CN107808993A - 一种环形共振结构的手机金属板辐射天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种环形共振结构的手机金属板辐射天线，涉及手机天线领域。环形共振结构的手机辐射天线包括金属条、接地线路和馈电线路，所述金属条一端与金属板导通连接，所述金属条通过馈电线路连接到金属板上的信号源，所述金属条通过接地线路连接到金属板上的地电位，还包括包含电感器的线路，所述包含电感器的线路一端与金属条连接。本发明的手机金属板辐射天线形成三个环形共振结构，在不影响PIFA天线三次共振模的情况下，此共振结构同时产生一个新的二次共振模，可以工作在天线的中间频段，从而有效提升天线的带宽性能。
Description
技术领域
本发明涉及手机天线领域，尤其涉及一种环形共振结构的手机金属板辐射天线。
背景技术
智能手机设计同质化严重，全面屏已经成为手机新的设计趋势，越来越多的品牌旗舰机型选择将屏占比最大化作为新一代智能手机的创新方向。虽然全面屏手机为消费者从外观和视觉上带来全新的体验，但其对天线设计却带来了巨大的难题和挑战。因为屏占比最大化的结果就是最大化的挤占天线的有效面积，最终影响天线的辐射效率和带宽，使其难以覆盖国内所有LTE的通信频段。
一般来说，有两种方法可以解决上述问题：
一是通过开源的方式，在射频的发射端提高功率放大器（Power Amplifier）的功率，从而弥补天线效率的衰减；二是增加天线个数，然后通过多工器将每个天线负责的频段组合到一起。
以上两种方法的不足之处在于：
第一种方法需要支持更高功率的滤波器，使手机的耗电量增大；第二种方法会占用手机内部有限的空间，特别在MIMO天线环境下，空间上的限制将会更加严格。
发明内容
本发明的目的是在金属板上连接一金属条，通过包含电感器的线路一端连接金属条来达到覆盖国内所有LTE频段的手机金属辐射天线。
本发明的技术方案如下：
一种环形共振结构的手机金属板辐射天线，包括金属条、接地线路和馈电线路，所述金属条一端与金属板导通连接，所述金属条通过馈电线路连接到金属板上的信号源，所述金属条通过接地线路连接到金属板上的地电位，还包括包含电感器的线路，所述包含电感器的线路一端与金属条连接。
上述包含电感器的线路与金属板之间形成电容寄生成分。
上述包含电感器的线路连接金属条的一端为首端，所述包含电感器的线路的另一端为末端，所述首端与末端投影到同一平面上的最短直线距离大于10mm。
上述金属条另一端至包含电感器的线路首端投影到同一平面上的最短距离小于15mm。
上述包含电感器的线路为包含电容器和电感器的线路，所述金属条通过包含电容器和电感器的线路连接到金属板上。
上述包含电容器和电感器的线路连接金属条的一端为首端，所述包含电容器和电感器的线路连接金属板的一端为末端，所述首端与末端投影到同一平面上的最短直线距离大于10mm。
上述金属条另一端至电容器和电感器的线路的首端投影到同一平面上的最短距离小于15mm。
上述包含电感器的线路为包含电容器和电感器的线路，所述金属条通过包含电容器和电感器的线路连接到接地线路上。
上述包含电容器和电感器的线路连接金属条的一端为首端，所述包含电容器和电感器的线路连接接地线路的一端为末端，所述首端与末端投影到同一平面上的最短直线距离大于10mm。
上述金属条另一端至电容器和电感器的线路的首端投影到同一平面上的最短距离小于15mm。
本发明的有益效果：本发明的手机金属板辐射天线形成三个环形共振结构，在不影响PIFA天线三次共振模的情况下，此共振结构同时产生一个新的二次共振模，可以工作在天线的中间频段，从而有效提升天线的带宽性能；本发明即使手机天线的有效面积的宽度被限制在1至3mm，天线也能覆盖国内所有LTE频段，无需额外增加手机的功耗和制造成本；仅利用手机固有的金属板上的一根金属条作为天线耦合结构，从而激发金属板本身成为信号辐射体，能够彻底取消传统的内置天线，大幅节省手机天线的原材料成本和天线安装的时间成本。
附图说明
图1为实施例1环形共振结构的手机金属板辐射天线结构图；
图2为实施例2环形共振结构的手机金属板辐射天线结构图；
图3为实施例3环形共振结构的手机金属板辐射天线结构图；
图4为实施例1至3的环形共振结构图。
图中：1-金属条，2-馈电线路，3-接地线路，4-包含电容器和电感器的线路，5-电容器，6-电感器，7-金属板，11-金属条，12-馈电线路，13-接地线路，14-包含电容器和电感器的线路，15-电容器，16-电感器，17-金属板，21-金属条，22-馈电线路，23-接地线路，24-包含电感器的线路，25-电感器，26-金属板。
具体实施方式
为了更好的说明本发明，现结合实施例及附图作进一步的说明。
实施例1
如图1所示，一种环形共振结构的手机金属板辐射天线，包括金属条21、接地线路22和馈电线路23，金属条21一端与金属板26导通连接，金属条21通过馈电线路22连接到金属板26上的信号源，金属条21通过接地线路23连接到金属板26上的地电位，还包括包含电感器的线路24，包含电感器的线路24一端与金属条21连接；包含电感器的线路24与金属板26之间形成电容寄生成分；从而包含电感器的线路24具有电感器25和电容器的作用；优选的，包含电感器的线路24连接金属条21的一端为首端E，包含电感器的线路24的另一端为末端F，首端E与末端F投影到同一平面上的最短直线距离大于10mm；金属条21另一端至电感器的线路24的首端E投影到同一平面上的最短距离小于15mm。
如图4所示，在本实施例中，三个环形共振结构对天线的辐射带宽起到关键性作用。第一个环形共振结构由包含电容器的线路24、包含电感器的线路24与金属板26之间形成电容寄生成分、金属板26和金属条21连接部分构成，此共振结构的基础共振在700MHz到900MHz形成环形电流分布，并与金属板26之间产生电场耦合，激发金属板26成为辐射体；另外，第一个环形共振结构同时耦合出二次共振，其耦合系数由包含电容器的线路24的长度决定，并在1500MHz到1800MHz的频段与金属板26之间产生电磁耦合，激发金属板26成为辐射体。第一个环形共振结构的基础共振频率和二次共振频率都通过包含电感器的线路24与金属板26之间形成电容寄生成分控制，二次共振频率还可以通过包含电感器的线路24与金属板26之间形成电容寄生成分和电感器25分别控制；第二个环形共振结构由馈电线路22、金属条21和金属板26之间连接部分构成，此共振结构在2GHz至2.4GHz的频段形成环形电流分布，并与金属板26之间产生电磁耦合，激发金属板26成为辐射体，第二个环形共振结构的共振频率可以通过馈电线路22的位置和金属条21与金属板26的连接位置控制。第三个环形共振结构由馈电线路22和接地线路23构成，此共振结构在2.5GHz到2.7GHz频段通过电磁场耦合效应激发金属条21的三次共振，并与金属板26之间产生电磁耦合，激发金属板26成为辐射体，第三个环形共振结构的共振频率由金属条21的长度决定，也可以在接地线路23上设置匹配无器件来实现对共振频率的控制。
实施例2
如图2所示，一种环形共振结构的手机金属板辐射天线，包括金属条1、馈电线路2、接地线路3以及包含电容器和电感器的线路4，金属条1一端与金属板7导通连接，金属条1通过馈电线路2连接到金属板7上的信号源，金属条1通过接地线路3连接到金属板7上的地电位，金属条1通过包含电容器和电感器的线路4连接到金属板7上。优选的，包含电容器和电感器的线路4连接金属条1的一端为首端A，包含电容器和电感器的线路4连接金属板7的一端为末端B，首端A与末端B投影到同一平面上的最短直线距离大于10mm；金属条1另一端至包含电容器和电感器的线路4的首端A投影到同一平面上的最短距离小于15mm。
如图4所示，在本实施例中，三个环形共振结构对天线的辐射带宽起到关键性作用。第一个环形共振结构由包含电容器和电感器的线路4、金属板7和金属条1连接部分构成，此共振结构的基础共振在700MHz到900MHz形成环形电流分布，并与金属板7之间产生电场耦合，激发金属板7成为辐射体；另外，第一个环形共振结构同时耦合出二次共振，其耦合系数由包含电容器和电感器的线路4的长度决定，并在1500MHz到1800MHz的频段与金属板7之间产生电磁耦合，激发金属板7成为辐射体。第一个环形共振结构的基础共振频率和二次共振频率都通过电容器5控制，二次共振频率还可以通过电容器5和电感器6分别控制；第二个环形共振结构由馈电线路2、金属条1和金属板7之间连接部分构成，此共振结构在2GHz至2.4GHz的频段形成环形电流分布，并与金属板7之间产生电磁耦合，激发金属板7成为辐射体，第二个环形共振结构的共振频率可以通过馈电线路2的位置和金属条1与金属板7的连接位置控制。第三个环形共振结构由馈电线路2和接地线路3构成，此共振结构在2.5GHz到2.7GHz频段通过电磁场耦合效应激发金属条1的三次共振，并与金属板7之间产生电磁耦合，激发金属板7成为辐射体，第三个环形共振结构的共振频率由金属条1的长度决定，也可以在接地线路3上设置匹配无器件来实现对共振频率的控制。
实施例3
如图3所示，一种环形共振结构的手机金属板辐射天线，包括金属条11、馈电线路12、接地线路13以及包含电容器和电感器的线路14，金属条11一端与金属板17导通连接，金属条11通过馈电线路12连接到金属板17上的信号源，金属条11通过接地线路13连接到金属板17上的地电位，金属条11通过包含电容器和电感器的线路14连接到接地线路13上。优选的，包含电容器和电感器的线路14连接金属条11的一端为首端C，包含电容器和电感器的线路14连接接地线路13的一端为末端D，首端C与末端D投影到同一平面上的最短直线距离大于10mm。金属条11另一端至包含电容器和电感器的线路14的首端C投影到同一平面上的最短距离小于15mm。
如图4所示，在本实施例中，三个环形共振结构对天线的辐射带宽起到关键性作用。第一个环形共振结构由包含电容器和电感器的线路14、接地线路13部分线路、金属板17和金属条11连接部分构成，此共振结构的基础共振在700MHz到900MHz形成环形电流分布，并与金属板17之间产生电场耦合，激发金属板17成为辐射体；另外，第一个环形共振结构同时耦合出二次共振，其耦合系数由包含电容器和电感器的线路14的长度决定，并在1500MHz到1800MHz的频段与金属板17之间产生电磁耦合，激发金属板17成为辐射体。第一个环形共振结构的基础共振频率和二次共振频率都通过电容器15控制，二次共振频率还可以通过电容器15和电感器16分别控制；第二个环形共振结构由馈电线路12、金属条11和金属板17之间连接部分构成，此共振结构在2GHz至2.4GHz的频段形成环形电流分布，并与金属板17之间产生电磁耦合，激发金属板17成为辐射体，第二个环形共振结构的共振频率可以通过馈电线路12的位置和金属条11与金属板17的连接位置控制。第三个环形共振结构由馈电线路12和接地线路13构成，此共振结构在2.5GHz到2.7GHz频段通过电磁场耦合效应激发金属条11的三次共振，并与金属板17之间产生电磁耦合，激发金属板17成为辐射体，第三个环形共振结构的共振频率由金属条11的长度决定，也可以在接地线路13上设置匹配无器件来实现对共振频率的控制。
Claims (10)
1.一种环形共振结构的手机金属板辐射天线，包括金属条、接地线路和馈电线路，所述金属条一端与金属板导通连接，所述金属条通过馈电线路连接到金属板上的信号源，所述金属条通过接地线路连接到金属板上的地电位，其特征在于：还包括包含电感器的线路，所述包含电感器的线路一端与金属条连接。
2.根据权利要求1所述环形共振结构的手机金属板辐射天线，其特征在于：所述包含电感器的线路与金属板之间形成电容寄生成分。
3.根据权利要求2所述环形共振结构的手机金属板辐射天线，其特征在于：所述包含电感器的线路连接金属条的一端为首端，所述包含电感器的线路的另一端为末端，所述首端与末端投影到同一平面上的最短直线距离大于10mm。
4.根据权利要求2所述环形共振结构的手机金属板辐射天线，其特征在于：所述金属条另一端至包含电感器的线路的首端投影到同一平面上的最短距离小于15mm。
5.根据权利要求1所述环形共振结构的手机金属板辐射天线，其特征在于：所述包含电感器的线路为包含电容器和电感器的线路，所述金属条通过包含电容器和电感器的线路连接到金属板上。
6.根据权利要求5所述环形共振结构的手机金属板辐射天线，其特征在于：所述包含电容器和电感器的线路连接金属条的一端为首端，所述包含电容器和电感器的线路连接金属板的一端为末端，所述首端与末端投影到同一平面上的最短直线距离大于10mm。
7.根据权利要求5所述环形共振结构的手机金属板辐射天线，其特征在于：所述金属条另一端至电容器和电感器的线路的首端投影到同一平面上的最短距离小于15mm。
8.根据权利要求1所述环形共振结构的手机金属板辐射天线，其特征在于：所述包含电感器的线路为包含电容器和电感器的线路，所述金属条通过包含电容器和电感器的线路连接到接地线路上。
9.根据权利要求8所述环形共振结构的手机金属板辐射天线，其特征在于：所述包含电容器和电感器的线路连接金属条的一端为首端，所述包含电容器和电感器的线路连接接地线路的一端为末端，所述首端与末端投影到同一平面上的最短直线距离大于10mm。
10.根据权利要求8所述环形共振结构的手机金属板辐射天线，其特征在于：所述金属条另一端至电容器和电感器的线路有首端投影到同一平面上的最短距离小于15mm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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