CN108258389A - 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、第一馈入部及接地部，金属件包括金属前框、金属背板及金属边框，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，其与开槽连通并延伸至隔断金属前框，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，位于第一断点与开槽的一个末端之间对应的金属前框形成第三辐射段，第一馈入部及接地部间隔电连接至第一辐射段，第一馈入部馈入电流至第一辐射段并沿第一辐射段分别流向第一断点及第二断点以分别激发第一频段与第二频段的辐射信号，电流还耦合至第三辐射段以激发第四频段的辐射信号，第一频段的频率高于第二频段的频率，第四频段的频率高于第一频段的频率。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。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、第一馈入部及接地部，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，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位于所述开槽的两个末端之间，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，位于第一断点与所述开槽的一个末端之间对应的金属前框形成第三辐射段，所述第一断点分隔所述第一辐射段与第三辐射段，所述第一馈入部及接地部间隔电连接至所述第一辐射段，所述第一馈入部馈入电流至所述第一辐射段并沿第一辐射段分别流向第一断点及第二断点以分别激发第一频段与第二频段的辐射信号，电流还耦合至所述第三辐射段以激发第四频段的辐射信号，所述第一频段的频率高于第二频段的频率，第四频段的频率高于第一频段的频率。

一种无线通信装置，包括上述所述的天线结构。

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示意图。

图4为图2所示的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的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的切换电路的电路图。

图7为本发明第一实施例的天线结构的第二匹配电路的电路图。

图8为本发明第一实施例的天线结构的第一辐射段及第三辐射段工作时的回波损耗曲线图。

图9为本发明第一实施例的天线结构的第二辐射段24工作时的回波损耗曲线图。

图10为本发明第二实施例的天线结构第一辐射段22及第三辐射段26工作时的效率曲线图。

图11为本发明第二实施例的天线结构第二辐射段24工作时的效率曲线图。

图12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13为图12所示天线结构的组装示意图。

图14为图12所示无线通信装置另一角度下的示意图。

图15为图13所示的天线结构工作时的电流走向图。

图16为本发明第二实施例的天线结构的匹配电路的电路图。

图17为本发明第二实施例的天线结构的第一切换电路的电路图。

图18为本发明第二实施例的天线结构的第二切换电路的电路图。

图19为本发明第二实施例的天线结构工作于低频、中频及高频频段时的回波损耗曲线图。

图20为本发明第二实施例的天线结构工作于WiFi 2.4G频段及WiFi 5G频段时的回波损耗曲线图。

图21为本发明第二实施例的天线结构在低频、中频及高频频段工作时效率曲线图。

图22为本发明第二实施例的在WiFi 2.4G频段及WiFi 5G频段工作时的效率曲线图。

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

第一辐射段 22

第二辐射段 24

第三辐射段 26

金属短臂 A1

金属长臂 A2

第一馈入部 13

接地部 14

辐射体 15

第二馈入部 16

第一匹配电路 17

第一电感 L1

第一电容 C1

第二电感 L2

第二电容 C2

切换电路 18

切换单元 182

切换元件 184

第二匹配电路 19

馈入源 27、29

第三电感 L3

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

辐射段 52

金属长臂 B1

金属短臂 B2

第一馈入部 53

第一接地部 54

第一辐射体 55

第二辐射体 56

第三辐射体 57

第一臂 572

第二臂 574

第三臂 576

第二馈入部 58

第二接地部 59

匹配电路 62

馈入源 68

第一电容 C1

第一电感 L1

第二电感 L2

第一切换电路 64

第一切换单元 642

第一切换元件 644

第二切换电路 66

第二切换单元 642

第二切换元件 644

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 607

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2及图3，所述天线结构100包括金属件11、第一馈入部13、接地部14、辐射体15、第二馈入部16、第一匹配电路17(参图5)、切换电路18(参图6)及第二匹配电路19(参图7)。

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。

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，所述第一断点1112及第二断点1114位于所述开槽118的两个末端之间。所述金属前框111对应第一侧边116且靠近该顶边的部分开设有一第三断点1116。所述第三断点1116位于所述开槽118的一个末端。具体地，所述第三断点1116位于所述开槽118在所述第一侧部116上的末端。所述断点1112、1114、1116与所述开槽118连通，并延伸至隔断所述金属前框111。所述三个断点自金属前框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位于第二断点1114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位于第一断点1112与所述开槽118在所述第二侧部117上的末端之间，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的上半部就只有三个断点1112、1114、1116，没有其他断点。

所述第一馈入部13一端可通过第一匹配电路17(请参图5)电连接至馈入源27，另一端电性连接至所述第一辐射段22，从而第一馈入部13为所述第一辐射段22馈入电流。本实施例中，从第一馈入部13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13为分隔点分为相向该第一断点1112的金属短臂A1及相向该第二断点1114的金属长臂A2。在本实施例中，所述第一馈入部13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A2的长度大于金属短臂A1的长度。所述接地部14一端连接至所述金属短臂A1，另一端通过所述切换电路18连接至接地面。所述第一馈入部13与接地部14均大致呈L形金属臂，两者大致间隔平行设置。

请参阅图5，所述第一匹配电路17设置于所述电路板210上。所述第一匹配电路17包括第一电感L1、第一电容C1、第二电感L2及第二电容C2。所述第一电感L1一端电性连接至所述第一馈入部13，另一端通过所述第一电容C1电性连接至所述馈入源27。所述第二电感L2一端电性连接至所述第一馈入部13与第一电感L1之间，另一端连接至接地面。所述第二电容C2一端电性连接至所述第一电感L1与第二电感L2之间，另一端连接至接地面。本实施例中，所述第一电感L1的电感值为1.5纳亨，所述第一电容C1的电容值为1.2皮法，所述第二电感L2的电感值为10纳亨，所述第二电容C2的电容值为0.8皮法。

请参阅图6，所述切换电路18设置于所述电路板210上。所述切换电路18一端电性连接至所述接地部14，另一端连接至接地面。所述切换电路18包括切换单元182及至少一切换元件184。所述切换元件184可以为电感、电容、或者电感与电容的组合。所述切换元件184之间相互并联，且其一端电连接至所述切换单元182，另一端电连接至所述接地面。所述切换单元182的另一端电性连接至所述接地部14。如此，通过控制所述切换单元182的切换，可使得所述金属短臂A1切换至不同的切换元件184。

所述第一馈入部13通过所述第一匹配电路17从馈入源27馈入电流，电流馈入所述第一辐射段22后，分别向两个方向流动，一个方向为沿所述金属短臂A1流向所述第一断点1112，以激发一第一模态以产生第一频段的辐射信号。电流馈入所述第一辐射段22后，电流的另一个方向为沿所述金属长臂A2流向所述第二断点1114，以激发一第二模态以产生第二频段的辐射信号。本实施例中，所述第一模态为LTE-A中频模态，所述第一频段为1710-2170MHz频段；所述第二模态为LTE-A低频模态，所述第二频段为700-960MHz频段。

由于所述切换电路18中每一个切换元件184具有不同的阻抗，因此通过所述切换单元182的切换，可调整所述第一辐射段22的第二模态的频段及第三辐射段26的第四模态的频段。所述的调整频段就是使该频段往低频偏移或往高频偏移。本实施例中，当所述切换单元182切换至一电感值为25纳亨的切换元件184时，天线结构100可工作于低频频段704-746MHz及高频频段1710-2690MHz。当所述切换单元182切换至一电感值为18纳亨的切换元件184时，天线结构100可工作于低频频段746-787MHz。当所述切换单元182切换至一电感值为7.5纳亨的切换元件184时，天线结构100可工作于低频频段850MHz。当所述切换单元182切换至一电感值为3.6纳亨的切换元件184时，天线结构100可工作于低频频段900MHz。

所述辐射体15大致呈L形金属臂，其一端大致垂直连接至所述第二辐射段24靠近所述第二断点1114的一端，另一端大致垂直连接至所述第二馈入部16的一端。所述第二馈入部16的另一端通过所述第二匹配电路19电性连接至馈入源29。

请参图7，所述第二匹配电路19设置于所述电路板210上。所述第二匹配电路19包括第三电感L3。所述第三电感L3一端电性连接至所述第二馈入部16，另一端电性连接至接地面。所述馈入源29电性连接至所述第二馈入部16与第三电感L3之间。本实施例中，所述第三电感L3的电感值为1.8纳亨。所述辐射体15通过所述第二馈入部16与第二匹配电路19从馈入源29馈入电流，电流沿所述辐射体15及第二辐射段24流动并流向所述第三断点1116，以激发一第三模态以产生第三频段的辐射信号。本实施例中，所述第三模态为GPS模态，所述第三频段为1575MHz频段。

所述第三辐射段26从所述金属短臂A1耦合获得电流，电流沿所述第三辐射段26流动，以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2300-2690MHz频段。

所述第一馈入部13设置于所述受话器203与所述前置镜头207之间。所述接地部14设置于所述金属短臂A1与所述前置镜头207之间。所述辐射体15及第二馈入部16设置于所述后置双镜头202与所述第二辐射段24之间。

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，可以将所述金属背板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或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，所述开槽118的宽度可设置为3-4.5毫米。本实施例中，所述开槽118的宽度可设置为3.83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3.83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的宽度可设置为1.5-2.5毫米。本实施例中，所述断点1112、1114、1116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。

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13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短臂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中频模态；电流的另一个方向为流经所述金属长臂A2，并流向所述第二断点1114，其电流方向与所述P1方向相反(参路径P2)，电路路径P2激发出所述LTE-A低频模态。当电流自所述第二馈入部16进入所述辐射体15后，依次流经所述辐射体15及第二辐射段24，并流向所述第三断点1116(参路径P3)，进而激发出所述GPS模态。当电流从金属短臂A1耦合至所述第三辐射段26并流经所述第三辐射段26(参路径P4)，进而激发出所述LET-A高频模态。

图8为所述天线结构100的第一辐射段22及第三辐射段26工作时的回波损耗(Return Loss)曲线图。其中，曲线S81为第一辐射段22工作于低频频段704-746MHz时的回波损耗值；曲线S82为第一辐射段22工作于低频频段746-787MHz时的回波损耗值；曲线S83为第一辐射段22工作于低频频段850MHz时的回波损耗值；曲线S84为第一辐射段22工作于低频频段900MHz时的回波损耗值，所述切换电路18对频段调整以呈现不同的频率曲线形态。曲线S85为第一辐射段22及第三辐射段26工作于LTE-A中频频段(1710-2170MHz)时的回波损耗值。曲线S86为第一辐射段22及第三辐射段26工作于LTE-A高频频段(1850-2690MHz)时的回波损耗值。

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GPS频段(1575MHz)时的回波损耗值。

图10为所述天线结构100的第一辐射段22及第三辐射段26工作时的效率曲线图。其中，曲线S101为第一辐射段22工作于低频频段704-746MHz时的效率曲线；曲线S102为第一辐射段22工作于低频频段746-787MHz时的效率曲线；曲线S103为第一辐射段22工作于低频频段850MHz时的效率曲线；曲线S104为第一辐射段22工作于低频频段900MHz时的效率曲线，所述切换电路18对频段调整以呈现不同的频率曲线形态。曲线S105为第一辐射段22及第三辐射段26工作于LTE-A中频频段及LTE-A高频频段(1850-2690MHz)时的效率曲线。

图11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，曲线S111为第二辐射段24工作于GPS频段(1575MHz)时的辐射效率。

显然，从图8至图11可知，所述天线结构100可工作于相应的LTE-A低频频段(700-960MHz)、LTE-A中频频段(1710-2170MHz)、LTE-A高频频段(2300-2690MHz)。另外，所述天线结构100还可工作于GPS频段(1575MHz)，即涵盖至低、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12，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12及图13，所述天线结构500包括金属件51、第一馈入部53、第一接地部54、第一辐射体55、第二辐射体56、第三辐射体57、第二馈入部58、第二接地部59、匹配电路62(参图16)、第一切换电路64(参图17)及第二切换电路66(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14，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607。所述耳机插座602、USB连接器603及扬声器607并排且间隔设置于所述无线通信装置600的电路板610。

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的两侧边靠近该底边分别对称开设有一第一断点5112及一第二断点5114。所述第一断点5112及第二断点5114分别位于所述开槽518的相对两个末端。所述断点5112、5114与所述开槽518连通，并延伸至隔断所述金属前框511。所述金属前框511位于第一断点5112及第二断点5114之间的部分形成辐射段52。在本实施例中，所述辐射段52由金属前框511的底边呈直线型延伸。另外，所述开槽518及所述断点5112、5114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)，进而区隔所述辐射段52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5112、5114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的下半部就只有两个断点5112、5114，没有其他断点。

所述第一馈入部53一端连接至所述辐射段52，另一端通过所述匹配电路62连接至馈入源68，从而第一馈入部53为所述辐射段52馈入电流。本实施例中，从第一馈入部53馈入电流后，所述电流在辐射段52分别向该第一断点5112和第二断点5114传送，从而使得辐射段52以该第一馈入部53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，所述第一馈入部53接入的位置并非对应到辐射段52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。

请参阅图16，所述匹配电路62设置于所述电路板610上。所述匹配电路62包括第一电容C1、第一电感L1及第二电感L2。所述第一电感L1一端电性连接至所述第一馈入部53，另一端电性连接至馈入源68。所述第一电容C1一端电性连接至所述第一电感L1与馈入源68之间，另一端连接至接地面。所述第二电感L2一端电性连接至所述第一电感L1与第一馈入部53之间，另一端连接至接地面。本实施例中，所述第一电容C1的电容值为1皮法，所述第一电感L1的电感值为0.5纳亨，第二电感L2的电感值为8.2纳亨。

请参阅图17，所述第一接地部54间隔所述第一馈入部53设置。所述第一接地部54的一端连接至所述金属长臂B1，另一端通过所述第一切换电路64连接至接地面。所述第一切换电路64包括第一切换单元642及至少一第一切换元件644。所述第一切换元件644可以为电感、电容、或者电感与电容的组合。所述第一切换元件644之间相互并联，且其一端电连接至所述第一切换单元642，另一端电连接至接地面。所述第一切换单元642的另一端电性连接至所述第一接地部54。如此，通过控制所述第一切换单元642的切换，可使得所述辐射段52通过第一接地部54切换至不同的第一切换元件644。每一个第一切换元件644具有不同的阻抗。

所述第一辐射体55连接于所述金属长臂B1靠近所述第一断点5112的一端。本实施例中，所述第一辐射体55大致呈直线型金属臂，其连接于所述金属前框511设置有所述第一断点5112的侧边，并大致平行于所述金属前框511的底边。

所述第二辐射体56一端连接于所述金属短臂B2靠近所述第二断点5114的一端，另一端通过所述第二切换电路66连接至接地面。本实施例中，所述第二辐射体56大致呈L形金属臂，其连接于所述金属前框511设置有第二断点5114的侧边。所述第二辐射体56其中一段大致平行于所述金属前框511的底边。所述第一辐射体55、第一接地部54、第一馈入部53与第二辐射体56依此顺序间隔设置于所述第一断点5112与第二断点5114之间。

请参阅图18，所述第二切换电路66与所述第一切换电路64的结构大致相同。所述第一切换电路64及第二切换电路66均设置于所述电路板610上。所述第二切换电路66包括第二切换单元662及至少一第二切换元件664。所述第二切换元件664可以为电感、电容、或者电感与电容的组合。所述第二切换元件664之间相互并联，且其一端电连接至所述第二切换单元662，另一端电连接至接地面。所述第二切换单元662的另一端电性连接至所述第二辐射体56。如此，通过控制所述第二切换单元662的切换，可使得所述金属短臂B2通过第二辐射体56切换至不同的第二切换元件664。每一个第二切换元件664具有不同的阻抗。

所述第一馈入部53通过所述匹配电路62从馈入源68馈入电流，电流馈入所述辐射段52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，流向所述第一断点5112，并流向第一辐射体55，从而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低频模态，所述第一频段为700-960MHz频段。此外，电流馈入所述辐射段52后沿金属长臂B1流动，流向所述第一接地部54及第一切换电路64，从而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LTE-A中频模态，所述第二频段为1710-2170MHz频段。电流馈入所述辐射段52后流动的另一个方向为流经所述金属短臂B2，流向所述第二断点5114，并流向所述第二辐射体56及第二切换电路66，从而激发一第三模态以产生第三频段的辐射信号。本实施例中，所述第三模态为LTE-A高频模态，所述第三频段为2300-2690MHz频段。

通过控制所述第一切换单元642的切换，可使得所述金属长臂B1切换至不同的第一切换元件644；通过控制所述第二切换单元662的切换，可使得所述金属短臂B2切换至不同的第二切换元件664。由于每一个第一切换元件644与第二切换元件664具有不同的阻抗，因此分别通过所述第一切换单元642、第二切换元件662的切换，可调整所述金属长臂B1的第一模态的第一频段及金属短臂B2的第三模态的第三频段，并保持所述第二模态具有稳定及较宽的频宽。所述的调整频段就是使该频段往低频偏移或往高频偏移。

本实施例中，当第一切换单元642切换至开路(open circuit)，第二切换单元662切换至电感值为2纳亨的第二切换元件664时，所述天线结构500工作于低频频段700MHz及高频频段1710-1880MHz。当第一切换单元642切换至电感值为39纳亨的第一切换元件644，第二切换单元662切换至电感值为2纳亨的第二切换元件664时，所述天线结构500工作于低频频段850MHz。当第一切换单元642切换至电感值为18纳亨的第一切换元件644，第二切换单元662切换至电感值为2纳亨的第二切换元件664时，所述天线结构500工作于低频频段900MHz。当第一切换单元642切换至电感值为4.3纳亨的第一切换元件644，第二切换单元662切换至电容值为33皮法的第二切换元件664时，所述天线结构500工作于高频频段1850-1990MHz。当第一切换单元642切换至电感值为4.3纳亨的第一切换元件644，第二切换单元662切换至电容值为2.8皮法的第二切换元件664时，所述天线结构500工作于高频频段1920-2170MHz。当第一切换单元642切换至电感值为4.3纳亨的第一切换元件644，第二切换单元662切换至电容值为0.6皮法的第二切换元件664时，所述天线结构500工作于高频频段2300-2400MHz。当第一切换单元642切换至电感值为4.3纳亨的第一切换元件644，第二切换单元662切换至电容值为0.3皮法的第二切换元件664时，所述天线结构500工作于高频频段2500-2700MHz。

所述第三辐射体57包括依次连接的第一臂572、第二臂574及第三臂576。所述第一臂572、第二臂574及第三臂576位于同一平面上。所述第一臂572及第三臂576大致呈L形金属臂，分别对称连接于所述第二臂574的相对两端。所述第二臂574大致呈直线型金属臂，其间隔平行所述第一辐射体55设置。所述第二馈入部58及第二接地部59均大致呈直线型金属臂，两者间隔平行设置。所述第二馈入部58一端大致垂直连接至所述第一臂572与第二臂574的连接处，另一端电性连接至馈入源68。所述第二接地部59一端大致垂直连接至所述第二臂574靠近所述第一臂572的一端，另一端连接至接地面。所述第三辐射体57通过所述第二馈入部58从馈入源馈入电流，电流馈入第三辐射体57后分别向两个方向流动，一个方向为流经所述第二臂574及第三臂576，从而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WiFi2.4G模态，所述第四频段为2400-2485MHz频段。电流馈入第三辐射体57后，流动的另一个方向为流经所述第一臂572，从而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5150-5850MHz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。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512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500的地。也就是说，所述的每一个接地部或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的厚度设置为7.43毫米。所述开槽518的宽度可设置为3-4.5毫米，较佳地，可设置为4.43毫米，也即所述辐射段52距离金属背板512设置为4.43毫米，以使得辐射段52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的宽度设置为1.5-2.5毫米，较佳地，可设置为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。所述金属前框511的厚度可设置为2毫米，也即所述断点5112、5114的厚度可设置为2毫米。

图15为所述天线结构500工作时的电流走向示意图。当电流自所述第一馈入部53进入所述辐射段52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及第一辐射体55(参路径P1)，进而激发出所述LTE-A低频模态。电流自所述第一馈入部53进入所述辐射段52后，流经所述金属长臂B1，并流向所述接地部54(参路径P2)，进而激发出所述LTE-A中频模态。电流自所述第一馈入部53进入所述辐射段52后，向另一个方向为流经所述金属短臂B2，并流向所述第二断点5114及第二辐射体56(参路径P3)，进而激发出所述LTE-A高频模态。所述第三辐射体57从第二馈入部58馈入电流，分别向两侧方向流动，其中一个方向为流经所述第二臂574及第三臂576(参路径P4)，进而激发出所述WiFi 2.4G模态。所述第三辐射体57从第二馈入部58馈入电流后，流动的另一个方向为流经所述第一臂572(参路径P5)，进而激发出所述WiFi 5G模态。

所述第一馈入部53及第一接地部54分别设置于所述USB连接器603的相对两侧。所述第一辐射体55及第三辐射体57间隔设置于所述耳机插座602的上方，所述上方是指朝向所述显示单元601的方向。所述第二辐射体56设置于所述扬声器607和所述金属前框511的底边之间。

图19为所述天线结构500工作于LTE-A低频、中频及高频频段时的回波损耗(Return Loss)曲线图。其中，曲线S191为天线结构500工作于700MHz频段时的回波损耗值；曲线S192为天线结构500工作于850MHz频段时的回波损耗值；曲线S193为天线结构500工作于900MHz频段时的回波损耗值；曲线S194为天线结构500工作于1710-1880MHz频段时的回波损耗值；曲线S195为天线结构500工作于1850-1990MHz频段时的回波损耗值；曲线S196为天线结构500工作于1920-2170MHz频段时的回波损耗值；曲线S197为天线结构500工作于2300-2400MHz频段时的回波损耗值；曲线S198为天线结构500工作于2500-2700MHz频段时的回波损耗值。

图20为所述天线结构500工作于WiFi 2.4G频段及WiFi 5G频段时的回波损耗(Return Loss)曲线图。其中，曲线S201为天线结构500工作于2400-2485MHz频段时的回波损耗值，曲线S202为天线结构500工作于5150-5850MHz频段时的回波损耗值。

图21为所述天线结构500在LTE-A低频、中频及高频频段工作时的效率曲线图。其中，曲线S211为天线结构500工作于700MHz频段时的效率；曲线S212为天线结构500工作于850MHz频段时的效率；曲线S213为天线结构500工作于900MHz频段时的效率；曲线S214为天线结构500工作于1710-1880MHz频段时的效率；曲线S215为天线结构500工作于1850-1990MHz频段时的效率；曲线S216为天线结构500工作于1920-2170MHz频段时的效率；曲线S217为天线结构500工作于2300-2400MHz频段时的效率；曲线S218为天线结构500工作于2500-2700MHz频段时的效率。

图22为所述天线结构100在WiFi 2.4G频段及WiFi 5G频段工作时的效率曲线图。其中，曲线S221为天线结构500工作于2400-2485MHz频段时的效率，曲线S202为天线结构500工作于5150-5850MHz频段时的效率。

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(700-960MHz)、LTE-A中频频段(1710-2170MHz)、LTE-A高频频段(2300-2690MHz)、WiFi 2.4G频段(2400-2485MHz)及WiFi 5G频段(5150-5850MHz)，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为无线通信装置的上天线，实施例2的天线结构500为无线通信装置的下天线，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。例如所述无线通信装置可使用所述下天线发送无线信号，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 (17)

1.一种天线结构，包括金属件、第一馈入部及接地部，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，其特征在于：所述金属边框上开设有开槽，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位于所述开槽的两个末端之间，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，位于第一断点与所述开槽的一个末端之间对应的金属前框形成第三辐射段，所述第一断点分隔所述第一辐射段与第三辐射段，所述第一馈入部及接地部间隔电连接至所述第一辐射段，所述第一馈入部馈入电流至所述第一辐射段并沿第一辐射段分别流向第一断点及第二断点以分别激发第一频段与第二频段的辐射信号，电流还耦合至所述第三辐射段以激发第四频段的辐射信号，所述第一频段的频率高于第二频段的频率，第四频段的频率高于第一频段的频率。

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，所述第三辐射段由金属前框的顶边延伸至所述第二侧边。

4.如权利要求3所述的天线结构，其特征在于：所述第一馈入部电连接至所述第一辐射段，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短臂及相向该第二断点的金属长臂，金属长臂的长度大于金属短臂的长度。

5.如权利要求4所述的天线结构，其特征在于：天线结构还包括第一匹配电路及切换电路，所述接地部电连接于所述金属短臂与切换电路之间，所述第一馈入部电连接于第一匹配电路与所述第一辐射段之间；所述第一馈入部与接地部间隔平行设置。

6.如权利要求5所述的天线结构，其特征在于：所述第一匹配电路包括第一电感、第一电容、第二电感及第二电容；所述第一电感一端电性连接至所述第一馈入部，另一端通过所述第一电容电性连接至第一馈入源；所述第二电感一端电性连接至所述第一馈入部与第一电感之间，另一端连接至接地面；所述第二电容一端电性连接至所述第一电感与第二电感之间，另一端连接至接地面。

7.如权利要求6所述的天线结构，其特征在于：所述切换电路包括切换单元及至少一切换元件，所述切换元件为电感、电容、或者电感与电容的组合，每一个切换元件具有不同的阻抗，所述切换元件之间相互并联，且其一端电连接至所述切换单元，另一端电连接至所述接地面，所述切换单元的另一端电性连接至所述接地部，通过控制所述切换单元的切换，可使得所述金属短臂切换至不同的切换元件以调整所述第二频段。

8.如权利要求7所述的天线结构，其特征在于：所述第一馈入部通过所述第一匹配电路从第一馈入源馈入电流，电流馈入所述第一辐射段后，分别向两个方向流动，一个方向为沿所述金属短臂流向所述第一断点，以激发第一模态以产生所述第一频段的辐射信号；电流馈入所述第一辐射段后，电流的另一个方向为沿所述金属长臂流向所述第二断点，以激发第二模态以产生所述第二频段的辐射信号，所述第一模态为LTE-A中频模态，所述第一频段为1710-2170MHz频段；所述第二模态为LTE-A低频模态，所述第二频段为700-960MHz频段。

9.如权利要求8所述的天线结构，其特征在于：所述金属前框上还开设有第三断点，所述第三断点位于所述开槽远离所述第三辐射段的一个末端，位于第二断点与第三断点之间的金属前框形成第二辐射段。

10.如权利要求9所述的天线结构，其特征在于：所述天线结构还包括辐射体及第二馈入部，所述辐射体大致呈L形金属臂，其一端大致垂直连接至所述第二辐射段靠近所述第二断点的一端，另一端大致垂直连接至所述第二馈入部的一端，所述第二馈入部另一端通过第二匹配电路电性连接至第二馈入源。

11.如权利要求10所述的天线结构，其特征在于：所述第二匹配电路包括第三电感，所述第三电感一端电性连接至所述第二馈入部，另一端电性连接至接地面，所述第二馈入源电性连接至所述第二馈入部与第三电感之间。

12.如权利要求11所述的天线结构，其特征在于：所述辐射体通过所述第二匹配电路从第二馈入源馈入电流，电流沿所述辐射体及第二辐射段流动并流向所述第三断点，以激发一第三模态以产生第三频段的辐射信号，所述第三模态为GPS模态，所述第三频段为1575MHz频段。

13.如权利要求12所述的天线结构，其特征在于：所述第三辐射段从所述金属短臂耦合获得电流，电流沿所述第三辐射段流动，以激发一第四模态以产生所述第四频段的辐射信号，所述第四模态为LTE-A高频模态，所述第四频段为2300-2690MHz频段。

14.如权利要求9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。

15.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。

16.一种无线通信装置，包括如权利要求1-15中任一项所述的天线结构。

17.如权利要求16所述的无线通信装置，其特征在于：所述无线通信装置还包括受话器、前置镜头与后置双镜头，所述第一馈入部设置于所述受话器与所述前置镜头之间，所述接地部设置于所述金属短臂与所述前置镜头之间，所述辐射体及第二馈入部设置于所述后置双镜头与所述第二辐射段之间。