CN107453056B - 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。天线系统包括背壳、金属中框、主板、第一调谐开关，金属中框包括侧边框和底框，底框上设有第一断缝和第二断缝；沿侧边框的延伸方向，背壳与底框之间设置有第三断缝，且第三断缝的两端分别与第一断缝和第二断缝连通；主板上设有馈电点、第一接地点以及第二接地点，馈电点连接于底框的第一位置处；第一接地点连接于底框的第二位置处；第二接地点通过第一调谐开关连接于底框的第三位置处以形成第一天线、第二天线和第三天线。本发明较三段式结构断缝的面积大幅减小，且仅有底框的小部分分割出来，能够提高壳体的整体结构强度，且能够增加外观的质感。

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，通常壳体上设置断缝，一般地，断缝沿手机的宽度方向贯通壳体，将壳体分成顶部、中部以及底部的三段式结构，然后再通过塑胶结构填充断缝。显然，这种全金属的壳体的断缝面积较大，影响整个壳体的结构强度，以及外观的质感。
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，包括背壳、沿所述背壳的周向环绕连接于所述背壳的金属中框、主板、第一调谐开关，
所述金属中框包括相对设置的两个侧边框，和连接两个所述侧边框的底框，所述底框上设有第一断缝和第二断缝；沿所述侧边框的延伸方向，所述背壳与所述底框之间设置有第三断缝，且所述第三断缝的两端分别与所述第一断缝和所述第二断缝连通；
所述主板上设有馈电点、第一接地点以及第二接地点，所述馈电点连接于所述底框的第一位置处；所述第一接地点连接于所述底框的第二位置处；所述第二接地点通过所述第一调谐开关连接于所述底框的第三位置处；所述第一位置、所述第二位置以及所述第三位置均位于所述第一断缝与所述第二断缝之间，且所述第二位置位于所述第一位置与所述第三位置之间，以形成第一天线、第二天线和第三天线。
优选地，所述第一调谐开关具有接通状态、断开状态、电感接入状态以及电容接入状态；
当所述第一调谐开关处于接通状态时，所述第二接地点与所述底框连接；
当所述第一调谐开关处于断开状态时，所述第二接地点与所述底框断开；
当所述第一调谐开关处于电感接入状态时，所述第二接地点通过电感件与所述金属中框连接；
当所述第一调谐开关处于电容接入状态时，所述第二接地点通过电容件与所述底框连接。
优选地，所述电容件为可调电容件。
优选地，还包括天线单元和第二调谐开关，所述天线单元通过所述第二调谐开关与所述底框连接，且所述第二调谐开关位于所述第二断缝远离所述第一断缝的一侧，以形成第四天线。
优选地，所述天线单元包括金属走线，所述金属走线与所述底框相对且间隔设置；所述金属走线的一端通过所述第二调谐开关与所述底框连接，另一端为自由端。
优选地，所述金属走线与所述底框上位于所述第二断缝的两侧的部分以及所述第二断缝均相对。
优选地，所述第二调谐开关具有接通状态和断开状态；
当所述第二调谐开关处于接通状态时，所述天线单元与所述底框连接，以使所述天线单元与所述底框耦合形成第四天线；
当所述第二调谐开关处于断开状态时，所述天线单元与所述底框断开。
优选地，所述第四天线的主辐射体包括所述天线单元，以及所述底框上位于所述第一位置远离所述第二位置一侧的部分。
优选地，所述第一天线、所述第二天线的主辐射体包括所述底框上位于所述第一位置远离所述第二断缝一侧的部分；
所述第三天线的主辐射体包括所述底框上位于所述第一位置远离所述第二位置的一侧的部分。
本发明的第二方面提供了一种通讯设备，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，将壳体分割为金属中框和背壳，仅在金属中框的底框以及底框与背壳之间的一部分开设断缝，仅设置一条连通的缝隙，即将壳体分割为一个较大的部分和较小的部分。显然，这种结构较三段式结构断缝的面积大幅减小，且仅有底框的小部分分割出来，能够提高壳体的整体结构强度，且能够增加外观的质感。
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结构示意图；
图2为本发明所提供的天线系统的一种具体实施例的局部结构示意图；
图3为本发明所提供的天线系统的一种具体实施例去掉背壳的背视图；
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天线效率图。
附图标记：
10-背壳；
20-金属中框；
21-侧边框；
22-底框；
221-第一断缝；
222-第二断缝；
223-第一位置；
224-第二位置；
225-第三位置；
23-顶框；
30-主板；
31-馈电点；
32-第一接地点；
33-第二接地点；
40-第一调谐开关；
50-第三断缝；
60-天线单元；
70-第二调谐开关。
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，可以用于移动终端，如手机。天线系统包括背壳10、主板30、第一调谐开关40、沿背壳10的周向环绕连接于背壳10的金属中框20。如图1所示，金属中框20包括相对设置的两个侧边框21，和连接两个侧边框21的底框22，金属中框20还包括与底框22相对的顶框23，即顶框23、一个侧边框21、底框22、另一个侧边框21首尾顺次连接形成金属中框20，背壳10设置于金属中框20沿厚度方向的一侧。底框22上设有第一断缝221和第二断缝222；沿侧边框21的延伸方向，背壳10与底框22之间设置有第三断缝50，且第三断缝50的两端分别与第一断缝221和第二断缝222连通，可以理解地，第一断缝221和第二断缝222将底框22分割为三段，且位于第一断缝221与第二断缝222之间的中间段与背壳10之间形成第三断缝50，位于中间段两侧的侧边段分别与同侧的侧边框21连接，从而使第一断缝221、第二断缝222以及第三断缝50形成类似于n型的缝隙，使整个壳体形成一个较大的部分(包括背壳10、顶框23、侧边框21以及侧边段)和一个较小的部分(包括中间段)。
主板30上设有馈电点31、第一接地点32以及第二接地点33，馈电点31连接于底框22的第一位置223处；第一接地点32连接于底框22的第二位置224处；第二接地点33通过第一调谐开关40连接于底框22的第三位置225处。其中，第一位置223、第二位置224以及第三位置225均位于第一断缝221与第二断缝222之间，且第二位置224位于第一位置223与第三位置225之间，以形成第一天线、第二天线和第三天线。
采用上述天线系统，将壳体分割为金属中框20与背壳10，仅在金属中框20的底框22以及底框22与背壳10之间的一部分开设断缝，仅设置一条连通的缝隙，即将壳体分割为一个较大的部分和较小的部分，显然，这种结构较三段式结构断缝的面积大幅减小，且仅有底框22的小部分分割出来，对于壳体的整体结构强度影响较小，能够提高壳体的整体结构强度，且能够增加外观的质感。
第一调谐开关40具有接通状态、断开状态、电感接入状态以及电容接入状态；当第一调谐开关处于接通状态时，第二接地点33与底框22连接，具体地，第二接地点33与中间段电连接；当第一调谐开关40处于断开状态时，第二接地点33与底框22断开，具体地，第二接地点33与中间段断开；当第一调谐开关40处于电感接入状态时，第二接地点33通过电感件与底框22连接，具体地，第二接地点33通过电感件与中间段电连接，其中，电感件的电感值可以为3NH；当第一调谐开关40处于电容接入状态时，第二接地点33通过电容件与底框22连接，具体地，第二接地点33通过电容件与中间段电连接。采用上述调谐开关能够通过控制第一调谐开关40的不同状态，对第一天线、第二天线的频带带宽进行调节，以便于天线系统的调试，而不需要更换不同的接入器件或者主板。
需要说明的是，上述电容件可以为可调电容件，也可以包括多个不同电容值的电容件，优选地，电容件为可调电容件，以进一步方便天线系统的调试。不论电容件为可调电容件，还是为包括多个不同电容值的电容件，其电容件的电容值可以选为0.8pf、1.2pf等。
在上述天线系统中，底框22上位于第一位置223远离第二断缝222一侧的部分，以及该部分与背壳10之间相互耦合，共同产生了一次谐波以及高次谐波，一次谐波的谐振频率位于第一天线的工作频段范围内，高次谐波的谐振频率位于第二天线的工作频段范围内，也就是说，第一天线、第二天线的主辐射体包括底框22上位于第一位置223远离第二断缝222一侧的部分，即第一天线、第二天线的主辐射体包括中间段上位于第一位置223与第一断缝221的部分，和靠近第一断缝221的侧边段。其中，第一天线的工作频段为824～960MHZ，第二天线的工作频段为1710～2170MHZ。
底框22上位于第一位置223远离第二位置222的一侧的部分，以及该部分与背壳10之间相互耦合，共同产生了高频谐波，高频谐波的谐振频率位于第三天线的工作频段范围内，也就是说，第三天线的主辐射体包括底框22上位于第一位置223远离第二位置224的一侧的部分，即第三天线的主辐射体包括中间段上位于第一位置223与第二断缝222的部分，以及靠近第二断缝222的侧边段。其中，第三天线的工作频段为2300～2690MHZ。
进一步地，如图1-3所示，天线系统还包括天线单元60和第二调谐开关70，天线单元60通过第二调谐开关70与底框22连接，且第二调谐开关70位于第二断缝222远离第一断缝221的一侧，增加天线单元60以及第二调谐开关70，通过第二调谐开关60可以使天线单元60与侧边段电连接，从而使天线单元60作为寄生天线，和中间段上位于第一位置223与第二断缝222之间的部分进行耦合，以形成第四天线，进而增加天线系统的频段。
具体地，天线单元包括金属走线，金属走线可以为FPC(Flexible PrintedCircuit，柔性电路板)，也可以通过LDS(Laser Direct Structuring激光直接成型技术)工艺直接形成。金属走线与底框22相对且间隔设置；金属走线的一端通过第二调谐开关70与底框22连接，另一端为自由端，可选地，金属走线与底框22平行设置。
第二调谐开关70具有接通状态和断开状态；当第二调谐开关处于接通状态时，天线单元60与底框22连接，以使天线单元60与底框22耦合形成第四天线；当第二调谐开关70处于断开状态时，天线单元60与底框22断开，也就是说，可以根据需要，通过调节第二调谐开关70的状态，能够实现天线单元60与底框22的接通或者断开，从而控制是否产生第四天线。
为了保证第四天线的电长度，金属走线与底框22上位于第二断缝222的两侧的部分以及第二断缝222均相对，也就是说，金属走线自靠近第二断缝222一侧的侧边段经第二断缝222延伸至中间段，以保证天线单元60与侧边段的耦合。
在增加了天线单元60后，底框22上位于第一位置223远离第二位置224一侧的部分，与天线单元60相互耦合产生3.5G谐波，该谐波的谐振频率位于第四天线的工作频段范围内，也就是说，第四天线的主辐射体包括天线单元60，以及底框22上位于第一位置223远离第二位置224一侧的部分，即第四天线的主辐射体包括天线单元60、中间段上位于第一位置223与第二断缝222之间的部分，以及靠近第二断缝222的侧边段。其中，第四天线的工作频段为3400～3800MHZ，能够适应5G的发展要求。
在同时设置第一调谐开关40和第二调谐开关60时，通过设置第一调谐开关40、第二调谐开关60的不同状态，天线系统的回波损耗图见图4，辐射效率图见图5，其中，图4中，S1曲线为第二调谐开关60处于接通状态，且第一调谐开关40为断开状态时的天线系统的回波损耗曲线；S2曲线为第二调谐开关60处于断开状态，且第一调谐开关40为电感接入状态时的天线系统的回波损耗曲线；S3曲线为第二调谐开关60、第一调谐开关40均为断开状态时的回波损耗曲线；S4曲线为第二调谐开关60处于断开状态，且第一调谐开关40处于电容值为1.2pf的电容件接入状态时的天线系统的回波损耗曲线；S5曲线为第二调谐开关60处于断开状态，且第一调谐开关40处于电容值为0.8pf的电容件接入状态时的天线系统的回波损耗曲线。图5中，switch1表示第二调谐开关60，switch2表示第一调谐开关40的状态，off表示断开状态，on表示接通状态。
此外，本发明还提供了一种通讯设备，如手机、平板电脑，该通讯设备包括如上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 (9)

1.一种天线系统，其特征在于，包括背壳、沿所述背壳的周向环绕连接于所述背壳的金属中框、主板、第一调谐开关，
所述金属中框包括相对设置的两个侧边框，和连接两个所述侧边框的底框，所述底框上设有第一断缝和第二断缝；沿所述侧边框的延伸方向，所述背壳与所述底框之间设置有第三断缝，且所述第三断缝的两端分别与所述第一断缝和所述第二断缝连通；
所述主板上设有馈电点、第一接地点以及第二接地点，所述馈电点连接于所述底框的第一位置处；所述第一接地点连接于所述底框的第二位置处；所述第二接地点通过所述第一调谐开关连接于所述底框的第三位置处；所述第一位置、所述第二位置以及所述第三位置均位于所述第一断缝与所述第二断缝之间，且所述第二位置位于所述第一位置与所述第三位置之间，以形成第一天线、第二天线和第三天线；
其中，所述天线系统还包括天线单元和第二调谐开关，所述天线单元通过所述第二调谐开关与所述底框连接，且所述第二调谐开关位于所述第二断缝远离所述第一断缝的一侧，以形成第四天线。
2.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述第一调谐开关具有接通状态、断开状态、电感接入状态以及电容接入状态；
当所述第一调谐开关处于接通状态时，所述第二接地点与所述底框连接；
当所述第一调谐开关处于断开状态时，所述第二接地点与所述底框断开；
当所述第一调谐开关处于电感接入状态时，所述第二接地点通过电感件与所述金属中框连接；
当所述第一调谐开关处于电容接入状态时，所述第二接地点通过电容件与所述底框连接。
3.根据权利要求2所述的天线系统，其特征在于，所述电容件为可调电容件。
4.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述天线单元包括金属走线，所述金属走线与所述底框相对且间隔设置；所述金属走线的一端通过所述第二调谐开关与所述底框连接，另一端为自由端。
5.根据权利要求4所述的天线系统，其特征在于，所述金属走线与所述底框上位于所述第二断缝的两侧的部分以及所述第二断缝均相对。
6.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述第二调谐开关具有接通状态和断开状态；
当所述第二调谐开关处于接通状态时，所述天线单元与所述底框连接，以使所述天线单元与所述底框耦合形成第四天线；
当所述第二调谐开关处于断开状态时，所述天线单元与所述底框断开。
7.根据权利要求6所述的天线系统，其特征在于，所述第四天线的主辐射体包括所述天线单元，以及所述底框上位于所述第一位置远离所述第二位置一侧的部分。
8.根据权利要求1-7任一项所述的天线系统，其特征在于，所述第一天线、所述第二天线的主辐射体包括所述底框上位于所述第一位置远离所述第二断缝一侧的部分；
所述第三天线的主辐射体包括所述底框上位于所述第一位置远离所述第二位置的一侧的部分。
9.一种通讯设备，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的天线系统。
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