CN107437661B - 天线及移动终端 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种天线及移动终端。该天线包括具有分离设置的辐射边框和接地边框的金属中框、主板以及设置在主板上的馈地端口、馈电端口及调谐开关，辐射边框和接地边框的相对两端分别形成有第一缝隙和第二缝隙，馈电端口、馈地端口及调谐开关均与辐射边框电连接，调谐开关位于馈地端口与第一缝隙之间，馈电端口位于馈地端口与第二缝隙之间，辐射边框上从馈电端口延伸至第一缝隙的部位为第一辐射部，辐射边框上从馈电端口延伸至第二缝隙的部位为第二辐射部，第一辐射部覆盖的工作频段包括第一工作频段和第二工作频段，第二辐射部覆盖的工作频段包括小于第一工作频段且大于第二工作频段的第三工作频段。这样设计能够提高通讯传输速率。

Description

天线及移动终端
技术领域
本发明涉及通讯技术领域，尤其涉及一种天线及移动终端。
背景技术
随着通信的迅猛发展，移动终端成为人们生活当中必不可少的工具。为了获得更好的外观设计以及手持感觉，金属壳体被越来越多的使用在移动终端的设计当中。终端厂商对于移动终端的长度和厚度的控制，以及金属壳体的使用都会在一定程度上挤占天线的空间，给天线的设计提出了更高的要求。
为了满足单用户峰值速率以及系统容量提升的要求，LTE-advanced(Long TermEvolution-advanced，长期演进技术升级版)引入了CA(Carrier Aggregation，载波聚合)技术来增加天线的传输带宽。CA技术支持连续载波聚合以及频带内或频带间非连续载波聚合，其目的是将2～5个LTE成员载波聚合在一起，实现最大100MHz的传输带宽，有效的提高上下行传输速率。
目前，移动终端的天线设计多数支持频带内或者频带间的2CA，也就是说，该移动终端的天线最多可以同时利用2个载波进行上下行传输，但这种天线的通讯传输速率慢。
发明内容
本发明提供了一种天线及移动终端，能够提高通讯传输速率。
本发明的第一方面提供了一种天线，其包括金属中框、主板以及设置在所述主板上的馈地端口、馈电端口及调谐开关，
所述金属中框包括分离设置的辐射边框和接地边框，所述辐射边框和所述接地边框的相对两端分别形成有第一缝隙和第二缝隙，
所述馈电端口、所述馈地端口及所述调谐开关均与所述辐射边框电连接，所述调谐开关位于所述馈地端口与所述第一缝隙之间，所述馈电端口位于所述馈地端口与所述第二缝隙之间，
所述辐射边框上从所述馈电端口延伸至所述第一缝隙的部位为第一辐射部，所述辐射边框上从所述馈电端口延伸至所述第二缝隙的部位为第二辐射部，
所述第一辐射部覆盖的工作频段包括第一工作频段和第二工作频段，所述第二辐射部覆盖的工作频段包括第三工作频段，所述第三工作频段小于第一工作频段且大于所述第二工作频段。
优选地，还包括匹配网络，所述馈地端口通过所述匹配网络与所述辐射边框电连接。
优选地，所述第一辐射部的长度大于所述第二辐射部的长度。
优选地，所述第一辐射部的三次谐波覆盖的工作频段为所述第一工作频段。
优选地，所述调谐开关包括电容元件，所述调谐开关具有第一工作位置及第二工作位置，
在所述第一工作位置处，所述调谐开关呈断路状态，
在所述第二工作位置处，所述第一辐射部通过所述电容元件与地电连接。
优选地，所述调谐开关包括电感元件，所述调谐开关具有第一工作位置及第三工作位置，
在所述第一工作位置处，所述调谐开关呈断路状态，
在所述第三工作位置处，所述第一辐射部通过所述电感元件与地电连接。
优选地，还包括导电件，所述馈电端口、所述馈地端口及所述调谐开关中的至少一者通过所述导电件与所述辐射边框电连接，所述导电件包括第一连接部和第二连接部，所述第二连接部的一端与所述馈电端口、所述馈地端口或所述调谐开关电连接，所述第二连接部的另一端沿着所述主板的厚度方向延伸，并与所述第一连接部的一端连接，所述第一连接部的另一端与所述辐射边框电连接。
优选地，所述第一缝隙和所述第二缝隙沿所述辐射边框的长度方向相对设置。
优选地，所述第一缝隙和所述第二缝隙的宽度均为1.5mm，所述宽度所在的方向为所述辐射边框和所述接地边框的相对方向。
本发明的另一方面提供了一种移动终端，包括上述任一项所述的天线。
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通过引入调谐开关能够灵活调谐自身覆盖的工作频段，使得自身能够同时利用3个载波进行上下行传输，能够支持频带内或者频带间的3CA，从而能够提高天线的通讯传输速率，保证该天线以及包括该天线的移动终端的整体性能。
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的结构示意图；
图2a为图1中所示的A部放大结构示意图；
图2b为图1中所示的B部放大结构示意图；
图2c为图1中所示的C部放大结构示意图；
图3为本发明实施例所提供的天线的导电件的结构示意图；
图4为本发明实施例所提供的天线中，调谐开关在各第二工作位置处的回波损耗图；
图5为本发明实施例所提供的天线中，调谐开关在各第二工作位置处的天线效率图；
图6为本发明实施例所提供的天线中，调谐开关在各第三工作位置处的回波损耗图；
图7为本发明实施例所提供的天线中，调谐开关在各第三工作位置处的天线效率图。
附图标记：
10-辐射边框；
100-第一辐射部；
101-第二辐射部；
11-接地边框；
12-第一缝隙；
13-第二缝隙；
14-第三缝隙；
15-主板；
16-馈电端口；
17-馈地端口；
18-调谐开关；
19-导电件；
190-第一连接部；
191-第二连接部；
20-金属背盖；
21-匹配网络。
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天线，该天线可应用于手机、平板等移动终端中。该天线包括金属中框、主板15以及设置在主板15上的馈地端口17、馈电端口16及调谐开关18。
上述金属中框为移动终端的金属中框，该金属中框可呈两段式结构，两段式的金属中框包括分离设置的辐射边框10和接地边框11。此辐射边框10能够作为天线的辐射部，具体地，该辐射边框10包括第一辐射部100和第二辐射部101。而接地边框11能够与地直接电连接以作为天线的地，具体地，该接地边框11能够通过移动终端的金属背盖20与地电连接，也就是说，该接地边框11与金属背盖20可一同作为天线的地。
其中，辐射边框10和接地边框11的相对两端分别形成有第一缝隙12和第二缝隙13，需要说明的是，当接地边框11与金属背盖20一同作为天线的地时，该金属背盖20与辐射边框10之间具有第三缝隙14，该第三缝隙14沿自身长度方向的相对两端分别与第一缝隙12和第二缝隙13连通。此第一缝隙12、第二缝隙13及第三缝隙14内可填充绝缘材料，这样设计不仅利于天线的辐射，而且还能够保证移动终端的使用安全性及结构强度。
优选地，该第一缝隙12和第二缝隙13在辐射边框10的长度方向上相对设置，这样设计不仅可以提高具有该金属中框的移动终端的外观质感，而且还可以降低金属中框的加工难度，提高加工效率。
其中，当该天线应用在手机中时，该第一缝隙12和第二缝隙13的宽度可设计为1.5mm，且上述提到的第三缝隙14的宽度也可设计为1.5mm，该宽度所在的方向为辐射边框10与接地边框11的相对方向。这样设计在保证天线辐射效率的同时，还能够提高具有该金属中框的移动终端的外观质感。
上述主板15可位于金属中框内，且该主板15上的馈电端口16、馈地端口17及调谐开关18均与辐射边框10电连接。具体地，该调谐开关18位于馈地端口17与第一缝隙12之间，馈电端口16位于馈地端口17与第二缝隙13之间。其中，该辐射边框10上从馈电端口16延伸至第一缝隙12的部位为上述第一辐射部100，该第一辐射部100与调谐开关18电连接，且该第一辐射部100覆盖的工作频段包括第一工作频段和第二工作频段。而辐射边框10上从馈电端口16延伸至第二缝隙13的部位为上述第二辐射部101，该第二辐射部101覆盖的工作频段包括第三工作频段，此第三工作频段小于第一工作频段且大于第二工作频段。具体地，第一辐射部100的三次谐波覆盖的工作频段为上述第一工作频段，该第一工作频段为高频频段，此高频频段可在2300～2690MHz的范围内；上述第二工作频段为低频频段，该低频频段可在700～960MHz的范围内；上述第三工作频段为中频频段，该中频频段可在1710～2170MHz的范围内。
在本发明中，该天线通过引入调谐开关18能够灵活调谐自身覆盖的工作频段，使得自身能够同时利用3个载波进行上下行传输，能够支持频带内或者频带间的3CA，从而能够提高天线的通讯传输速率，保证该天线以及包括该天线的移动终端的整体性能。另外，由于调谐开关18与第一辐射部100电连接，通过调谐开关18能够调谐第一辐射部100覆盖的第二工作频段的频率范围，从而使得该天线能够覆盖所有低频。
其中，上述第一辐射部100的长度大于第二辐射部101的长度，以保证第一辐射部100和第二辐射部101在其覆盖的频段下的辐射效率。
在本发明的一个实施例中，该天线还包括匹配网络21，馈地端口17通过匹配网络21与辐射边框10电连接。通过在馈地端口17处增加匹配网络21，可以有效地拓展高频频段(即：第一工作频段)和中频频段(即：第三工作频段)的带宽，以保证中、高频频段始终保持较好的模态，且不随着低频频段(即：第二工作频段)的切换产生较大的变化，从而有效的保证了天线的中、高频频段的性能。
在本发明的第一具体实施例中，上述调谐开关18包括电容元件，且该调谐开关18具有第一工作位置及第二工作位置，在第一工作位置处，调谐开关18呈断路状态，该第一辐射部覆盖的第二工作频段为初始工作频段。在第二工作位置处，第一辐射部通过电容元件与地电连接，这样可以使第一辐射部覆盖的初始工作频段向频率更低处偏移。
优选地，该调谐开关18可包括多个电容值不同的电容元件，且该调谐开关18可具有多个第二工作位置，在各第二工作位置处，第一辐射部通过各电容元件与地电连接，由于各电容元件的电容值不同，在不同的第二工作位置处，第一辐射部覆盖的第二工作频段也不同。也就是说，在不同的第二工作位置处，第一辐射部覆盖的初始工作频段有不同的偏移幅度，这样可使第一辐射部覆盖的第二工作频段能够覆盖低频所有频率。在本实施例中，调谐开关18在不同的第二工作位置处，各个工作频段的回波损耗和辐射效率如图4和图5所示，其中，图4和图5中的横坐标为频率，单位为GHz，图4和图5中的纵坐标分别表示回波损耗值和辐射效率，单位均为dB。
在本发明的第二具体实施例中，调谐开关18包括电感元件，调谐开关18具有第一工作位置及第三工作位置，在第一工作位置处，调谐开关18呈断路状态，该第一辐射部覆盖的第二工作频段为初始工作频段。在第三工作位置处，第一辐射部通过电感元件与地电连接，这样可以使第一辐射部覆盖的初始工作频段向频率更高处偏移。
优选地，该调谐开关18可包括多个电感值不同的电感元件，且该调谐开关18可具有多个第三工作位置，在各第三工作位置处，第一辐射部通过各电感元件与地电连接，由于各电感元件的电感值不同，在不同的第三工作位置处时，第一辐射部覆盖的第二工作频段也不同。也就是说，在不同的第三工作位置处，第一辐射部覆盖的初始工作频段有不同的偏移幅度，这样可使第一辐射部覆盖的第二工作频段能够覆盖低频所有频率。在本实施例中，调谐开关18在不同的第三工作位置处时，各个工作频段的回波损耗和辐射效率如图6和图7所示，其中，图6和图7中的横坐标为频率，单位为GHz，图6和图7中的纵坐标分别表示回波损耗值和辐射效率，单位均为dB。
在本发明的第三具体实施例中，该调谐开关18可包括电感元件和电容元件，该调谐开关18可具有第一工作位置、第二工作位置及第三工作位置，在第一工作位置处，调谐开关18呈断路状态，该第一辐射部覆盖的第二工作频段为初始工作频段。在第二工作位置处，第一辐射部通过电容元件与地电连接，在第三工作位置处，第一辐射部通过电感元件与地电连接。这样设计使得本实施例中的调谐开关18不仅可以使第一辐射部覆盖的初始工作频段向频率更高处偏移，而且还可以使第一辐射部覆盖的初始工作频段向频率更低处偏移。
具体地，当调谐开关18在第一工作位置处，第一辐射部覆盖的初始工作频段高于960MHz处时，可选取上述第一具体实施例中的调谐开关18，该调谐开关18可为RF-Tuner开关；当调谐开关18在第一工作位置处，第一辐射部覆盖的初始工作频段低于700MHz处时，可选取上述第二具体实施例中的调谐开关18；当调谐开关18在第一工作位置处，第一辐射部覆盖的初始工作频段在700～960MHz中间的任意频段时，可选取上述第三具体实施例中的调谐开关18，该调谐开关18可为Switch开关。
在本发明的一个实施例中，天线还包括导电件19，上述馈电端口16、馈地端口17及调谐开关18中的至少一者通过导电件19与辐射边框10电连接。如图3所示，导电件19包括第一连接部190和第二连接部191，第二连接部191的一端与馈电端口16、馈地端口17或调谐开关18电连接，第二连接部191的另一端沿着主板15的厚度方向延伸，并与第一连接部190的一端连接，第一连接部190的另一端与辐射边框10电连接。这样设计可降低导电件19对天线的辐射效率的影响，从而能够提高天线的辐射性能。另外，该导电件19的结构简单，可批量生产，且该导电件19与辐射边框10的连接点可以自由移动，以方便调整导电件19与辐射边框10的位置关系。
值得说明的是，该导电件19可为柔性电路板(Flexible Printed Circuit，简称FPC)，在保证导电性的同时，还具有良好的弯折性，能够使导电件19弯折成所需要的形状。
优选地，馈电端口16、馈地端口17及调谐开关18均可通过上述导电件19与辐射边框10电连接，进一步提高天线的辐射性能。
基于上述结构，本发明还提供了一种移动终端，其包括上述任一实施例所述的天线。
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，其特征在于，包括金属中框、主板、馈地端口、馈电端口及调谐开关，所述天线仅具有一个所述馈电端口，所述馈地端口、所述馈电端口及所述调谐开关均设置在所述主板上，
所述金属中框包括分离设置的辐射边框和接地边框，所述辐射边框和所述接地边框的相对两端分别形成有第一缝隙和第二缝隙，
所述馈电端口、所述馈地端口及所述调谐开关均与所述辐射边框电连接，所述调谐开关位于所述馈地端口与所述第一缝隙之间，所述馈电端口位于所述馈地端口与所述第二缝隙之间，
所述辐射边框上从所述馈电端口延伸至所述第一缝隙的部位为第一辐射部，所述辐射边框上从所述馈电端口延伸至所述第二缝隙的部位为第二辐射部，所述馈地端口与所述第一辐射部连接，
所述第一辐射部覆盖的工作频段包括第一工作频段和第二工作频段，所述第二辐射部覆盖的工作频段包括第三工作频段，所述第三工作频段小于第一工作频段且大于所述第二工作频段；
所述天线工作状态下同时覆盖所述第一工作频段、所述第二工作频段以及所述第三工作频段，所述第一工作频段为覆盖2300～2690MHz的高频频段，所述第二工作频段为覆盖700～960MHz的低频频段，所述第三工作频段为覆盖1710～2170MHz的中频频段。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，还包括匹配网络，所述馈地端口通过所述匹配网络与所述辐射边框电连接。
3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，
所述第一辐射部的长度大于所述第二辐射部的长度。
4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，
所述第一辐射部的三次谐波覆盖的工作频段为所述第一工作频段。
5.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述调谐开关包括电容元件，所述调谐开关具有第一工作位置及第二工作位置，
在所述第一工作位置处，所述调谐开关呈断路状态，
在所述第二工作位置处，所述第一辐射部通过所述电容元件与地电连接。
6.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述调谐开关包括电感元件，所述调谐开关具有第一工作位置及第三工作位置，
在所述第一工作位置处，所述调谐开关呈断路状态，
在所述第三工作位置处，所述第一辐射部通过所述电感元件与地电连接。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的天线，其特征在于，还包括导电件，所述馈电端口、所述馈地端口及所述调谐开关中的至少一者通过所述导电件与所述辐射边框电连接，所述导电件包括第一连接部和第二连接部，所述第二连接部的一端与所述馈电端口、所述馈地端口或所述调谐开关电连接，所述第二连接部的另一端沿着所述主板的厚度方向延伸，并与所述第一连接部的一端连接，所述第一连接部的另一端与所述辐射边框电连接。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的天线，其特征在于，所述第一缝隙和所述第二缝隙沿所述辐射边框的长度方向相对设置。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的天线，其特征在于，所述第一缝隙和所述第二缝隙的宽度均为1.5mm，所述宽度所在的方向为所述辐射边框和所述接地边框的相对方向。
10.一种移动终端，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的天线。
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