

需要说明的是，在本实施例中，上述第一可调电容1022和第二可调电容1042的电容值的调节范围是由可调电容的现有制作工艺决定的，在其他实施例中，也可以选择其他电容值调节范围的可调电容。

在本实施例中，第一可调电容1022和第二可调电容1042的电容值的调节，可实现对天线的辐射方向图的变化。具体的，第一可调电容1022与第二可调电容1042二者的电容值的差值是影响天线方向图指向变化的关键。在第一可调电容1022和第二可调电容1042的电容值差值为3PF时，天线的方向图指向为侧面；当第一可调电容1022和第二可调电容1042的电容值差值为0PF时，天线的方向图指向为斜下方。如图3所示，图3展示了第一可调电容1022和第二可调电容1042的电容值差值从0PF到3PF时的方向图的变化，从图中可以看出，天线方向图的最大增益方向可以在斜下方到侧面之间变化，从而实现天线的方向图重构。

进一步地，因为移动终端所处的外界环境不断变化以及外界环境的复杂，若终端的天线的最大增益方向不能有效地随着外部环境的变化而变化，就会使得终端天线不能有效的接收外部信号，使得天线的辐射效率低下。在本实施例中，因为天线方向图的最大增益方向是可随着第一可调电容1022和第二地调电容1042的电容值的调节而改变的，这样就可以在终端外部环境变化时，相应地调整天线方向图的最大增益方向的指向，最大程度的接收外部信号，确保终端在任意环境下都能保证良好的通信效果。

具体的，终端通过传感器检测外部信号的最强方向，结合反馈调节机制，在当前天线的方向图的最大增益方向与外部信号的最强方向不一致时，针对第一可调电容1022和第二可调电容1042的电容值进行调节，以使天线方向图的最大增益方向与当前外部信号的最强方向保持一致性。

相对于传统技术中天线方向图不可重构的天线设计方案，上述天线在调整天线方向图的最大增益方向时，因为可以调整天线方向图的最大增益方向从斜下方调整到侧面之间变化，可以有效的较小手持设备时，头和手对天线的辐射性能的影响，保证了天线良好的头手特性。

优选的，在一个实施例中，馈电点106位于所述第二开槽104的靠近第一开槽102的一侧侧边上，且与所述第二可调电容1042距离小于5mm。如图1所示，馈电点106位于第二开槽104的下侧边，该下侧边相对于上侧边更靠近第一开槽102(根据图1所示的方位，第一开槽102位于第二开槽102的下侧)。

优选的，在一个实施例中，金属板10为PCB板20中的金属层。具体的，金属板10为PCB板((printed circuit board)之上的一个相连的一个金属板或者是PCB板20之上的一个金属层，是PCB板20的一个组成部分。

此外，为解决传统技术中基于金属外壳的终端天线因为无法有效接收外部各个方向的辐射信号而存在的对外部信号接收的稳定性不足的技术问题，在一个实施例中，还提出了一种终端。

如图4所示，该终端100包括PCB板20和金属后盖30，PCB板20为如前的PCB板。也就是说，终端100的外壳是金属材质的，是全金属外壳的设计。

优选的，在一个实施例中，上述终端100还包括金属后盖30，金属后盖包括第一金属部302和第二金属部304，第一金属部302和第二金属部304之间设置有缝隙306，缝隙306中填充有绝缘材料，缝隙306在PCB板20所在平面上的投影平行于第一开槽102和第二开槽104，且在投影位于第一开槽102和第二开槽104之间。

上述PCB板20通过弹片接地与金属后盖30相连，从而使得PCB板20上的金属板10和第一金属部302形成一个完整的辐射体，相对于普通天线的辐射体来讲，增加了天线的辐射体面积和体积，提高了天线的辐射效率。

实施本发明实施例，将具有如下有益效果：

采用了上述天线和终端之后，通过设置在长方形的金属板两侧的两个开槽，使得天线系统具备有两个开槽天线，提高了天线辐射的带宽得到了提高，可覆盖的频率带宽范围更广。

进一步地，通过调节分别设置在金属板两侧开槽的两个可调电容的电容值，改变天线系统中的两个开槽天线的等效天线长度和谐振频点，从而实现由两个开槽天线的方向图叠加的天线系统的方向图的重构，即通过对可调电容的电容值的调节实现对天线方向图的最大增益方向的调整。从而使得在终端的外部环境发生变化时，天线方向图的最大增益方向也能相应地进行调节，保证天灾在任何环境下都能实现最大效率的信号接收效率，保证了用户在任意环境下的良好的通话体验，提升了用户体验。

此外，在采用本发明实施例所公开的天线的终端中，将终端的金属后盖的一部分也作为天线的辐射体，增加了天线辐射体的面积和体积，提高了天线辐射的辐射效率。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种天线，其特征在于，所述天线为长方形的金属板，所述金属板上设置有垂直于所述金属板的长边且贯穿所述金属板的第一开槽和第二开槽，且所述第一开槽的开口和所述第二开槽的开口分别位于所述金属板的相向两侧的长边上，所述金属板上还设置有跨所述第一开槽两侧边连接的第一可调电容和跨所述第二开槽两侧边连接的第二可调电容，所述金属板上还设置有馈电点，所述馈电点位于所述第一开槽或第二开槽的侧边上。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一开槽与所述第二开槽的长度相同。

3.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述第一开槽的长度为8-10mm，宽度1-2mm，距离所述金属板的第一短边4-5mm。

4.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，所述第二开槽的长度为8-10mm，宽度1-2mm，与所述第一开槽平行，且在所述金属板的长边的延展方向上距离所述第一开槽1.3-2.5mm，比所述第一开槽靠近所述第一短边。

5.根据权利要求4所述的天线，其特征在于，所述第一可调电容距离所述第一开槽的开口2.1-3.2mm，调节范围为0.5PF-1.5PF。

6.根据权利要求4所述的天线，其特征在于，所述第二可调电容距离所述第二开槽的开口2.3-3.3mm，调节范围为0.5PF-1.5PF。

7.根据权利要求4所述的天线，其特征在于，所述馈电点位于所述第二开槽的靠近所述第一开槽的一侧侧边上，且与所述第二可调电容距离小于5mm。

8.根据权利要求1至7任一所述的天线，其特征在于，所述金属板为PCB板中的金属层。

9.一种终端，所述终端包括PCB板和金属后盖，所述PCB板为权8所述的PCB板。

10.根据权利要求9所述的终端，其特征在于，所述终端还包括金属后盖，所述金属后盖包括第一金属部和第二金属部，所述第一金属部和第二金属部之间设置有缝隙，所述缝隙中填充有绝缘材料，所述缝隙在所述PCB板所在平面上的投影平行于所述第一开槽和第二开槽，且在所述投影位于所述第一开槽和第二开槽之间。