CN107645043A - 天线结构及具有该天线结构的无线通信装置 - Google Patents

Abstract

一种天线结构，包括金属件、第一馈入部第一匹配电路及第二匹配电路，金属件包括金属前框、金属背板及金属边框，金属边框夹设于金属前框与金属背板之间，金属边框上开设开槽，金属前框上开设第一断点及第二断点，第一断点及第二断点分别靠近所述开槽的两个末端设置，第一断点及第二断点与所述开槽连通并延伸至隔断所述金属前框，位于第一断点与第二断点之间的金属前框形成第一辐射段，第一匹配电路包括提取器，第一馈入部一端电连接至第一辐射段，另一端通过提取器连接至第一馈入源及第二馈入源，第二匹配电路包括第三电感及第三电容，第一辐射段靠近第二断点的一端通过第三电感及第三电容连接至地。

Description

天线结构及具有该天线结构的无线通信装置

技术领域

本发明涉及一种天线结构及具有该天线结构的无线通信装置。

背景技术

随着无线通信技术的进步，无线通信装置不断朝向轻薄趋势发展，消费者对于产品外观的要求也越来越高。由于金属壳体在外观、机构强度、散热效果等方面具有优势，因此越来越多的厂商设计出具有金属壳体，例如金属背板的无线通信装置来满足消费者的需求。但是，金属壳体容易干扰遮蔽设置在其内的天线所辐射的信号，不容易达到宽频设计，导致内置天线的辐射性能不佳。再者，所述金属背板上通常还设置有开槽及断点，如此将影响金属背板的完整性和美观性。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种天线结构及具有该天线结构的无线通信装置。

一种天线结构，包括金属件、第一馈入部第一匹配电路及第二匹配电路，金属件包括金属前框、金属背板及金属边框，金属边框夹设于金属前框与金属背板之间，金属边框上开设开槽，金属前框上开设第一断点及第二断点，第一断点及第二断点分别靠近所述开槽的两个末端设置，第一断点及第二断点与所述开槽连通并延伸至隔断所述金属前框，位于第一断点与第二断点之间的金属前框形成第一辐射段，第一匹配电路包括提取器，第一馈入部一端电连接至第一辐射段，另一端通过提取器连接至第一馈入源及第二馈入源，第二匹配电路包括第三电感及第三电容，第一辐射段靠近第二断点的一端通过第三电感及第三电容连接至地。

所述天线结构通过设置所述金属件，且所述金属件上的开槽及断点均设置于所述金属前框及金属边框上，并未设置于所述金属背板上，使得所述金属背板构成全金属结构，即所述金属背板上并没有绝缘的开槽、断线或断点，使得所述金属背板可避免由于开槽、断线或断点的设置而影响金属背板的完整性和美观性。

附图说明

图1为本发明第一实施例的天线结构应用至无线通信装置的示意图。

图2为图1所示天线结构的组装示意图。

图3为图1所示无线通信装置另一角度下的组装示意图。

图4为图2所示天线结构工作时的电流走向图。

图5为本发明第一实施例的天线结构中第一匹配电路的电路图。

图6为本发明第一实施例的天线结构中第二匹配电路的电路图。

图7为图2所示天线结构第一辐射段、第三辐射段及第一辐射体工作时的回波损耗(Return Loss)曲线图。

图8为图2所示天线结构的第一辐射段、第三辐射段、第一辐射体及通过所述提取器工作时的回波损耗(Return Loss)曲线图。

图9为图2所示天线结构的第二辐射段工作时的回波损耗(Return Loss)曲线图。

图10为图2所示天线结构的第二辐射体工作时的回波损耗(Return Loss)曲线图。

图11为图2所示天线结构的第一辐射段、第三辐射段及第一辐射体工作时的效率曲线图。

图12为图2所示天线结构的第二辐射段工作时的效率曲线图。

图13为图2所示天线结构的第二辐射体工作时的效率曲线图。

图14为图2所示天线结构通过切换开关S切换至不同的第四电感L41、L42…L48时的回波损耗(Return Loss)曲线图。

图15为本发明第二实施例的天线结构应用至无线通信装置的示意图。

图16为图15所示天线结构的组装示意图。

图17为图15所示无线通信装置另一角度下的组装示意图。

图18为图16所示天线结构工作时的电流走向图。

图19为本发明第二实施例的天线结构中第一匹配电路的电路图。

图20为本发明第二实施例的天线结构中第二匹配电路的电路图。

图21为图16所示天线结构工作时的回波损耗(Return Loss)曲线图。

图22为图16所示天线结构工作时的效率曲线图。

图23为图16所示天线结构通过切换开关切换至不同的第四电感时的回波损耗(Return Loss)曲线图。

图24为图16所示天线结构的第二匹配电路搭配不同电容值的第二电容时的回波损耗(Return Loss)曲线图。

主要元件符号说明

实施例1

天线结构 100

金属件 11

金属前框 111

金属背板 112

金属边框 113

容置空间 114

顶部 115

第一侧部 116

第二侧部 117

开槽 118

第一断点 1112

第二断点 1114

第三断点 1116

第四断点 1118

第一辐射段 22

第二辐射段 24

第三辐射段 26

金属长臂 A1

金属短臂 A2

第一馈入部 12

第一接地部 13

第一辐射体 14

第一臂 142

第二臂 144

第三臂 146

第二馈入部 15

第二接地部 16

第二辐射体 17

第三馈入部 18

第三接地部 19

第一匹配电路 27

第一馈入源 271

第二馈入源 272

提取器 273

第一电感 L1

第一电容 C1

第二电感 L12

第二电容 C12

第二匹配电路 28

第三电感 L3

第三电容 C3

切换开关 S

第四电感 L41、L42…L48

第五电感 L5

无线通信装置 200

显示单元 201

后置双镜头 202

受话器 203

开孔 204、205

前置镜头 207

电路板 210

实施例2

天线结构 500

金属件 51

金属前框 511

金属背板 512

金属边框 513

容置空间 514

底部 515

第一侧部 516

第二侧部 517

开槽 518

第一断点 5112

第二断点 5114

第三断点 5116

第四断点 5118

第一辐射段 62

金属长臂 B1

金属短臂 B2

第二辐射段 64

第三辐射段 66

馈入源 68

馈入部 52

第一接地部 53

辐射体 54

第一臂 542

第二臂 544

第三臂 546

第二接地部 55

第三接地部 56

第一匹配电路 57

第一电容 C1

第一电感 L1

第二电感 L2

第二匹配电路 58

第三电感 L3

第二电容 C2

切换开关 S

第四电感 L41、L42…L48

第五电感 L5

无线通信装置 600

显示单元 601

耳机插座 602

USB连接器 603

扬声器 604

电路板 610

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

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做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。

需要说明的是，当一个元件被称为“电连接”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“电连接”另一个元件，它可以是接触连接，例如，可以是导线连接的方式，也可以是非接触式连接，例如，可以是非接触式耦合的方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

请参阅图1，本发明第一较佳实施方式提供一种天线结构100，其可应用于移动电话、个人数字助理等无线通信装置200中，用以发射、接收无线电波以传递、交换无线信号。

请一并参阅图1及图2，所述天线结构100包括金属件11、第一馈入部12、第一接地部13、第一辐射体14、第二馈入部15、第二接地部16、第二辐射体17、第三馈入部18、第三接地部19、第一匹配电路27(参图5)及第二匹配电路28(参图6)。

所述金属件11可以为所述无线通信装置200的外壳。所述金属件11包括金属前框111、金属背板112及金属边框113。所述金属前框111、金属背板112及金属边框113可以是一体成型的。所述金属前框111、金属背板112以及金属边框113构成所述无线通信装置200的外壳。所述金属前框111上设置有一开口(图未标)，用于容置所述无线通信装置200的显示单元201。可以理解，所述显示单元201具有一显示平面，该显示平面裸露于该开口，且该显示平面与所述金属背板112大致平行设置。

所述金属背板112与所述金属前框111相对设置。所述金属背板112与金属边框113直接连接。所述金属背板112与金属边框113之间没有空隙。所述金属背板112为一体成型的单一金属片，所述金属背板112为显露后置双镜头202与受话器203等元件而设置开孔204、205，所述金属背板112上并没有设置任何用于分割所述金属背板112的绝缘的开槽、断线或断点(请参图2)。所述金属背板112可作为所述天线结构100的地。

请一并参阅图3，所述金属边框113夹设于所述金属前框111与所述金属背板112之间，且分别环绕所述金属前框111及所述金属背板112的周缘设置，以与所述显示单元201、所述金属前框111以及金属背板112共同围成一容置空间114。所述容置空间114用以容置所述无线通信装置200的电路板210、处理单元等电子元件或电路模块于其内。本实施例中，所述电子元件至少包括所述后置双镜头202、所述受话器203及前置镜头207，所述后置双镜头202、所述受话器203及前置镜头207并排且间隔设置于所述无线通信装置200的电路板210。所述后置双镜头202、所述受话器203及前置镜头207靠近所述金属边框113。

所述金属边框113至少包括顶部115、第一侧部116以及第二侧部117。所述顶部115连接所述金属前框111与所述金属背板112。所述第一侧部116与所述第二侧部117相对设置，两者分别设置于所述顶部115的两端，优选垂直设置于所述顶部115的两端。所述第一侧部116与所述第二侧部117亦连接所述金属前框111与所述金属背板112。所述金属边框113上还开设有开槽118。在本实施例中，所述开槽118布设于所述顶部115上，且分别延伸至所述第一侧部116及第二侧部117。可以理解，在其他实施例中，所述开槽118也可仅设置于所述顶部115，而未延伸至所述第一侧部116及第二侧部117中的任何一个，或者所述开槽118设置于所述顶部115，且仅沿延伸至所述第一侧部116及第二侧部117中的其中之一。

所述金属前框111的顶边间隔开设有第一断点1112及第二断点1114，两侧边靠近该顶边分别开设有一第三断点1116及一第四断点1118。所述第三断点1116及第四断点1118分别位于所述开槽118的相对两个末端。所述断点1112、1114、1116、1118与所述开槽118连通，并延伸至隔断所述金属前框111。所述四个断点自金属前框111划分出三部分，这三部分至少包括第一辐射段22、第二辐射段24及第三辐射段26。在本实施例中，所述第一断点1112及第二断点1114分别设置于金属前框111的顶边的相对两端靠近拐角处，第一辐射段22位于第一断点1112与第二断点1114之间；所述第二辐射段24位于第一断点1112与第三断点1116之间，第二辐射段24由金属前框111的顶边延伸至侧边，且延伸经过该金属前框111的一圆弧形拐角；所述第三辐射段26位于第二断点1114与第四断点1118之间，第三辐射段26由金属前框111的顶边延伸至另一侧边，且延伸经过该金属前框111的另一圆弧形拐角。另外，所述开槽118及所述断点1112、1114、1116、1118内均填充有绝缘材料(例如塑胶、橡胶、玻璃、木材、陶瓷等，但不以此为限)，进而区隔所述第一辐射段22、第二辐射段24、第三辐射段26与所述金属件11的其余部分。

可以理解，所述金属前框111上半部除了所述断点以外没有再设置其他绝缘的开槽、断线或断点，因此所述金属前框111的上半部就只有四个断点1112、1114、1116、1118，没有其他断点。

所述第一馈入部12一端连接至所述第一辐射段22较为靠近第二断点1114的一端，所述第一馈入部12另一端通过所述第一匹配电路27电性连接至馈入源，从而第一馈入部12为所述第一辐射段22馈入电流。本实施例中，从第一馈入部12馈入电流后，所述电流在第一辐射段22分别向该第一断点1112和第二断点1114传送，从而使得第一辐射段22以该第一馈入部12为分隔点分为相向该第一断点1112的金属长臂A1及相向该第二断点1114的金属短臂A2。所述第一接地部13一端连接至所述第一辐射段22较为靠近第一断点1112的一端，另一端通过一第五电感L5连接至接地面(请参图4)，即接地。所述第一馈入部12及第一接地部13均大致呈L形金属片体。在本实施例中，所述第一馈入部12接入的位置并非对应到第一辐射段22的中间，因此所述金属长臂A1的长度大于金属短臂A2的长度。

请参阅图5，所述第一匹配电路27设置于电路板210上。所述第一匹配电路27一端电性连接至所述第一馈入部12，另一端连接至一第一馈入源271及第二馈入源272。所述第一匹配电路27包括提取器273、第一电感L1、第一电容C1、第二电感L12及第二电容C12。所述第一馈入部12通过所述第一电感L1连接至接地面。所述提取器273一端通过所述第一电容C1电性连接至第一馈入部12与第一电感L1之间，另一端依次通过所述第二电感L12及第二电容C12连接至接地面。所述第一馈入源271电性连接至所述提取器273与第二电感L12之间，所述第二馈入源272电性连接至所述第二电感L12与第二电容C12之间。本实施例中，所述第一馈入源271为分集馈入源，所述第二馈入源272为GPS馈入源。所述金属长臂A1、第一馈入部12、第一匹配电路27及第一接地部13激发一第一模态以产生第一频段的辐射信号。本实施例中，所述第一模态为LTE-A高频模态，所述第一频段为2300-2690MHz频段。

所述第一辐射体14连接所述金属短臂A2及第三辐射段26。所述第一辐射体14包括依次连接的第一臂142、第二臂144及第三臂146。所述第一臂142大致呈U形金属片体，其跨越所述第二断点1114且两端分别连接至所述金属短臂A2及所述第三辐射段26分别位于第二断点1114的两侧。所述第二臂144大致呈矩形金属片体，其一端连接至所述第一臂142，并相向所述第三辐射段26延伸。所述第三臂146大致呈L形金属片体，其一端连接至所述第二臂144，另一端连接至所述第三辐射段26。

请参阅图6，所述第二匹配电路28设置于电路板210上。所述第二匹配电路28一端电性连接至所述第一辐射体14的第一臂142，另一端连接至接地面。所述第二匹配电路28包括第三电感L3、第三电容C3、切换开关S及若干个第四电感L41、L42…L48。所述第三电感L3一端电性连接至所述第一臂142，另一端通过所述第三电容C3连接至接地面。所述切换开关S一端电性连接至所述第三电感L3与第三电容C3之间，另一端选择性地电性连接至所述若干个第四电感L41、L42…L48之一的一端。所述第四电感L41、L42…L48的另一端均连接至接地面。所述第一匹配电路27、第一馈入部12、金属短臂A2、第一辐射体14的第一臂142及第二匹配电路28的第三电感L3及第三电容C3激发一第二模态以产生第二频段的辐射信号；所述第一匹配电路27、第一馈入部12、金属短臂A2、第三辐射段26、第一辐射体14及第二匹配电路28的第三电感L3及切换连接的第四电感L41、L42…L48之一激发一第三模态以产生第三频段的辐射信号。本实施例中，所述第二模态为LTE-A中频模态及GPS模态，所述第二频段为1805-2170MHz频段；所述第三模态为LTE-A低频模态，所述第三频段为704-960MHz频段。通过控制所述切换开关S的切换，可使得所述金属短臂A2、第三辐射段26及第一辐射体14切换至不同的第四电感L41、L42…L48。由于每一个第四电感L41、L42…L48具有不同的阻抗，因此通过所述切换开关S的切换，可调整所述第三模态的频段。所述的调整频段就是使该频段往低频偏移或往高频偏移。从而，第一匹配电路27、第一馈入部12、金属短臂A2、第一辐射体14的第一臂142及第三电感L3、第三电容C3通过从分集馈入源271及GPS馈入源272馈入电流整合了分集天线及GPS天线的功能。

所述第二馈入部15及第二接地部16均大致呈L形金属片体，两者间隔并排连接于所述第二辐射段24靠近所述第一断点1112的一端。所述第二馈入部15电性连接于一WiFi2.4G馈入源与所述第二辐射段24之间。所述第二接地部16电性连接于所述第二辐射段24与接地面之间。所述第二馈入部15、第二辐射段24及第二接地部16激发一第四模态以产生第四频段的辐射信号。本实施例中，所述第四模态为WiFi 2.4G模态，所述第四频段为2400-2500MHz频段。

所述第二辐射体17大致呈L形金属片体。所述第三馈入部18及第三接地部19均大致呈L形金属片体，两者间隔并排垂直连接于第二辐射体17的一端。所述第二辐射体17设置于所述受话器203、前置镜头207及金属长臂A1包围的空间里。所述第三馈入部18电性连接于一WiFi 5G馈入源与所述第二辐射体17之间。所述第三馈入部18、第二辐射体17及第三接地部19激发一第五模态以产生第五频段的辐射信号。本实施例中，所述第五模态为WiFi 5G模态，所述第五频段为5150-5825MHz频段。

所述接地面可以是所述金属背板112。或者，在所述显示单元201朝向金属背板112那一边可设置一个用于屏蔽电磁干扰的遮罩(shielding mask)或支撑所述显示单元201的中框。所述遮罩或中框以金属材料制作。所述接地面也可以是所述遮罩或中框。或者，可将所述金属背板112连接所述遮罩或中框以组成更大的接地面。所述接地面是所述天线结构100的地。也就是说，所述的每一个接地部与接地点均直接连接或间接连接所述接地面。所述每一馈入部均直接连接或间接连接至所述电路板210上的馈入源。

本实施例中，为得到较佳的天线特性，所述无线通信装置200的厚度可设置为7.43毫米。所述开槽118的宽度可设置为3-4.5毫米。优选地，所述开槽118的宽度可设置3.5毫米，也即所述第一辐射段22、第二辐射段24及第三辐射段26距离金属背板112设置为3.5毫米，以使得第一辐射段22、第二辐射段24及第三辐射段26远离所述金属背板112，以提升所述辐射段的天线效率。所述断点1112、1114、1116、1118的宽度可设置为1.5-2.5毫米。优选地，所述断点1112、1114、1116、1118的宽度设置为2毫米，以在不影响所述天线结构100的整体外观的情况下进一步提升所述辐射段的天线效率。

本实施例中，所述第二辐射体17间隔设置于所述前置镜头207于受话器203之间。所述第一接地部13间隔设置于所述前置镜头207的一侧。所述第一馈入部12间隔设置于所述后置双镜头202与受话器203之间。所述第一辐射体14间隔设置于所述后置双镜头202远离所述第一馈入部12的一侧。

图4为所述天线结构100工作时的电流走向示意图。当电流自所述第一馈入部12进入所述第一辐射段22后，分别向两侧方向流动，其中一个方向为流经所述金属长臂A1，并流向所述第一断点1112(参路径P1)，电流路径P1激发出所述LTE-A高频模态。电流自所述第一馈入部12进入所述第一辐射段22后，另一个方向为流经所述金属短臂A2，流向所述第二断点1114，并流向所述第一辐射体14的第一臂142及所述第二匹配电路28的第三电感L3及第三电容C3(参路径P2)，电流路径P2激发出所述LTE-A中频模态及GPS模态。电流自所述第一馈入部12进入所述第一辐射段22后，另一个方向为流经所述金属短臂A2，并流经第一辐射体14及第三辐射段26，流向所述第三断点1116，同时电流还流向所述第二匹配电路28的第三电感L3、切换开关S及若干个第四电容L41、L42…L48之一(参路径P3)，电流路径P3激发出所述LTE-A低频模态。当电流自所述第二馈入部15进入所述第二辐射段24后，流经所述第二辐射段24及第二接地部16并流向所述第三断点1116(参路径P4)，进而激发出所述WiFi2.4G模态。当电流自所述第三馈入部18进入所述第二辐射体17及第三接地部19(参路径P5)，进而激发出所述WiFi 5G模态。

图7为所述天线结构100的第一辐射段22、第三辐射段26及第一辐射体14工作时的回波损耗(Return Loss)曲线图。其中，曲线71部分产生所述LTE-A低频频段，曲线72部分产生LTE-A中频1800频段及曲线73部分产生LTE-A高频2500频段。

图8为所述天线结构100的第一辐射段22、第三辐射段26、第一辐射体14及通过所述提取器273工作时的GPS回波损耗(Return Loss)曲线图。其中，所述天线结构100通过所述第一匹配电路27的提取器273呈现的GPS返回损失可达到15分贝以上的效果。

图9为所述天线结构100的第二辐射段24工作时的回波损耗(Return Loss)曲线图。其中，曲线S91为第二辐射段24工作于WiFi 2.4G频段(2400-2484MHz)时的回波损耗值。

图10为所述天线结构100的第二辐射体17工作时的回波损耗(Return Loss)曲线图。其中，曲线S101为第二辐射体17工作于WiFi 5G频段(5150-5850MHz)时的回波损耗值。

图11为所述天线结构100的第一辐射段22、第三辐射段26及第一辐射体14工作时的效率曲线图。其中，虚线为辐射效率，实线为总辐射效率。LET-A低频可维持在-7分贝至-5分贝的效率，LET-A中频及高频可达到-6分贝至-2.5分贝的效率。

图12为所述天线结构100的第二辐射段24工作时的效率曲线图。其中，虚线为辐射效率，实线为总辐射效率。WiFi 2.4G频段可维持在-3分贝以上的效率。

图13为所述天线结构100的第二辐射体17工作时的效率曲线图。其中，虚线为辐射效率，实线为总辐射效率。WiFi 5G频段可维持在-4分贝以上的效率。

图14为所述天线结构100通过切换开关S切换至不同的第四电感L41、L42…L48时的回波损耗(Return Loss)曲线图。其中，曲线S141为切换开关S连接至第四电感L41时天线结构100的回波损耗值；曲线S142为切换开关S连接至第四电感L42时天线结构100的回波损耗值；曲线S145为切换开关S连接至第四电感L45(图未示)时天线结构100的回波损耗值；曲线S148为切换开关S连接至第四电感L48时天线结构100的回波损耗值。

显然，从图7至图14可知，所述天线结构100可工作于相应的低频频段(704-960MHz)、中频频段(1805-2170MHz)、高频频段(2300-2690MHz)。另外，所述天线结构100还可工作于GPS频段(1575MHz)、WiFi 2.4G频段(2400-2500MHz)以及WiFi 5G频段(5150-5825MHz)，即涵盖至LTE-A低、中、高频，频率范围较广，且当所述天线结构100工作于上述频段时，其工作频率均可满足天线工作设计要求，并具有较佳的辐射效率。

所述天线结构100通过设置所述金属件11，且所述金属件11上的开槽及断点均设置于所述金属前框111及金属边框113上，并未设置于所述金属背板112上，使得所述金属背板112构成全金属结构，即所述金属背板112上并没有绝缘的开槽、断线或断点，使得所述金属背板112可避免由于开槽、断线或断点的设置而影响金属背板112的完整性和美观性。

实施例2

请参阅图15，本发明第二较佳实施方式提供一种天线结构500，其可应用于移动电话、个人数字助理等无线通信装置600中，用以发射、接收无线电波以传递、交换无线信号。

请一并参阅图15及图16，所述天线结构500包括金属件51、馈入部52、第一接地部53、辐射体54、第二接地部55、第三接地部56(参图18)、第一匹配电路57(参图18)及第二匹配电路58(参图18)。

所述金属件51可以为所述无线通信装置600的外壳。所述金属件51包括金属前框511、金属背板512及金属边框513。所述金属前框511、金属背板512及金属边框513可以是一体成型的。所述金属前框511、金属背板512以及金属边框513构成所述无线通信装置600的外壳。所述金属前框511上设置有一开口(图未标)，用于容置所述无线通信装置600的显示单元601。可以理解，所述显示单元601具有一显示平面，该显示平面裸露于该开口，且该显示平面与所述金属背板512大致平行设置。

请一并参阅图17，所述金属背板512与所述金属前框511相对设置。所述金属背板512与金属边框513直接连接。所述金属背板512与金属边框513之间没有空隙。所述金属背板512为一体成型的单一金属片，所述金属背板512为显露后置双镜头与受话器等元件而设置开孔604、605，所述金属背板512上并没有设置任何用于分割所述金属背板512的绝缘的开槽、断线或断点。所述金属背板512可作为所述天线结构500的地。

所述金属边框513夹设于所述金属前框511与所述金属背板512之间，且分别环绕所述金属前框511及所述金属背板512的周缘设置，以与所述显示单元601、所述金属前框511以及金属背板512共同围成一容置空间514。所述容置空间514用以容置所述无线通信装置600的电路板610、处理单元等电子元件或电路模块于其内。本实施例中，所述电子元件至少包括所述耳机插座602、USB连接器603及扬声器604。所述耳机插座602、USB连接器603及扬声器604并排且间隔设置于所述无线通信装置600的电路板610。所述耳机插座602、USB连接器603及扬声器604靠近所述金属边框513。

所述金属边框513至少包括底部515、第一侧部516以及第二侧部517。所述底部515连接所述金属前框511与所述金属背板512。所述第一侧部516与所述第二侧部517相对设置，两者分别设置于所述底部515的两端，优选垂直设置于所述底部515的两端。所述第一侧部516与所述第二侧部517亦连接所述金属前框511与所述金属背板512。所述金属边框513上还开设有开槽518。在本实施例中，所述开槽518布设于所述底部515上，且分别延伸至所述第一侧部516及第二侧部517。可以理解，在其他实施例中，所述开槽518也可仅设置于所述底部515，而未延伸至所述第一侧部516及第二侧部517中的任何一个，或者所述开槽518设置于所述底部515，且仅沿延伸至所述第一侧部516及第二侧部517中的其中之一。

所述金属前框511的底边对称开设有一第一断点5112及一第二断点5114，两侧边分别开设有一第三断点5116及一第四断点5118，所述第三断点5116及第四断点5118分别位于所述开槽518的相对两个末端。所述断点5112、5114、5116、5118与所述开槽518连通，并延伸至隔断所述金属前框511。所述四个断点自金属前框511划分出三部分，这三部分至少包括第一辐射段62、第二辐射段64及第三辐射段66。在本实施例中，所述第一断点5112及第二断点5114分别设置于金属前框511的底边的相对两端靠近拐角处，第一辐射段62位于第一断点5112与第二断点5114之间；所述第二辐射段64位于第一断点5112与第三断点5116之间，第二辐射段64由金属前框511的顶边延伸至侧边，且延伸经过该金属前框511的一圆弧形拐角；所述第三辐射段66位于第二断点5114与第四断点5118之间，第三辐射段66由金属前框511的顶边延伸至另一侧边，且延伸经过该金属前框511的另一圆弧形拐角。另外，所述开槽518及所述断点5112、5114、5116、5118内均填充有绝缘材料(例如塑胶、橡胶、玻璃、木材、陶瓷等，但不以此为限)，进而区隔所述第一辐射段62、第二辐射段64、第三辐射段66与所述金属件51的其余部分。

可以理解，所述金属前框511下半部除了所述断点以外没有再设置其他绝缘的开槽、断线或断点，因此所述金属前框511的下半部就只有四个断点5112、5114、5116、5118，没有其他断点。

所述馈入部52一端通过所述第一匹配电路57电连接至馈入源68(请参阅图19)，另一端连接至所述第一辐射段62，从而馈入部52为所述第一辐射段62馈入电流。本实施例中，从馈入部52馈入电流后，所述电流在第一辐射段62分别向该第一断点5112和第二断点5114传送，从而使得第一辐射段62以该馈入部52为分隔点分为相向该第一断点5112的金属长臂B1及相向该第二断点5114的金属短臂B2。在本实施例中，所述馈入部52接入的位置并非对应到第一辐射段62的中间，因此所述金属长臂B1的长度大于金属短臂B2的长度。

第一接地部53连接于所述金属长臂B1与接地面之间。所述第一接地部53位于该第一辐射段62靠近所述第一断点5112的一侧。所述馈入部52与第一接地部53均大致呈L型金属臂。所述馈入部52设置于所述耳机插座602与USB连接器603之间，所述第一接地部53靠近所述扬声器604设置。

所述第一匹配电路57设置于电路板610上。请参阅图18与图19，所述第一匹配电路57包括第一电感L1及第一电容C1。所述馈入部52通过所述第一电感L1连接至接地面。所述第一电容C1一端电性连接至所述馈入部52与第一电感L1之间，另一端电性连接至一馈入源68。所述第一接地部53通过一第二电感L2连接至接地面。所述馈入部52、第一匹配电路57、金属长臂B1及第一接地部53激发一第一模态以产生第一频段的辐射信号，本实施例中，所述第一模态为LTE-A中频模态，所述第一频段为1710-2170MHz频段。

所述辐射体54连接所述金属短臂B2及第三辐射段66。所述辐射体54包括第一臂542、第二臂544及第三臂546。所述第一臂542大致呈U形金属片体，其跨越所述第二断点5114且两端分别连接至所述金属短臂B2及所述第三辐射段66分别位于第二断点5114的两侧。所述第二臂544大致呈L形金属片体，其一端连接至所述第一臂542，另一端连接至所述第三辐射段66。所述第一臂542及第二臂544位于同一平面且所述平面大致平行并间隔于所述金属背板512。所述第三臂546一端大致垂直于所述第一臂542，另一端电性连接至所述电路板610上的第二匹配电路58。

所述第二匹配电路58设置于所述电路板610上。请参阅图20，所述第二匹配电路58包括第三电感L3、第二电容C2、切换开关S及若干个第四电感L41、L42、L45…L48。所述第三电感L3一端电性连接至所述辐射体54的第三臂546，另一端通过所述第二电容C2连接至接地面。所述切换开关S一端电性连接至所述第三电感L3与第二电容C2之间，另一端选择性地电性连接至所述若干个第四电感L41、L42、L45…L48之一的一端。所述第四电感L41、L42、L45…L48的另一端均连接至接地面。

所述第一匹配电路57、馈入部52、金属短臂B2、辐射体54的第一臂542及第三臂546、第三电感L3及第二电容C2激发一第二模态以产生第二频段的辐射信号；所述第一匹配电路57、馈入部52、金属短臂B2、第三辐射段66、辐射体54、及第二匹配电路28的第三电感L3及切换连接的第四电感L41、L42、L45…L48之一激发一第三模态以产生第三频段的辐射信号。本实施例中，所述第二模态为LTE-A中频模态，所述第二频段为1805-2170MHz频段；所述第三模态为LTE-A低频模态，所述第三频段为704-960MHz频段。通过控制所述切换开关S的切换，可使得所述金属短臂B2、第三辐射段66及辐射体54切换至不同的第四电感L41、L42、L45…L48。由于每一个第四电感L41、L42、L45…L48具有不同的阻抗，因此通过所述切换开关S的切换，可调整所述第三模态的频段。所述的调整频段就是使该频段往低频偏移或往高频偏移。

所述第二接地部55大致呈L形金属片体，所述第二接地部55的一端连接于所述第二辐射段64靠近所述第一断点5112的一端。所述第二接地部55的另一端通过一第五电感L5连接至接地面。所述第三接地部56(参图18)的一端连接于所述第二辐射段64靠近所述第三断点5116的一端。所述第三接地部56的另一端连接至接地面。所述第二辐射段64、第二接地部55及第三接地部56从所述第一辐射段62耦合馈入电流，激发一第四模态以产生第四频段的辐射信号。本实施例中，所述第四模态为LTE-A高频模态，所述第四频段为2300-2700MHz频段。

本实施例中，所述接地面可以是所述金属背板512。或者，在所述显示单元601朝向金属背板512那一边可设置一个用于屏蔽电磁干扰的遮罩(shielding mask)或支撑所述显示单元601的中框。或者，可将所述金属背板512连接所述遮罩或中框以组成更大的接地面。所述遮罩或中框以金属材料制作。所述接地面也可以是所述遮罩或中框。所述接地面是所述天线结构500的地。也就是说，所述的每一个接地部与接地点均直接连接或间接连接所述接地面。

本实施例中，为得到较佳的天线特性，所述无线通信装置600的厚度可设置为7.43毫米。所述开槽518的宽度可设置为3-4.5毫米。优选地，所述开槽518的宽度可设置3.5毫米，也即所述第一辐射段62、第二辐射段64及第三辐射段66距离金属背板512设置为3.5毫米，以使得第一辐射段62、第二辐射段64及第三辐射段66远离所述金属背板512，以提升所述辐射段的天线效率。所述断点5112、5114、5116、5118的宽度可设置为1.5-2.5毫米。优选地，所述断点5112、5114、5116、5118的宽度设置为2毫米，以在不影响所述天线结构500的整体外观的情况下进一步提升所述辐射段的天线效率。

本实施例中，所述馈入部52与辐射体54分别设置于所述耳机插座602的相对两侧。所述馈入部52设置于所述耳机插座602与USB连接器603之间。所述第一接地部53与第二接地部55对应设置于所述扬声器604的同一侧。

图18为所述天线结构500工作时的电流走向示意图。当电流自所述馈入部52进入所述辐射段62后，分别向两侧方向流动，其中一个方向为流经所述金属长臂B1，并流向所述第一断点5112及第一接地部53(参路径P1)，进而激发出所述LTE-A中频模态(1710-2170MHz)。电流自所述馈入部52进入所述第一辐射段62后，另一个方向为流经所述金属短臂B2，流向所述第二断点5114，并流向所述第一辐射体54的第一臂542、第三臂546及所述第二匹配电路58的第三电感L3及第二电容C2(参路径P2)，电流路径P2激发出所述LTE-A中频模态(1805-2170MHz)。电流自所述馈入部52进入所述第一辐射段62后，另一个方向为流经所述金属短臂B2，并流经第一辐射体54及第三辐射段66，流向所述第四断点5118，同时电流还流向所述第二匹配电路28的第三电感L3、切换开关S及若干个第四电容L41、L42…L48之一(参路径P3)，电流路径P3激发出所述LTE-A低频模态(704-960MHz)。当电流自所述馈入部52进入所述辐射段62后，向第一断点5112流经所述金属长臂B1，电流耦合至所述第二辐射段64、第二接地部55及第三接地部56，并流向所述第三断点5116(参路径P4)，电流路径P4激发出所述LTE-A高频模态(2300-2700MHz)。

图21为所述天线结构500工作时的回波损耗(Return Loss)曲线图。其中，曲线211部分产生所述LTE-A低频频段，曲线212部分产生LTE-A中频1800频段、曲线213部分产生LTE-A中频1700频段及2100频段，曲线214部分产生LTE-A高频2700频段。

图22为所述天线结构500工作时的效率曲线图。其中，虚线为辐射效率，实线为总辐射效率。LET-A低频可维持在-5.5分贝至-3分贝的效率，LET-A中频及高频可达到-5分贝至-2分贝的效率。

图23为所述天线结构500通过切换开关S切换至不同的第四电感L41、L42、L45…L48时的回波损耗(Return Loss)曲线图。其中，曲线S231为切换开关S连接至第四电感L41时天线结构100的回波损耗值；曲线S232为切换开关S连接至第四电感L42时天线结构100的回波损耗值；曲线S235为切换开关S连接至第四电感L45时天线结构100的回波损耗值；曲线S238为切换开关S连接至第四电感L48时天线结构100的回波损耗值。在高频段时，曲线S231、S232、S235及S238基本重合，此时所述天线结构500工作时的回波损耗值稳定。

图24为所述天线结构500的第二匹配电路58搭配不同电容值的第二电容C2时的回波损耗(Return Loss)曲线图。其中，通过搭配不同电容值的第二电容C2可操作所述天线结构500工作时的中频频段。

显然，所述天线结构500适用的工作频率范围涵盖LTE-A低频频段(704-960MHz)、LTE-A中频频段(1710-2170MHz)、LTE-A中频频段(1805-2170MHz)、LTE-A高频频段(2300-2700MHz)，频率范围较广，可应用于多种频段的操作，且当所述天线结构500工作于上述频段时，其工作频率均可满足天线工作设计要求，并具有较佳的辐射效率。

所述天线结构500通过设置所述金属件51，且所述金属件51上的开槽及断点均设置于所述金属前框511及金属边框513上，并未设置于所述金属背板512上，使得所述金属背板512构成全金属结构，即所述金属背板512上并没有绝缘的开槽、断线或断点，使得所述金属背板512可避免由于开槽、断线或断点的设置而影响金属背板512的完整性和美观性。

可以理解，本发明的实施例1的天线结构100及实施例2的天线结构500分别为无线通信装置的上天线及下天线，实施例1的上天线可与实施例2的下天线组合，以组合形成无线通信装置的天线。所述无线通信装置可使用所述下天线发射无线信号，并使用所述上天线和下天线一起接收无线信号。

以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化等用在本发明的设计，只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (20)

1.一种天线结构，包括金属件及第一馈入部，所述金属件包括金属前框、金属背板以及金属边框，所述金属边框夹设于所述金属前框与所述金属背板之间，所述金属边框上开设有开槽，其特征在于：所述金属前框上开设第一断点及第二断点，所述第一断点及第二断点分别靠近所述开槽的两个末端设置，所述第一断点及第二断点与所述开槽连通并延伸至隔断所述金属前框，位于第一断点与第二断点之间的金属前框形成第一辐射段，所述天线结构还包括第一匹配电路及第二匹配电路，所述第一匹配电路包括提取器，所述第一馈入部一端电连接至所述第一辐射段，另一端通过所述提取器电性连接至第一馈入源及第二馈入源，所述第二匹配电路至少包括第三电感及第三电容，所述第一辐射段靠近第二断点的一端通过所述第三电感及第三电容连接至地。

2.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：所述开槽及所述断点内均填充有绝缘材料。

3.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：所述金属边框至少包括顶部、第一侧部以及第二侧部，所述第一侧部与所述第二侧部分别连接所述顶部的两端，所述开槽由金属边框的顶部分别延伸至第一侧部和第二侧部，所述金属前框上还开设第三断点及第四断点，所述第三断点及第四断点分别位于该开槽的相对两个末端。

4.如权利要求3所述的天线结构，其特征在于：所述第一断点、第二断点、第三断点及第四断点自所述金属前框划分出所述第一辐射段、第二辐射段及第三辐射段，第二辐射段位于第一断点与第三断点之间，第二辐射段由金属前框的顶边延伸至侧边，所述第三辐射段位于第二断点与第四断点之间，第三辐射段由金属前框的顶边延伸至另一侧边。

5.如权利要求4所述的天线结构，其特征在于：所述第一辐射段以该第一馈入部为分隔点分为相向该第一断点的金属长臂及相向该第二断点的金属短臂，金属长臂的长度大于金属短臂的长度。

6.如权利要求5所述的天线结构，其特征在于：所述天线结构还包括第一接地部，所述第一接地部一端连接至所述第一辐射段靠近第一断点的一端，另一端接地。

7.如权利要求6所述的天线结构，其特征在于：所述第一匹配电路还包括第一电感、第一电容、第二电感及第二电容，所述第一馈入部通过所述第一电感接地，所述提取器一端通过所述第一电容电性连接至第一馈入部与第一电感之间，另一端依次通过所述第二电感及第二电容接地，所述第一馈入源电性连接至所述提取器与第二电感之间，所述第二馈入源电性连接至所述第二电感与第二电容之间。

8.如权利要求7所述的天线结构，其特征在于：所述第一馈入源为分集馈入源，所述第二馈入源为GPS馈入源，所述金属长臂、第一馈入部、第一匹配电路及第一接地部激发第一模态以产生第一频段的辐射信号，所述第一模态为LTE-A高频模态，所述第一频段为2300-2690MHz频段。

9.如权利要求8所述的天线结构，其特征在于：所述天线结构还包括第一辐射体，所述第一辐射体包括依次连接的第一臂、第二臂及第三臂，所述第一臂跨越所述第二断点且两端分别连接至所述金属短臂及所述第三辐射段分别位于第二断点的两侧，所述第二臂一端连接至所述第一臂，并相向所述第三辐射段延伸，所述第三臂的一端连接至所述第二臂，另一端连接至所述第三辐射段。

10.如权利要求9所述的天线结构，其特征在于：所述第二匹配电路还包括切换开关及若干个第四电感，所述切换开关一端电性连接至所述第三电感与第三电容之间，另一端选择性地电性连接至所述若干个第四电感之一的一端，所述第四电感的另一端均接地。

11.如权利要求10所述的天线结构，其特征在于：所述第一匹配电路、第一馈入部、金属短臂、第一辐射体的第一臂及第二匹配电路的第三电感及第三电容激发一第二模态以产生第二频段的辐射信号；所述第一匹配电路、第一馈入部、金属短臂、第三辐射段、第一辐射体及第二匹配电路的第三电感及所述第四电感之一激发一第三模态以产生第三频段的辐射信号。

12.如权利要求11所述的天线结构，其特征在于：所述第二模态为LTE-A中频模态及GPS模态，所述第二频段为1805-2170MHz频段；所述第三模态为LTE-A低频模态，所述第三频段为704-960MHz频段。

13.如权利要求12所述的天线结构，其特征在于：通过控制所述切换开关的切换，所述金属短臂、第三辐射段及第一辐射体切换至不同的第四电感，每一个第四电感具有不同的阻抗，以调整所述第三模态的频段，所述的调整就是使所述第三频段往低频偏移或往高频偏移。

14.如权利要求4所述的天线结构，其特征在于：所述天线结构还包括第二馈入部及第二接地部，所述第二馈入部及第二接地部间隔并排连接于所述第二辐射段靠近所述第一断点的一端，第二馈入部电性连接至一WiFi 2.4G馈入源。

15.如权利要求14所述的天线结构，其特征在于：所述第二馈入部、第二辐射段及第二接地部激发一第四模态以产生第四频段的辐射信号，所述第四模态为WiFi 2.4G模态，所述第四频段为2400-2500MHz频段。

16.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：所述天线结构还包括第二辐射体、第三馈入部及第三接地部，第二辐射体大致呈L形金属片体。所述第三馈入部及第三接地部间隔并排垂直连接于第二辐射体的一端，所述第三馈入部电性连接至一WiFi 5G馈入源。

17.如权利要求16所述的天线结构，其特征在于：所述第三馈入部、第二辐射体及第三接地部激发一第五模态以产生第五频段的辐射信号，所述第五模态为WiFi 5G模态，所述第五频段为5150-5825MHz频段。

18.如权利要求4所述的天线结构，其特征在于：所述开槽的宽度设置为3-4.5毫米，也即所述第一辐射段、第二辐射段及第三辐射段距离金属背板设置为3-4.5毫米；所述断点的宽度设置为1.5-2.5毫米。

19.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：所述金属背板为一体成型的单一金属片，所述金属背板与金属边框直接连接，所述金属背板与金属边框之间没有空隙，所述金属背板上并没有设置任何用于分割所述金属背板的绝缘的开槽、断线或断点。

20.一种无线通信装置，包括如权利要求1-19中任一项所述的天线结构。