CN108232412B - 天线结构及具有该天线结构的无线通信装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种天线结构，包括金属件、馈入部及耦合电阻，所述金属件上开设有开槽、第一断点、第二断点以及第三断点，所述第一断点及第二断点均与所述开槽贯通，并与所述开槽共同将所述金属件划分为间隔设置的第一部分及第二部分，所述第二部分接地，所述第三断点设置于所述第一部分上，且与所述开槽贯通，所述第三断点将所述第一部分划分为间隔设置的辐射部及耦合部，所述馈入部电连接至所述辐射部，所述耦合部通过所述耦合电阻接地。该天线结构中不受限于净空区及对地距离的限制，可有效实现宽频设计，并保持较佳的高频效果。本发明还提供一种具有该天线结构的无线通信装置。

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。

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、馈入部及耦合电阻，所述金属件上开设有开槽、第一断点、第二断点以及第三断点，所述第一断点及第二断点均与所述开槽贯通，并与所述开槽共同将所述金属件划分为间隔设置的第一部分及第二部分，所述第二部分接地，所述第三断点设置于所述第一部分上，且与所述开槽贯通，所述第三断点将所述第一部分划分为间隔设置的辐射部及耦合部，所述馈入部电连接至所述辐射部，所述耦合部通过所述耦合电阻接地。

一种无线通信装置，包括上述所述的天线结构。

上述天线结构及具有该天线结构的无线通信装置通过设置所述金属件，且利用所述金属件上的开槽、第一断点、第二断点以及第三断点将所述金属件划分为相应的辐射部及耦合部。所述耦合部则通过所述耦合电阻接地，如此可使得所述天线结构不受限于净空区及对地距离的限制，有效实现宽频设计，并保持较佳的高频效果。

附图说明

图1为本发明较佳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所示无线通信装置另一角度下的示意图。

图3为图1所示天线结构的电路图。

图4为图1所示天线结构中匹配电路的电路图。

图5为图1所示天线结构中耦合电路的电路图。

图6为图1所示天线结构中切换电路的电路图。

图7为图1所示天线结构的电压驻波比(VSWR)曲线图。

图8为图1所示天线结构的总增益(Total Gain)曲线图。

主要元件符号说明

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。

请参阅图1，本发明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。

该无线通信装置200还包括基板21。该基板21可采用环氧树脂玻璃纤维(FR4)等介电材质制成。所述基板21上设置有第一接地点211、第二接地点212以及馈入点213。该第一接地点211及第二接地点212间隔设置于所述基板21上，用以为所述天线结构100提供接地。所述馈入点213设置于所述第一接地点211与第二接地点212之间，用以为所述天线结构100馈入电流。所述基板21上还设置有至少一电子元件。在本实施例中，所述基板21上设置有至少四个电子元件，即第一电子元件214、第二电子元件215、第三电子元件216以及第四电子元件217。所述第一电子元件214、第二电子元件215、第三电子元件216以及第四电子元件217均设置于所述基板21的同一侧，且均位于所述第一接地点211与馈入点213之间。在本实施例中，所述第一电子元件214为一音频接口模组，例如耳机接口模组，其靠近所述第一接地点211设置。所述第二电子元件215为一音频接收器与扬声器模组，其靠近所述馈入点213设置。所述第三电子元件216为一前置摄像头模组，其设置于所述第一电子元件214与第二电子元件215之间。所述第四电子元件217为一麦克风模组，其靠近所述馈入点213及第二电子元件215设置。

请一并参阅图2及图3，所述天线结构100包括金属件11、馈入部13、第一接地部14、第二接地部15、匹配电路16以及耦合电阻Rc。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包括金属背板111及金属边框112。所述金属背板111及金属边框112可以是一体成型的。所述金属边框112环绕所述金属背板111的周缘设置，以与所述金属背板111共同围成一容置空间113。所述容置空间113用以容置所述无线通信装置200的基板21、处理单元等电子元件或电路模块于其内。

在本实施例中，所述金属边框112至少包括末端部114、第一侧部115以及第二侧部116。所述第一侧部115与所述第二侧部116相对设置，两者分别设置于所述末端部114的两端，优选垂直设置。所述末端部114可以是无线通信装置200的顶端或底端。

所述金属件11上开设有开槽117(请参阅图2)、第一断点118、第二断点119以及第三断点120。在本实施例中，所述开槽117大致呈倒U型，其布设于所述金属背板111上，且靠近所述末端部114设置。所述第一断点118、第二断点119以及第三断点120均开设于所述金属边框112上。其中，所述第一断点118及第二断点119分别开设于所述第一侧部115及第二侧部116上。所述第一断点118及第二断点119均与所述开槽117连通，并延伸至隔断所述金属边框112。如此，所述开槽117、第一断点118及第二断点119共同将所述金属件11分隔成相互间隔设置的第一部分A1及第二部分A2。

可以理解，在其他实施例中，所述开槽117的形状不局限于上述所述的U型，其还可根据具体需求进行调整，例如还可以为直条状、斜线状、曲折状等等。

可以理解，在本实施例中，所述开槽117开设于所述金属背板111靠近所述末端部114的一端，并延伸至所述末端部114的边缘，以使得所述第一部分A1完全由所述末端部114、部分第一侧部115及部分第二侧部116构成，即由部分所述金属边框112构成。当然，在其他实施例中，所述开槽117的开设位置亦可根据具体需求进行调整。例如，所述开槽117开设于所述金属背板111的中部位置，以使得所述第一部分A1由部分金属边框112及部分金属背板111构成。

可以理解，在其他实施例中，所述开槽117的位置不局限于开设在所述金属背板111，例如可以开设在所述末端部114。

可以理解，在其他实施例中，所述第一断点118及第二断点119的位置亦可根据具体情况进行调整。例如，所述第一断点118及第二断点119可均开设于所述末端部114。例如，所述第一断点118及第二断点119中的一个可开设于所述末端部114，而所述第一断点118及第二断点119中的另一个可开设于所述第一侧部115或第二侧部116。显然，所述开槽117的形状、位置以及所述第一断点118及第二断点119于所述金属边框112上的位置均可根据具体需求进行调整，仅需保证所述开槽117、所述第一断点118及第二断点119可共同将所述金属件11划分为间隔设置的第一部分A1及第二部分A2即可。

在本实施例中，所述第三断点120开设于所述第一部分A1上。所述第三断点120开设于所述第一断点118及第二断点119之间。所述第三断点120与所述开槽117连通，并延伸至隔断所述第一部分A1。在本实施例中，所述第三断点120邻近所述第二侧部116设置，如此所述第三断点120将所述第一部分A1划分出两部分，即辐射部E1及耦合部E2。其中，所述第三断点120一侧的金属边框112直至其延伸至设置有第一断点118的部分形成所述辐射部E1。所述第三断点120另一侧的金属边框112直至其延伸至设置有第二断点119的部分形成所述耦合部E2。

可以理解，在本实施例中，所述第三断点120开设的位置并非对应到所述末端部114的中间，因此所述辐射部E1的长度大于所述耦合部E2的长度。另外，所述开槽117、所述第一断点118、第二断点119以及第三断点120内均填充有绝缘材料(例如塑胶、橡胶、玻璃、木材、陶瓷等，但不以此為限)，进而区隔所述辐射部E1、耦合部E2与其余的所述金属件11。

可以理解，所述辐射部E1上还开设有开口121，所述开口121与所述第一电子元件214相对应，以使得所述第一电子元件214从所述开口121部分露出。如此，用户可将一音频组件(例如耳机)通过所述开口121插入，进而与所述第一电子元件214建立电性连接。

请再次参阅图1及图3，所述馈入部13的一端电连接至所述辐射部E1靠近所述第三断点120的一端，另一端则通过所述匹配电路16电连接至所述馈入点213，进而为所述辐射部E1馈入电流。

请一并参阅图4，该匹配电路16包括第一匹配元件161、第二匹配元件163、第三匹配元件165及第四匹配元件167。其中所述第一匹配元件161的一端电连接至所述馈入点213，另一端电连接至所述第二匹配元件163的一端及所述第三匹配元件165的一端。所述第二匹配元件163的另一端接地。所述第三匹配元件165的另一端电连接至所述第四匹配元件167的一端并通过所述馈入部13电连接至所述辐射部E1。所述第四匹配元件167的另一端接地。在本实施例中，所述第一匹配元件161、第三匹配元件165及第四匹配元件167均为电感，其电感值分别为2.7nH、1.6nH、3.9nH。所述第二匹配元件163为一电容，其电容值为2pF。当然，在其他实施例中，所述第一匹配元件161、第三匹配元件165及第四匹配元件167不局限于上述所述的电感，其还可以为其他电感、电容或者电感与电容的组合。同样，所述第二匹配元件163不局限于上述所述的电容，其还可以为其他电容、电感或者电感与电容的组合。

所述第一接地部14的一端电连接至所述辐射部E1靠近所述第一断点118的一端，另一端通过第一接地点211接地。该第二接地部15的一端电连接至所述耦合部E2，另一端通过所述耦合电阻Rc电连接至所述第二接地点212，即接地。在本实施例中，所述耦合电阻Rc的阻值为50欧姆。

当电流自所述馈入点213进入后，电流将通过所述匹配电路16流入所述馈入部13，并流经所述辐射部E1。其中一部分电流将通过所述辐射部E1流入所述第一接地部14，进而使得所述辐射部E1激发一第一模态以产生第一频段的辐射信号。本实施例中，所述第一模态为一低频模态。同时流入所述辐射部E1的一部分电流将通过所述第三断点120耦合至所述耦合部E2，并通过所述第二接地部15及所述耦合电阻Rc接地，进而使得所述耦合部E2激发一第二模态以产生第二频段的辐射信号。本实施例中，所述第二模态为一中高频模态。所述第一频段的频率低于所述第二频段的频率。可以理解，所述耦合电阻Rc用以使得不同频率的电流均通过所述耦合电阻Rc接地，进而获得平坦的耦合量，使得所述天线结构100的高频效果较佳，且同样具有较宽的高频频宽。

可以理解，请再次参阅图1及图3，在其他实施例中，所述天线结构100还包括耦合电路17。所述耦合电路17的一端电连接至所述第二接地部15，另一端通过所述耦合电阻Rc与第二接地点212接地。

具体地，请一并参阅图5，所述耦合电路17包括第一耦合元件171、第二耦合元件173、第三耦合元件175及第四耦合元件177。其中所述第一耦合元件171的一端电连接至所述第二接地部15及所述第二耦合元件173的一端，另一端接地。所述第二耦合元件173的另一端电连接至所述第三耦合元件175的一端及所述第四耦合元件177的一端。所述第三耦合元件175的另一端接地。所述第四耦合元件177的另一端通过所述耦合电阻Rc与第二接地点212接地。在本实施例中，所述第一耦合元件171、第二耦合元件173及第三耦合元件175均为电感，其电感值分别为5.6nH、1nH、3.6nH。所述第四耦合元件177为一电容，其电容值为1.8pF。当然，在其他实施例中，所述第一耦合元件171、第二耦合元件173及第三耦合元件175不局限于上述所述的电感，其还可以为其他电感、电容或者电感与电容的组合。同样，所述第四耦合元件177不局限于上述所述的电容，其还可以为其他电容、电感或者电感与电容的组合。

可以理解，在本实施例中，所述天线结构100的第二部分A2接地，即所述第二部分A2相当于所述天线结构100的地。另外，所述耦合部E2靠近所述第二断点119的一端可通过连接结构电连接至所述第二部分A2。也就是说，设置于所述第二侧部116一端的第二断点119为虚断点。即虽然所述耦合部E2通过所述第二断点119与所述金属背板111间隔设置，但实际上所述耦合部E2与所述金属背板111之间通过连接结构存在电性连接关系。

可以理解，请再次参阅图1及图3，在其他实施例中，为调节所述第一频段的频宽，即使得所述天线结构100具有较佳的低频频宽，所述天线结构100还可包括切换电路18。所述第一接地部14的一端电连接至所述辐射部E1，另一端通过所述切换电路18电连接至所述第一接地点211。

请一并参阅图6，所述切换电路18包括切换单元181及至少一切换元件183。所述切换单元181电连接至所述第一接地部14，以通过所述第一接地部14电连接至所述辐射部E1。所述切换元件183可以为电感、电容、或者电感与电容的组合。所述切换元件183之间相互并联，且其一端电连接至所述切换单元181，另一端电连接至第一接地点211，即接地。如此，通过控制所述切换单元181的切换，可使得所述辐射部E1切换至不同的切换元件183。由于每一个切换元件183具有不同的阻抗，因此通过所述切换单元181的切换，可调整所述辐射部E1的第一模态的频段。

可以理解，请再次参阅图3，所述天线结构100还可包括信号分离单元19。所述信号分离单元19电连接于所述耦合电路17与所述耦合电阻Rc之间。因此，当来自所述馈入点213的电流通过所述第三断点120耦合至所述耦合部E2时，该第二频段的辐射信号将通过所述耦合电路17进入所述信号分离单元19。所述信号分离单元19再将该电流中的GPS信号分离出，而使得其他的辐射信号通过所述耦合电阻Rc接地。

如上述所述，所述辐射部E1可激发第一模态以产生低频频段的辐射信号。所述耦合部E2可激发第二模态以产生中频频段与高频频段的辐射信号。因此无线通信装置200可使用长期演进技术升级版(LTE-Advanced)的载波聚合(CA，Carrier Aggregation)技术同时在多个不同频段接收或发送无线信号以增加传输频宽。即所述无线通信装置200可使用所述载波聚合技术并使用所述第一部分A1同时在多个不同频段接收或发送无线信号，即同时实现2CA或3CA。

图7为所述天线结构100的电压驻波比(voltage standing wave ratio，VSWR)曲线图。其中，曲线S71为所述天线结构100通过模拟测试获得的电压驻波比。曲线S72为所述天线结构100通过实际测试获得的电压驻波比。图8为所述天线结构100的总增益(TotalGain)曲线图。其中，曲线S81为所述天线结构100通过模拟测试获得的总增益。曲线S82为所述天线结构100通过实际测试获得的总增益。显然，所述天线结构100可工作于相应的低频频段，且具有较佳的高频频宽，即工作于1710-2690MHz。

显然，该天线结构100通过设置所述金属件11，且利用所述金属件11上的开槽117、第一断点118、第二断点119以及第三断点120将所述金属件11划分为相应的辐射部E1及耦合部E2。所述耦合部E2则通过所述耦合电阻Rc接地，如此可使得所述天线结构100不受限于净空区及对地距离的限制，有效实现宽频设计，并保持较佳的高频效果。

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 (11)

1.一种天线结构，包括金属件、馈入部及耦合电阻，所述金属件上开设有开槽、第一断点、第二断点以及第三断点，所述第一断点及第二断点均与所述开槽贯通，并与所述开槽共同将所述金属件划分为间隔设置的第一部分及第二部分，所述第二部分接地，所述第三断点设置于所述第一部分上，且与所述开槽贯通，所述第三断点将所述第一部分划分为间隔设置的辐射部及耦合部，所述馈入部电连接至所述辐射部，所述耦合部通过所述耦合电阻接地，当电流自所述馈入部进入后，将流经所述辐射部，进而激发出第一模态以产生第一频段的辐射信号，同时流入所述辐射部的电流进一步通过所述第三断点耦合至所述耦合部，进而激发出第二模态以产生第二频段的辐射信号，所述第一频段的频率低于所述第二频段的频率。

2.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：所述开槽、第一断点、第二断点以及第三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：所述金属件包括金属背板及金属边框，所述金属边框环绕所述金属背板的周缘设置，所述开槽开设于所述金属背板或所述金属边框，所述第一断点、第二断点及第三断点均开设于所述金属边框上。

4.如权利要求3所述的天线结构，其特征在于：所述第三断点一侧的金属边框直至延伸至所述第一断点的部分形成所述辐射部，所述第三断点另一侧的金属边框直至延伸至所述第二断点的部分形成所述耦合部。

5.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匹配电路，所述匹配电路包括第一匹配元件及第二匹配元件、第三匹配元件及第四匹配元件，所述第一匹配元件的一端用以馈入电流信号，所述第一匹配元件的另一端电连接至所述第二匹配元件的一端及所述第三匹配元件的一端，所述第二匹配元件的另一端接地，所述第三匹配元件的另一端电连接至所述第四匹配元件的一端及所述辐射部，所述第四匹配元件的另一端接地。

6.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耦合电路，所述耦合电路包括第一耦合元件、第二耦合元件、第三耦合元件及第四耦合元件，所述第一耦合元件的一端电连接至所述耦合部及所述第二耦合元件的一端，所述第一耦合元件的另一端接地，所述第二耦合元件的另一端电连接至所述第三耦合元件的一端及所述第四耦合元件的一端，所述第三耦合元件的另一端接地，所述第四耦合元件的另一端通过所述耦合电阻接地。

7.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切换电路，所述切换电路包括切换单元及至少一切换元件，所述切换单元电连接至所述辐射部，所述至少一切换元件之间相互并联，且所述至少一切换元件的一端均电连接至所述切换单元，所述至少一切换元件的另一端均接地，通过控制所述切换单元的切换，使得所述辐射部切换至不同的切换元件，进而调整所述第一频段。

8.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：无线通信装置使用载波聚合技术并使用所述第一部分同时在多个不同频段接收或发送无线信号。

9.如权利要求8所述的天线结构，其特征在于：所述无线通信装置使用载波聚合技术并使用所述辐射部及所述耦合部同时在多个不同频段接收或发送无线信号。

10.一种无线通信装置，包括如权利要求1-9中任一项所述的天线结构。

11.如权利要求10所述的无线通信装置，其特征在于：所述金属背板以及所述金属边框构成所述无线通信装置的外壳。

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