CN108346849A - 一种金属边框的手机天线 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例涉及通信技术领域，公开了一种金属边框的手机天线，包括：金属外壳、设于金属外壳内且具有接地点的电路板以及设于电路板上的天线部分，金属外壳包括金属中框以及金属边框。金属边框分为顶部边框、底部边框、左侧边框和右侧边框，金属中框靠近底部边框开设有第一缝隙，金属中框靠近右侧边框开设有第二缝隙。天线部分包括设置在电路板上的馈电点和调谐开关电路，馈电点和调谐开关电路分别与底部边框电连接。通过将金属边框的一部分作为天线辐射体，使手机金属中框和金属边框无断缝。避免了手机金属边框的强度由于切割的原因而造成强度的减弱，节省了原有技术中由于切割和注塑过程中造成的成本的增加。

Description

一种金属边框的手机天线
技术领域
本发明实施例涉及通信技术领域，特别涉及一种金属边框的手机天线。
背景技术
随着科技的进步和电子与通讯领域的发展，手机、平板电脑等移动终端日益普及，并且越来越多的终端采用全金属外壳或者金属边框来提高产品的外观和质感。然而这种产品外观或者质感与终端的天线性能往往是互相制约的，再加上终端轻薄化的发展趋势，使得天线的设计空间越来越小。为了使天线产生的射频信号能够穿透金属，大多数情况下必须采用特殊的设计。常用的设计是在金属外壳或金属边框上开设断缝，以便于将分割出来的部分金属区域用作天线的一部分，通过这种方式来保证天线的传输性能。
发明人发现现有技术中至少存在如下问题：这种金属断缝的天线结构，必然会导致终端外观一致性变差，金属外壳或金属边框在多次切割后结构强度会变差，经过切割和注塑等操作也会增加产品的成本。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种金属边框的手机天线，使得该手机的金属边框为金属无断缝结构，避免了手机金属边框的强度由于切割的原因而造成强度的减弱，避免了原有技术中由于切割和注塑过程中造成的成本的增加。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种天线系统，包括金属外壳、设于金属外壳内且具有接地点的电路板以及设于电路板上的天线部分，金属外壳包括金属中框以及围设于金属中框边缘与金属中框相连的金属边框，金属中框与电路板的接地点电连接；
金属边框分为顶部边框、底部边框、左侧边框和右侧边框，左侧边框和右侧边框分别设置在金属中框的左右两侧，底部边框设置在金属中框底部的上方，顶部边框设置在金属中框顶部的上方；
金属中框靠近底部边框开设有第一缝隙，金属中框靠近右侧边框开设有第二缝隙，金属中框靠近左侧边框开设有第三缝隙，第一缝隙、第二缝隙和第三缝隙连通，并使得金属中框和金属边框相隔一定距离形成净空区；
天线部分包括设置在电路板上的的馈电点和调谐开关电路，馈电点与底部边框电连接，底部边框与馈电点的连接处为底部边框的第一位置，调谐开关电路与底部边框电连接，底部边框与调谐开关电路的连接处为底部边框的第二位置。
本发明实施方式相对于现有技术而言，手机金属外壳的金属中框与金属边框无断缝连接，金属边框的一部分与金属中框之间形成的缝隙作为净空区，在净空区内馈电点和调谐开关电路与金属边框连接使得金属边框的一部分作为天线辐射体，利用调谐开关电路可以调节金属边框手机天线的工作频段。因此该金属边框的手机天线避免了在金属边框开设断缝和手机金属边框的强度由于切割的原因而造成强度的减弱，避免了原有技术中由于切割和注塑过程中造成的成本的增加。
另外，第二缝隙延伸至金属中框靠近右侧边框的端部，所述第三缝隙延伸至金属中框靠近左侧边框的端部。
另外，右侧边框端部和左侧边框端部与金属中框连接以馈地。由于金属中框与电路板的接地点电连接所以通过将右侧边框端部和左侧边框端部与金属中框连接，而使右侧边框端部和左侧边框端部成为馈地点。
另外，第一位置至右侧边框端部为第一天线辐射体，第一位置至左侧边框的端部为第二天线辐射体，调谐开关电路通过在不同的工作状态之间进行切换，使第一天线辐射体和第二天线辐射体在不同的工作频段下工作。通过金属边框上与馈电点相连的第一位置将金属边框的一部分分成了两个辐射体，并通过设置调谐开关电路在不同工作状态之间的切换，使第一天线辐射体和第二天线辐射体在不同的工作频段下工作，实现了天线系统宽频带的设计需求。
另外，调谐开关电路使得第一天线辐射体和所述第二天线辐射体分别在 1710MHz～2170MHz和2500MHz～2690MHz、880MHz～960MHz、790MHz～894MHz和 2300MHz～2400MHz频段下工作。
另外，第一天线辐射体的长度与第二天线辐射体的长度不相同，第一天线辐射体的长度小于第二天线辐射体的长度，其中，第一天线辐射体用于工作在高频频段，第二天线辐射体用于工作在低频频段。通过设置长度不同的第一天线辐射体和第二天线辐射体，实现了两种天线辐射体分别工作在不同频段，满足了天线系统宽频带的设计需求。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是根据本发明第一实施方式提供的天线系统的结构示意图；
图2是图1的局部放大图；
图3是根据本发明第二实施方式的天线系统的回损曲线图；
图4是根据本发明第二实施方式的天线系统的传输效率图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
本发明的第一实施方式涉及一种天线系统。如图1所示，金属边框的手机天线包括金属外壳101，设置于金属外壳101内且具有接地点的电路板104以及设于电路板104上的天线部分。金属外壳101包括金属中框102以及围设于金属中框边缘与金属中框102相连的金属边框103，金属中框102与电路板104的接地点电连接。
其中，金属边框103分为顶部边框105、底部边框106、左侧边框107和右侧边框108，左侧边框107和右侧边框108分别设置在金属中框102的左右两侧，底部边框106设置在金属中框102底部的上方，顶部边框105设置在金属中框102顶部的上方。
其中，金属中框102靠近底部边框106开设有第一缝隙109，金属中框102靠近右侧边框108开设有第二缝隙110，金属中框102靠近左侧边框107开设有第三缝隙111，第一缝隙109、第二缝隙110和第三缝隙111连通，并使得金属中框102和金属边框102 相隔一定距离形成净空区。
需要说明的是，本实施方式中，电路板104是设置在金属中框102上面的，这样重叠放置，节省了终端手机的占用面积。
天线部分包括设置在电路板104上的的馈电点112和调谐开关电路113，馈电点112与底部边框106电连接，底部边框106与馈电点112的连接处为底部边框的第一位置114，调谐开关电路113与底部边框106电连接，底部边框106与调谐开关电路113的连接处为底部边框的第二位置115。
其中，馈电点112与调谐开关电路113可以是通过弹片或其它导电材质与底部边框106连接。并且在净空区内通过馈电点112和调谐开关电路113与金属边框103连接，使得金属边框的右侧边框端部116至左侧边框端部117作为天线辐射体，利用调谐开关电路可以调节金属边框手机天线的工作频段。
需要说明的是，第二缝隙110延伸至金属中框102靠近右侧边框端部116，第三缝隙111延伸至金属中框102靠近左侧边框端部117。第一缝隙109、第二缝隙110和第三缝隙 111形成的净空区内填充有绝缘材料，第二缝隙110和第三缝隙111宽度形同，并且小于第一缝隙109的宽度。再一个具体实现中，第二缝隙110和第三缝隙111宽度不大于 1.5mm，第一缝隙109的宽度不大于5mm。
与现有技术相比，手机金属外壳的金属中框与金属边框无断缝连接，金属边框的一部分与金属中框之间形成的缝隙作为净空区，在净空区内馈电点和调谐开关电路与金属边框连接使得金属边框的一部分作为天线辐射体，利用调谐开关电路可以调节金属边框手机天线的工作频段。因此该金属边框的手机天线避免了在金属边框开设断缝和手机金属边框的强度由于切割的原因而造成强度的减弱，避免了原有技术中由于切割和注塑过程中造成的成本的增加。
本发明的第二实施方式涉及一种金属边框。如图2所示，其中，图2为金属边框的手机天线的局部放大图，第二实施方式是对第一实方式中天线辐射体的具体描述。
需要说明的是，第一位置114至右侧边框端部116为第一天线辐射体，第一位置114至左侧边框端部117为第二天线辐射体。调谐开关电路113通过在不同的工作状态之间进行切换，使第一天线辐射体和第二天线辐射体在不同的工作频段下工作。
需要说明的是，第一天线辐射体的长度与第二天线辐射体的长度不相同，第一天线辐射体的长度小于第二天线辐射体的长度，其中，第一天线辐射体用于工作在高频频段，第二天线辐射体用于工作在低频频段。通过设置两个长度不同的第一天线辐射体和第二天线辐射体，实现了两种天线辐射体分别工作在不同频段，满足了天线系统宽频带的设计需求。
其中，调谐开关电路113在至少两种工作状态之间切换，每种工作状态下控制第二天线辐射体对应的工作频段不同。通过设置调谐开关电路113在不同工作状态之间的切换，使得天线可以工作在多个不同的频段，实现了天线系统宽频带的设计需求。本实施方式中以调谐开关电路存在三种状态为例，第一状态为调谐开关电路113短路，第二状态为调谐开关电路 113开路，第三状态为调谐开关电路113导通，图3至图4为经过调谐开关电路113的调谐后金属边框的手机天线的工作状态图。其中，图3为三种工作状态下金属边框的手机天线的回损曲线图，图4为金属边框的手机天线的传输效率图。从中可以得出，第一状态即调谐开关电路113短路时，金属边框的手机天线对应的工作频段为中频1710MHz-2170MHz，高频 2500MHz-2690MHz；第二状态即调谐开关电路113开路时，金属边框的手机天线的工作频段为880MHz-960MHz；第三状态即调谐开关电路112导通时，金属边框的手机天线对应的工作频段为790MHz-894MHz，2300MHz-2400MHz。因此，通过设置调谐开关电路在不同工作状态之间的切换，使得金属边框的手机天线可以工作在多个不同的频段，实现了金属边框的手机天线宽频带的设计需求。
需要说明的是，图3至图4为经过调谐开关电路112的调谐后金属边框的手机天线的工作状态图。.其中，图3是三种工作状态下金属边框的手机天线的回损曲线图，通过图3的回波损耗能看出天线可以覆盖的工作频段，即天线带宽，同时也能得看出天线谐振深度，能分析理想状态下的天线效率。图4为金属边框的手机天线的传输效率图，并且为天线系统的无源效率，这是天线其中一项性能指标。本领域技术人员能够通过天线效率得出理论状态下天线系统的发射及接收电磁波的能力，可推算出天线的有源性能指标总辐射功率(Total Radiated Power，TRP)和总全向灵敏度(Total Istropic Sensitivity，TIS)。
其中，本实施方式中通过设置第一天线辐射体、第二天线辐射体和调谐开关电路113实现了790MHz-960MHz、1710MHz-2690MHz的宽频带设计需求，并通过增加了传输带宽实现工作上行下行传输速率，满足主流的载波聚合(carrier aggregation，CA)需求，即LTEBand1+Band3,Band39+Band41需求。
其中，右侧边框端部116和左侧边框端部117的位置分别决定着第一天线辐射体与第二天线辐射体的长度，在实际应用中可以根据需求设置金属边框的右侧边框端部116和左侧边框端部117的位置，本实施方式中不做限定。
需要说明的是，本实施方式中金属边框103的一部分即第一天线辐射体和第二天线辐射体与金属中框102是一体成型的，因此不存在现有技术中由于在终端中设置天线而在金属边框103上设置断缝，以将金属边框断开的问题，并且通过馈电点112将金属边框103的一部分划分为两个辐射体。因此从原材料即天线材料的使用上来说也进行了节省。
与现有技术相比，手机金属外壳的金属中框与金属边框无断缝连接，金属边框的一部分与金属中框之间形成的缝隙作为净空区，在净空区内馈电点和调谐开关电路与金属边框连接使得金属边框的一部分作为天线辐射体，利用调谐开关电路可以调节金属边框手机天线的工作频段。因此该金属边框的手机天线避免了在金属边框开设断缝和手机金属边框的强度由于切割的原因而造成强度的减弱，避免了原有技术中由于切割和注塑过程中造成的成本的增加。并且通过馈电点将金属边框划分为第一天线辐射体和第二天线辐射体，并分别工作在不同的频段内，满足了天线系统宽频带的设计需求。并且通过设置调谐开关电路在不同工作状态之间的切换，使得天线可以工作在多个不同的频段，实现了天线系统宽频带的设计需求。
需要说明的是，图2所示的金属边框的手机天线的局部放大图位于手机的下端，手机的下端是指竖直放置且正常使用状态下手机靠下的区域。其中，正常使用状态下手机的听筒朝上。
当然，该手机还应当包括处理器、存储器等硬件，其中，存储器和处理器采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器和存储器的各种电路链接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和天线系统之间提供接口。经处理器处理的数据通过天线系统在无线介质上进行传输，进一步，天线系统还接收数据并将数据传送给处理器。处理器负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器可以被用于存储处理器在执行操作时所使用的数据。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种金属边框的手机天线，其特征在于，包括金属外壳、设于所述金属外壳内且具有接地点的电路板以及设于所述电路板上的天线部分，所述金属外壳包括金属中框以及围设于所述金属中框边缘与所述金属中框相连的金属边框，所述金属中框与所述电路板的接地点电连接；
所述金属边框分为顶部边框、底部边框、左侧边框和右侧边框，所述左侧边框和所述右侧边框分别设置在所述金属中框的左右两侧，所述底部边框设置在所述金属中框底部的上方，所述顶部边框设置在所述金属中框顶部的上方；
所述金属中框靠近所述底部边框开设有第一缝隙，所述金属中框靠近所述右侧边框开设有第二缝隙，所述金属中框靠近所述左侧边框开设有第三缝隙，所述第一缝隙、所述第二缝隙和所述第三缝隙连通，并使得所述金属中框和所述金属边框相隔一定距离形成净空区；
所述天线部分包括设置在所述电路板上的的馈电点和调谐开关电路，所述馈电点与所述底部边框电连接，所述底部边框与所述馈电点的连接处为所述底部边框的第一位置，所述调谐开关电路与所述底部边框电连接，所述底部边框与所述调谐开关电路的连接处为所述底部边框的第二位置。
2.根据权利要求1所述的金属边框的手机天线，其特征在于，所述第二缝隙延伸至所述金属中框靠近所述右侧边框的端部，所述第三缝隙延伸至所述金属中框靠近所述左侧边框的端部。
3.根据权利要求1所述的金属边框的手机天线，其特征在于，所述右侧边框端部和所述左侧边框端部与所述金属中框连接以馈地。
4.根据权利要求1所述的金属边框的手机天线，其特征在于，所述第一位置至所述右侧边框端部为第一天线辐射体，所述第一位置至所述左侧边框的端部为第二天线辐射体；
所述调谐开关电路通过在不同的工作状态之间进行切换，使所述第一天线辐射体和所述第二天线辐射体在不同的工作频段下工作。
5.根据权利要求4所述的金属边框的手机天线，其特征在于，所述调谐开关电路使得所述第一天线辐射体和所述第二天线辐射体分别在1710MHz～2170MHz和2500MHz～2690MHz、880MHz～960MHz、790MHz～894MHz和2300MHz～2400MHz频段下工作。
6.根据权利要求4或5所述的金属边框的手机天线，其特征在于，所述第一天线辐射体的长度与所述第二天线辐射体的长度不相同，所述第一天线辐射体的长度小于所述第二天线辐射体的长度，其中，所述第一天线辐射体用于工作在高频频段，所述第二天线辐射体用于工作在低频频段。
7.根据权利要求1所述的金属边框的手机天线，其特征在于，所述净空区内填充有绝缘材料。
8.根据权利要求1至5任意一项所述的金属边框的手机天线，其特征在于，所述第二缝隙和所述第三缝隙宽度相同，并且小于所述第一缝隙的宽度。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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WW01 Invention patent application withdrawn after publication
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