CN107994316A - 天线系统及通信终端 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种天线系统及通信终端，所述天线系统包括：金属后盖，所述金属后盖分段隔开为第一部分和第二部分、第三部分以及馈电匹配模块，所述第三部分连接所述第一部分与第二部分，所述第一部分具有预设长度，并将所述预设长度的第一部分作为天线的辐射主体；所述馈电匹配模块，用于将所述天线的谐振频率调整为目标频率。本发明通过简单的馈电匹配模块设计来实现双频天线调谐和小型化设计，天线辐射性能优良、易于调整天线谐振频率，能够满足通信终端对GPS和WIFI天线性能的需求。

Description

天线系统及通信终端
技术领域
本发明涉及天线领域，尤其涉及一种天线系统及通信终端。
背景技术
随着用户对通信终端中对导航中全球定位系统(GPS，Global PositioningSystem)性能和无线局域网(Wireless Fidelity，WIFI)体验性能的要求不断提高，且金属后盖因其独有的质感深受消费者喜爱，越来越多金属外观的通信终端出现在市场上，但全金属壳体会给天线设计带来非常大的困难，使用非金属材质隔断天线和金属地，使天线能够将能量辐射出去是目前普遍采用的解决方案。
现有已经公布的使用在金属后盖终端上的缝隙天线，如申请号CN201710158142.4，一种基于U型缝隙金属外观，采用耦合馈电的天线设计，虽然一定程度上满足了外观金属后盖的需求，但由于其需要在耦合激光直接成型天线(Laser DirectStructuring，LDS)区域做净空处理才能获得良好性能(其他金属器件要避开天线区域)、天线需求空间大、并且需要设计LDS支架(无法完全利用已有金属框设计)来实现，导致终端很多功能无法实现且挤占其他通信天线空间，不符合现在目前小型化趋势的需求。同时由于现有终端多摄像头设计、全面屏设计，无法提供良好的天线环境和LDS天线空间，故目前的解决方案中存在很大弊端。
上述对比专利里的天线设计都存在着一些较大的弊端，且在全金属后盖的通信终端中无法灵活实现GPS和WIFI双频天线小型化设计，满足未来通信终端对于外观和天线性能的需求。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种天线系统及通信终端，旨在解决现有技术中无法基于全金属后盖简单实现GPS和WIFI双频天线的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种天线系统，所述天线系统包括：金属后盖和馈电匹配模块，所述金属后盖分隔为第一部分和第二部分，所述第一部分和第二部分通过第三部分连接，所述馈电匹配模块连接所述第一部分，所述第一部分具有预设长度，并将所述预设长度的第一部分作为天线的辐射主体；
所述馈电匹配模块，用于将所述天线的谐振频率调整为目标频率。
优选地，所述第一部分的预设长度为18-25mm。
优选地，所述馈电匹配模块位于射频端与所述天线之间。
优选地，所述馈电匹配模块包括第一振荡电路和第二振荡电路，所述第一振荡电路与第二振荡电路并联；
所述第一振荡电路，用于将所述天线的谐振频率调整为GPS频段的谐振频率；
所述第二振荡电路，用于将所述天线的谐振频率调整为WIFI频段的谐振频率。
优选地，所述馈电匹配模块还包括第一电容和第二电容，所述第一电容与第二电容串联，串联后的所述第一电容和第二电容与所述第一振荡电路并联。
优选地，所述馈电匹配模块还包括第三电容和第四电容，所述第三电容与第四电容并联，所述第三电容的一端并联所述第一振荡电路，所述第三电容的另一端并联所述第二振荡电路；
所述第四电容的一端并联所述第二振荡电路，所述第四电容的另一端接地。
优选地，所述馈电匹配模块还包括电感，所述电感与所述第二振荡电路并联。
优选地，所述第二部分接地。
优选地，所述第一部分呈倒U型结构。
此外，为实现上述目的，本发明还提出一种通信终端，包括如上文所述的天线系统。
本发明提出的天线系统，通过简单的馈电匹配模块设计来实现双频天线调谐和小型化设计，天线辐射性能优良、易于调整天线谐振频率，能够满足通信终端对GPS和WIFI天线性能的需求。
附图说明
图1为本发明天线系统的结构示意图；
图2a为本发明天线系统的局部示意图；
图2b为本发明天线系统应用于手机的外部结构侧视图；
图3为本发明天线系统中馈电匹配模块的内部电路图；
图4为本发明天线系统进行馈电时的回波损耗示意图；
图5为本发明通信终端的结构示意图。
附图标号说明：
标号 名称 标号 名称
100 天线系统 70 第一电容
10 第一部分 80 第二电容
20 第二部分 90 电感
30 第三部分 101 天线
40 馈电匹配模块 102 射频端
50 第一振荡电路 103 第三电容
60 第二振荡电路 104 第四电容
200 通信终端
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
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的一部分实施例，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作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，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的天线系统的结构示意图，如图1所示，所述天线系统100包括：金属后盖和馈电匹配模块40，所述金属后盖分隔为第一部分10和第二部分20，所述第一部分10和第二部分20通过第三部分30连接，所述馈电匹配模块40连接所述第一部分10，所述第一部分10具有预设长度，并将所述预设长度的第一部分10作为天线101的辐射主体；
所述馈电匹配模块40，用于将所述天线101的谐振频率调整为目标频率。
需要说明的是，所述天线系统100应用于通信终端200上，在本实施例中，所述通信终端200以手机为例进行说明。
所述天线系统100设置在金属后盖上，金属后盖的边缘处设有从通信终端200的背面延伸至侧面的金属边框2。通信终端200除了正面的显示屏幕外，侧面及背面均为金属，提高了整机的金属质感。
在本实施例中，所述金属后盖分段隔开，金属后盖分为第一部分10、第二部分20。其中，所述第一部分10呈倒U型结构，所述第三部分30连接所述第一部分10与第二部分20。
在上述实施例中，将第一部分10设置为弧线形的结构，比设置为直线型的结构更具美观性和亲和力。此外，第二部分20占据了整个金属背盖1的大部分区域，可以给人更好的整体感。
在本实施例中，所述第一部分与第二部分之间有开槽缝隙，在所述缝隙中填充有电介质。所述电介质可以由塑胶、玻璃、陶瓷等非导电材料制成。
所述第一部分10作为天线101辐射主体，与所述天线101主地和连接件一起组成高频段单频PIFA天线101。配合馈电匹配模块40组成GPS和WIFI双频天线系统100。
所述第二部分20作为所述天线101主地部分，所述第三部分30连接第一部分10和第二部分20的连接件，所述连接件可为金属弹片，还可为其他形式，本实施例对此不作限制。
在印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)上设置有馈电匹配模块40，所述馈电匹配模块40为多组串联、并联谐振电路。
在本实施例中，第一部分10、第二部分20、第三部分30共面设置但彼此之间相互连接。第一部分10与第二部分20之间形成缝隙，所述缝隙的宽度在大于1.5mm之间，优选地，所述缝隙的宽度为2mm。
如图2a所述的天线系统的局部示意图，所述第一部分10作为天线101的辐射主体，通过第三部分30连接所述第二部分20，所述第二部分20主地连接，组成典型的倒F天线(Inverted F Antenna，IFA)，但本实施例对此并不限制，还可为PIFA(Planar Inverted-FAntenna，PIFA)或单极子天线(Monopole)，通过调整第三部分30位置，将所述第一部分10的辐射长度a+b调整在18-25mm之间，其中，a表示横向的辐射长度，b表示纵向的辐射长度，从而使天线101形成的初始谐振在2.5G-2.8GHz之间，在具体实现中，所述馈点匹配模块接地的长度c在8-15mm之间。
如图2b所述的天线系统应用于手机的外部结构侧视图。
应用于的手机在具体实现中，手机厚度可为4-8mm，在所述第一部分10与所述第二部分20之间设有开槽缝隙，利于天线101辐射性能，所述开槽缝隙宽度大于1.5mm，优选为2mm。
所述馈电匹配模块40包括第一振荡电路50和第二振荡电路60，所述第一振荡电路50与第二振荡电路60并联；
所述第一振荡电路50用于将所述天线101的谐振频率调整为GPS频段的谐振频率；
所述第二振荡电路60用于将所述天线101的谐振频率调整为WIFI频段的谐振频率。
如图3所述的馈电匹配模块40内部电路。
所述馈电匹配模块40还包括第一电容70和第二电容80，所述第一电容70与第二电容80串联，所述第一电容70与第二电容80串联，串联后的所述第一电容7和第二电容80与所述第一振荡电路50并联；
所述第一电容70、第二电容80与所述第一振荡电路50并联；
所述第一电容70和第二电容80，用于调整所述GPS频段的谐振频率。
所述馈电匹配模块40还包括第三电容103和第四电容104，所述第三电容103与第四电容104并联，所述第三电容103的一端并联所述第一振荡电路50，所述第三电容103的另一端并联所述第二振荡电路60；
所述第四电容104的一端并联所述第二振荡电路60，所述第四电容104的另一端接地；
所述第三电容103与第四电容104，用于降低所述第一振荡电路50与第二振荡电路60的谐振功率。
所述馈电匹配模块40还包括电感90，所述电感90与所述第二振荡电路60并联；
所述电感90，用于调整所述WIFI频段的谐振频率。
本实施例所述PCB上馈电匹配模块40设在射频端102和天线101之间，用于调整天线101谐振，其与普通单体阻容感串、并匹配最大区别是：所述馈电匹配模块40包含一个串联谐振电路和一个并联谐振电路，所述并联谐振电路用来调整GPS频段1.575GHz谐振，所述串联谐振电路用来调整WIFI频段2.4G频段谐振从而可使天线101辐射本体只需要在2.5-2.8GHz电长度通过所述馈电匹配模块40即可达到1.575GHz所需电长度，大大降低天线101本体长度，即是本实施例所述天线101小型化可调的设计方式。
如图3中所示La和Ca分别表示第一振荡电路50中并联的电感与电容，Lb和Cb分别表示第二振荡电路60中并联的电感与电容，C2和C3分别表示第一电容70和第二电容80，C1和C4分别表示第三电容103和第四电容104，L1表示所述电感90。
La和Ca并联谐振电路：用来调整GPS频段1575MHz谐振，La感值在3.3nH-4.7nH之间，Ca容值在1pF-2.2pF之间。
Lb和Cb串联谐振电路：用来调整WIFI频段2450MHz谐振，Lb感值在2.0nH-3.3nH之间，Cb容值在0.5pF-1.5pF之间。
C2和C3串联电容：用来调整GPS频段谐振，需要配合La和Ca使用，其串联等效容值在0.3pF-0.8pF之间。
C1和C4并联电容：用来调整GPS频段和WIFI频段史密斯，使其更接近50欧姆，把失配损耗降低。其容值在0.5pF-1.5pF之间。
L1并联电感90：用于调整WIFI谐振带宽。其感值在5.6nH-10nH之间。
本实施例GPS谐振频段是主要通过所述PCB上馈电匹配模块40调整产生，大大降低普通方案所需天线101辐射体长度，即达到双频天线101小型化可调设计目标，也对天线101所需空间和环境的要求大大降低。
图4为本发明的进行馈电时的回波损耗示意图，其中水平方向代表频率(单位为GHz)，竖直方向代表不同频率点的回波损耗。所述天线系统100有2个谐振状态，其中1575MHz附近的低频对应GPS导航通信频率，可以满足GPS导航通信功能，2450MHz附近高频对应WIFI以及蓝牙通信频率，可以满足WIFI2.4G和蓝牙通信功能。
使用本发明所述双频天线101的移动终端，可以通过本发明所述天线部分和终端主板上射频芯片和电路配合对应软件控制平台单元，完成通信终端导航、无线上网和蓝牙通信功能。
基于全金属后壳外观，设计出满足全金属移动终端对于高性能天线的需求，本发明提供了一种易于实现的基于U型天线缝隙的全金属背盖的GPS和WIFI小型天线方案，能够通过简单馈电结构设计，在结构上仅需要一个弹片和多个串联和并联谐振匹配网络实现天线调谐，天线所需结构空间降低40％，天线辐射性能优良，且无需改动结构能够灵活调整谐振频点，大大降低项目开发难度。
此外，本发明实施例还提出一种通信终端200，该通信终端200包括其他部件，例如显示屏幕、存储器等，由于与本发明改进无关，故不在此赘述。
所述通信终端200可为手机、平板电脑、电子书、电子相框、数码相机等具有无线通信功能(例如，GPRS通信、WIFI通信、蓝牙通信等)的通信终端。
如图5所示的通信终端的结构示意图，所述通信终端200包括如上文所述的天线系统100。
需要说明的是，所述通信终端200仅为举例，其他现有的或今后可能出现的电子产品如可适应于本发明，也应包含在本发明的保护范围以内，并以引用方式包含于此。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种天线系统，其特征在于，所述天线系统包括：金属后盖和馈电匹配模块，所述金属后盖分隔为第一部分和第二部分，所述第一部分和第二部分通过第三部分连接，所述馈电匹配模块连接所述第一部分，所述第一部分具有预设长度，并将所述预设长度的第一部分作为天线的辐射主体；
所述馈电匹配模块，用于将所述天线的谐振频率调整为目标频率。
2.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述第一部分的预设长度为18-25mm。
3.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述馈电匹配模块位于射频端与所述天线之间。
4.如权利要求1至3中任一项所述的天线系统，其特征在于，所述馈电匹配模块包括第一振荡电路和第二振荡电路，所述第一振荡电路与第二振荡电路并联；
所述第一振荡电路，用于将所述天线的谐振频率调整为GPS频段的谐振频率；
所述第二振荡电路，用于将所述天线的谐振频率调整为WIFI频段的谐振频率。
5.如权利要求4所述的天线系统，其特征在于，所述馈电匹配模块还包括第一电容和第二电容，所述第一电容与第二电容串联，串联后的所述第一电容和第二电容与所述第一振荡电路并联。
6.如权利要求4所述的天线系统，其特征在于，所述馈电匹配模块还包括第三电容和第四电容，所述第三电容与第四电容并联，所述第三电容的一端并联所述第一振荡电路，所述第三电容的另一端并联所述第二振荡电路；
所述第四电容的一端并联所述第二振荡电路，所述第四电容的另一端接地。
7.如权利要求4所述的天线系统，其特征在于，所述馈电匹配模块还包括电感，所述电感与所述第二振荡电路并联。
8.如权利要求1至3中任一项所述的天线系统，其特征在于，所述第二部分接地。
9.如权利要求1至3中任一项所述的天线系统，其特征在于，所述第一部分呈倒U型结构。
10.一种通信终端，其特征在于，所述通信终端包括如权利要求1至9中任一项所述的天线系统。
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