CN107453024A - 天线系统以及通讯设备 - 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以及移动终端。天线系统包括金属壳体、主板、天线单元以及调谐开关，所述主板设置有馈电点、第一接地点以及第二接地点，所述馈电点与所述天线单元连接，所述第一接地点与所述顶部边框连接，所述第二接地点通过所述调谐开关与所述顶部边框连接；所述天线单元至少部分与所述顶部边框相对且间隔设置，以使所述顶部边框与所述天线单元耦合形成第一天线、第二天线以及第三天线。本发明能够增加天线系统中中频、高频的辐射效率，且通过调谐开关不同状态的选择，能够调谐天线系统的中频、高频的带宽，使中频、高频的带宽增加。

Description

天线系统以及通讯设备
技术领域
本发明涉及天线系统技术领域，尤其涉及一种天线系统以及通讯设备。
背景技术
目前，具有金属壳体的通信设备如手机，已经成为各大品牌手机的主流结构，在设计该手机的天线时，通常壳体上设置有断缝，一般地，断缝沿手机的宽度方向贯通壳体，将壳体分成两个边框和背壳三部分，即壳体呈三段式结构；主板上的馈电点直接与边框连接，以使边框形成辐射体。然而，这种天线系统，仅边框作为辐射体，形成的天线系统的中频、高频的带宽较窄，且辐射效率比较低。
发明内容
本发明提供了一种天线系统以及通讯设备，能够解决上述问题。
本发明的第一方面提供了一种天线系统，包括金属壳体、主板、天线单元以及调谐开关，
所述金属壳体包括顶部边框，底部边框以及分别与顶部边框，底部边框设有断缝的中部背壳，所述顶部边框或者底部边框通过一连接筋与所述中部背壳连接；
所述主板设置有馈电点、第一接地点以及第二接地点，所述馈电点与所述天线单元连接，所述第一接地点与所述顶部边框连接，所述第二接地点通过所述调谐开关与所述顶部边框连接；
所述天线单元至少部分与所述顶部边框相对且间隔设置，以使所述顶部边框与所述天线单元耦合形成第一天线、第二天线以及第三天线。
优选地，所述顶部边框包括第一端和第二端，所述顶部边框上与所述第一接地点的连接处为第一位置，所述顶部边框上与所述第二接地点的连接处为第二位置，所述第一端、所述第一位置、所述第二位置以及所述第二端依次设置；
所述第一天线的主辐射体包括所述顶部边框上位于所述第一位置与所述第二端之间的部分；
所述第二天线的主辐射体包括所述顶部边框上位于所述第二位置与所述第二端之间的部分；
所述第三天线的主辐射体包括所述顶部边框上位于所述第一位置与所述第二端之间的部分，以及所述天线单元。
优选地，所述第一天线的工作频段为824～960MHZ；所述第二天线的工作频段为1710～2170MHZ；所述第三天线的工作频段为2300～2690MHZ。
优选地，所述第一接地点具有多个工作位，在不同的所述工作位，所述第一接地点在所述顶部边框上的不同位置处与所述顶部边框连接，以形成不同的辐射体。
优选地，所述调谐开关包括可调电容件，且所述调谐开关具有断路状态和电容接入状态，
当所述调谐开关处于断路状态时，所述第二接地点与所述顶部边框断开；
当所述调谐开关处于电容接入状态时，所述第二接地点通过所述可调电容件与所述顶部边框连接。
优选地，所述天线单元与所述顶部边框相对的部分的轮廓与所述顶部边框的轮廓一致。
优选地，所述主板上还设置有第三接地点和第四接地点，所述第三接地点和所述第四接地点均与所述顶部边框连接，且所述第三接地点和所述第四接地点与所述顶部边框的连接处，位于所述第一接地点与所述顶部边框的连接处远离所述第二接地点与所述顶部边框的连接处的一侧。
优选地，所述主板上还设有多个中部背壳接地点，各所述中部背壳接地点均与所述中部背壳连接。
优选地，还包括弹脚，所述馈电点通过所述弹脚与所述天线单元连接。
本发明的第二方面提供了一种该移动终端，包括如上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，增加调谐开关以及天线单元，天线单元与顶部边框耦合，使天线单元与顶部边框均为辐射体，能够增加天线系统中中频、高频的辐射效率，且通过调谐开关不同状态的选择，能够调谐天线系统的中频、高频的带宽，使中频、高频的带宽增加。
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为本发明所提供的天线系统的一种具体实施例的后视图；
图2为本发明所提供的天线系统的一种具体实施例去除金属壳体的后视图；
图3为本发明所提供的天线系统的一种具体实施例的前视图；
图4为本发明所提供的天线系统的一种具体实施例的回波损耗图；
图5为本发明所提供的天线系统的一种具体实施例的辐射效率图。
附图标记：
10-金属壳体；
11-顶部边框；
111-第一端；
112-第二端；
113-第一位置；
114-第二位置；
13-中部背壳；
14-断缝；
15-连接筋；
20-主板；
21-馈电点；
22-第一接地点；
23-第二接地点；
24-第三接地点；
25-第四接电点；
26-中部背壳接地点；
30-天线单元；
31第一段；
32-第二段；
33-第三段；
50-弹脚。
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1-3所示，本发明实施例提供了一种天线系统，该天线系统可以用于移动终端，如手机。天线系统包括金属壳体10、主板20、天线单元30以及调谐开关(图中未示出)。金属壳体10包括顶部边框11，底部边框(图中未示出)以及分别与顶部边框11、底部边框设有断缝14的中部背壳13，顶部边框11或者底部边框通过一连接筋15与中部背壳13连接，如图1所示，金属壳体10上设有两条断缝14，两条断缝14将金属壳体10分割为顶部边框11、中部背壳13和底部边框，连接筋15设置于断缝14处，以将顶部边框11和中部背壳13、底部边框和中部背壳15连接。
主板20设置有馈电点21、第一接地点22以及第二接地点23，馈电点21与天线单元30连接，第一接地点22与顶部边框11连接，第二接地点23通过调谐开关与顶部边框11连接，以使主板20与天线单元30连接，通过馈电点21对天线单元30进行馈电。且天线单元30至少部分与顶部边框11相对且间隔设置，即天线单元30与顶部边框11之间设置有间隙，以使顶部边框11与天线单元30耦合形成第一天线、第二天线以及第三天线，即形成分集天线。
需要说明的是，天线单元30也可以与底部边框相对且间隔设置，以使天线单元30与底部边框耦合形成第一天线、第二天线以及第三天线。具体可以根据需要，通过将天线单元30设置于顶部边框11附近，实现天线单元30与顶部边框11的耦合，或者通过将天线单元30设置于底部边框，实现天线单元30与底部边框的耦合。下面以天线单元30与顶部边框11耦合为例对本发明进行详细阐述。
上述结构，增加调谐开关以及天线单元30，且天线单元30与顶部边框11耦合，使天线单元30与顶部边框11均为辐射体，能够增加天线系统中中频、高频的辐射效率，且通过调谐开关不同状态的选择，能够调谐天线系统的中频、高频的带宽，使中频、高频的带宽增加；且上述结构天线单元30与金属壳体10为分体结构，便于天线系统的制造。
一般地，顶部边框11包括第一端111和第二端112，顶部边框11上与第一接地点22的连接处为第一位置113，顶部边框11上与第二接地点23的连接处为第二位置114，第一端111、第一位置113、第二位置114以及第二端112依次设置。
采用上述结构形成的天线系统的第一天线的主辐射体包括顶部边框11上位于第一位置113与第二端112之间的部分；第二天线的主辐射体包括顶部边框11上位于第二位置114与第二端112之间的部分；第三天线的主辐射体包括顶部边框11上位于第一位置113与第二端112之间的部分，以及天线单元30，也就是说，天线单元30与顶部边框11的相互耦合产生了一个频率为第三天线的工作频段的谐振。
具体地，第一天线的工作频段为824～960MHZ；第二天线的工作频段为1710～2170MHZ；第三天线的工作频段为2300～2690MHZ。
其中，天线单元30位于顶部边框11附近，且较第一端111天线单元30更靠近第二端112。天线单元30可以为FPC电路板(即柔性电路板)，也可以通过LDS(即激光直接成型技术)制作。
天线单元30可以全部与顶部边框11相对设置，也可以仅其中的一部分与顶部边框11相对设置。可选地，天线单元30与顶部边框11相对的部分的轮廓，与顶部边框11的外轮廓一致，以更好地利用移动终端的空间对天线系统进行设计。
为了方便天线单元30与主板20的连接，天线单元30包括与顶部边框11平行的第一段31、第二段32和第三段33，且第二段32较第一段31靠近中部背壳13，第一段31靠近第二端112的一端通过第三段33与第二段32靠近第二端112的一端连接，天线单元30通过第二段32与馈电点21连接。其中，第三段33相对于第一段31可以垂直设置，也可以倾斜设置。采用这种天线单元30，使第一段31与顶部边框11耦合，从而产生频率为第三天线的工作频段的谐振。
通常，第一接地点22具有多个工作位，在不同的工作位，第一接地点22在顶部边框11上的不同位置处与顶部边框11连接，即第一位置113在顶部边框11上的位置不固定，其可以位于第一端111与第二位置114之间的任一位置处，以形成不同的辐射体，采用上述结构，在天线系统的调试中，不需要更换不同的金属壳体10，便能够调试顶部边框11的辐射路径，从而选择辐射效率更高的位置点。
调谐开关包括电容件，且调谐开关具有断路状态和电容接入状态，当调谐开关处于断路状态时，第二接地点23与顶部边框11断开；当调谐开关处于电容接入状态时，第二接地点23通过电容件与顶部边框11连接，通过调谐开关的不同状态，能够调节天线系统的频带带宽。
上述电容件可以仅设置有一个，也可以设置有多个，在设置有多个时，各电容件可以为定值电容件；在仅设置有一个时，优选电容件为可调电容件，以通过不同电容值进一步增加频带的带宽，尤其是中频(第二天线)、高频(第三天线)的带宽。
不论电容件采用哪种形式，电容接入状态均可以包括第一电容接入状态、第二电容接入状态和第三电容接入状态，可以理解地，调谐开关处于第一电容接入状态时接入的电容件的第一电容值、第二电容接入状态时接入的电容件的第二电容值和第三电容接入状态时接入的电容件的第三电容值均不相等，可选地，第一电容值、第二电容值和第三电容值依次增大，可以第一电容值为0.5PF，第二电容值为1.8PF，第三电容值为5.1PF，当然第一电容值、第二电容值和第三电容值也可以为其它数值，具体根据所调试的天线的频段进行选取。
此外，天线系统中常常还设有其它天线，如GPS天线、WIFI2.4天线，这些天线也会设置在顶部边框11附近，为了防止这些天线与分集天线发生互相干扰，相较于第二端112，GPS天线、WIFI2.4天线更靠近第一端111，即GPS天线、WIFI2.4天线与分集天线分别设置于顶部边框11的两端，以尽可能增加各天线之间的距离，在空间上更好地隔离GPS天线、WIFI2.4天线和分集天线。
为了更好地隔离GPS天线、WIFI2.4天线与分集天线，以便于减小各天线之间的相互影响，主板20上还设置有第三接地点24和第四接地点25，如图2所示，第三接地点24和第四接地点25均与顶部边框11连接，且第三接地点24和第四接地点25与顶部边框11的连接处，位于第一接地点22与顶部边框11的连接处远离第二接地点23与顶部边框的11连接处的一侧，即第三接地点24、第四接地点25与顶部边框11的连接处均位于第一端111与第一接地点22之间。
通常，主板20上还设有多个中部背壳接地点26，各中部背壳接地点26均与中部背壳13连接，以保证金属壳体10接地的良好性，尽量减少其它不需要的谐振的产生。其中，中部背壳接地点26可以设有一个或者多个，优选地设有多个，如图2所示，主板20上设有四个中部背壳接地点26，该四个中部背壳接地点26位于中部背壳13靠近顶部边框11的一侧，且各中部背壳接地点26沿顶部边框11所在的方向间隔设置，当然，中部背壳接地点26也可以设有两个、三个、五个或者更多个，其位置也可以位于中部背壳13上靠近底部边框的一侧，或者其它区域。
上述各实施例中，对于馈电点21与天线单元30的连接，第一接地点22和第二接地点23、第三接地点24、第四接地点25与顶部边框11的连接，以及中部背壳接地点26与中部背壳13的连接，可以直接连接，也可以通过过渡件如弹脚进行连接，由于天线单元30、主板20以及金属壳体10存在加工误差以及在装配时也会存在装配误差，为了补偿这些误差，保证各处连接的可靠性，天线系统还包括弹脚50，如图2所示，馈电点21通过弹脚50与天线单元30连接，第一接地点22和第二接地点23、第三接地点24、第四接地点25与顶部边框11通过弹脚50的连接，中部背壳接地点26与中部背壳13通过弹脚50连接。
采用上述天线系统得到的回波损耗图如图4所示，辐射效率图如图5所示。
此外，本发明还提供了一种该移动终端，如手机，移动终端包括如上任一项所述的天线系统。
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，其特征在于，包括金属壳体、主板、天线单元以及调谐开关，
所述金属壳体包括顶部边框，底部边框以及分别与顶部边框，底部边框设有断缝的中部背壳，所述顶部边框或者底部边框通过一连接筋与所述中部背壳连接；
所述主板设置有馈电点、第一接地点以及第二接地点，所述馈电点与所述天线单元连接，所述第一接地点与所述顶部边框连接，所述第二接地点通过所述调谐开关与所述顶部边框连接；
所述天线单元至少部分与所述顶部边框相对且间隔设置，以使所述顶部边框与所述天线单元耦合形成第一天线、第二天线以及第三天线。
2.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述顶部边框包括第一端和第二端，所述顶部边框上与所述第一接地点的连接处为第一位置，所述顶部边框上与所述第二接地点的连接处为第二位置，所述第一端、所述第一位置、所述第二位置以及所述第二端依次设置；
所述第一天线的主辐射体包括所述顶部边框上位于所述第一位置与所述第二端之间的部分；
所述第二天线的主辐射体包括所述顶部边框上位于所述第二位置与所述第二端之间的部分；
所述第三天线的主辐射体包括所述顶部边框上位于所述第一位置与所述第二端之间的部分，以及所述天线单元。
3.根据权利要求1或2所述的天线系统，其特征在于，所述第一天线的工作频段为824～960MHZ；所述第二天线的工作频段为1710～2170MHZ；所述第三天线的工作频段为2300～2690MHZ。
4.根据权利要求3所述的天线系统，其特征在于，所述第一接地点具有多个工作位，在不同的所述工作位，所述第一接地点在所述顶部边框上的不同位置处与所述顶部边框连接，以形成不同的辐射体。
5.根据权利要求4所述的天线系统，其特征在于，所述调谐开关包括可调电容件，且所述调谐开关具有断路状态和电容接入状态，
当所述调谐开关处于断路状态时，所述第二接地点与所述顶部边框断开；
当所述调谐开关处于电容接入状态时，所述第二接地点通过所述可调电容件与所述顶部边框连接。
6.根据权利要求3所述的天线系统，其特征在于，所述天线单元与所述顶部边框相对的部分的轮廓与所述顶部边框的轮廓一致。
7.根据权利要求5所述的天线系统，其特征在于，所述主板上还设置有第三接地点和第四接地点，所述第三接地点和所述第四接地点均与所述顶部边框连接，且所述第三接地点和所述第四接地点与所述顶部边框的连接处，位于所述第一接地点与所述顶部边框的连接处远离所述第二接地点与所述顶部边框的连接处的一侧。
8.根据权利要求7所述的天线系统，其特征在于，所述主板上还设有多个中部背壳接地点，各所述中部背壳接地点均与所述中部背壳连接。
9.根据权利要求3所述的天线系统，其特征在于，还包括弹脚，所述馈电点通过所述弹脚与所述天线单元连接。
10.一种该移动终端，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的天线系统。
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