CN108713277A - 一种移动终端的天线及移动终端 - Google Patents

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Abstract

一种移动终端的天线及移动终端，该移动终端的金属框上开设有至少两条缝隙，两条缝隙将金属框分割成第一金属段、第二金属段以及第三金属段，天线的辐射单元包括位于两个缝隙之间的第二金属段，第一导体，以及第二导体，且第一导体及第二导体分别与第二金属段连接；馈电点通过匹配网络与第一导体连接；接地点与第二导体连接，以形成环天线；且电流从馈电点到第二金属段的电长度路径不等于电流在接地点到第二金属段的电长度路径。在上述技术方案中，通过采用馈电点及接地点设置在金属段的中心线的一侧，并且辐射单元采用环形的结构形成环天线，从而改变电场的最大点远离金属边框的缝隙，进而降低手对模态电场的影响，从而提高天线的性能。

Description

一种移动终端的天线及移动终端
本申请要求在2017年3月20日提交中国专利局、申请号为201710166832.4、发明名称为“一种天线”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种移动终端的天线及移动终端。
背景技术
传统的T型天线原理如上图1所示。由图1可以看出，该T型天线采用金属边框作为天线的辐射单元，并且该金属边框上开设了至少两个缝隙，缝隙将金属边框分割成三个金属段，分别标记为第一金属段1、第二金属段2及第三金属段3，其中，第二金属段2与馈电点4连接，并且在具体连接时，馈电点4通过匹配网络与第二金属段2连接，该T型天线的电流在移动终端的金属边框上分布，一并参考图2a～图2d，其中，图2a为馈电到左侧缝隙长枝节四分之一波长模态下的电场最大值分布示意图，图2b为第二金属段2整枝节一倍波长模态下的电场最大值分布示意图，图2c为馈电到右侧缝隙短枝节四分之一模态下的电场最大值分布示意图，图2d为馈电到左侧缝隙长枝节四分之三波长模态电场最大值分布示意图，其中，圆圈表示相应模态的电场最大点。由图2a～图2d可见，各模态电场的最大点一般均在金属边框的缝隙处，从而使得天线加载较大，辐射孔径小，导致带宽和辐射效率差，在大屏占比小净空的情况下，更是如此。此外，一般为了实现低频谐振，天线缝隙的位置在设置时靠近金属边框的边缘。因而造成大电场区离手较近，天线受手的影响较大。
发明内容
本申请实施例提供了一种移动终端的天线及移动终端，用以改善移动终端的天线的性能。
第一方面，提供一种移动终端的天线，该移动终端具有金属框，且该金属框上开设有至少两条缝隙，所述两条缝隙将所述金属框分割成第一金属段、第二金属段以及第三金属段，所述天线包括辐射单元，匹配网络，馈电点以及接地点，其中，
所述辐射单元包括位于所述两个缝隙之间的第二金属段，第一导体，以及第二导体，且所述第一导体与所述第二金属段的一端连接，且所述第一导体与所述第二金属段的连接点为馈电接触点；所述第二导体与所述第二金属段的另一端连接，且所述第二导体与所述第二金属段的连接点为接地接触点；所述馈电点与所述接地点的垂直距离小于所述馈电接触点与所述接地接触点的垂直距离；
所述馈电点通过所述匹配网络与所述第一导体连接；
所述接地点与所述第二导体连接；
且电流从所述馈电点到所述第二金属段的电长度路径不等于电流在所述接地点到所述第二金属段的电长度路径。
在上述技术方案中，通过改变第一导体和第二导体的长度，使得电流在所述馈电点到所述第二金属段的电长度路径与在所述接地点到所述第二金属段的电长度路径不相等，从而使得各模态电场的最大点远离金属边框的缝隙，进而减小缝隙的电场加载以及降低手对模态电场的影响，从而提高天线的性能。
在一个具体的实施方案中，所述馈电点通过匹配网络与所述第一导体连接。该匹配网络可以由电控开关，可变电容，电容，电感组成，以并联或串联形式连接。
在具体设置时，馈电点既可以与接地点分别位于中心线的两侧，也可以采用所述馈电点及所述接地点位于中心线的一侧，所述中心线为所述第二金属段的中心线中，垂直于所述第二金属段长度方向的中心线。
在一个具体的实施方案中，还包括位于所述接地点与所述馈电线之间的调节电路，所述调节电路包括：多个并联的支路，每个支路上设置有电感或电容，每个支路接地；所述第二金属段可选择地与所述调节电路中的一个支路连接。通过设置调节电路可改变所述天线的有效电长度，以达到调谐天线谐振频率的目的。在具体设置时，每个支路上设置一个开关，或者采用单刀多掷开关，实现地点与一个支路连接。
在一个具体的实施方案中，至少一个支路上设置有串联的电感及电容。通过改变上述的电容或电感值可改变所述天线的有效电长度，以达到调谐天线谐振频率的目的。
在一个具体的实施方案中，所述第二导体上设置有调节电路，所述调节电路包括多个并联的支路，每个支路上设置有电感，每个支路与所述接地点连接；所述第二金属段可选择地与所述调节电路中的一个支路连接。通过设置调节电路可改变所述天线的有效电长度，以达到调谐天线谐振频率的目的。在具体设置时，每个支路上设置一个开关，或者采用单刀多掷开关，实现地点与一个支路连接。
在一个具体的实施方案中，至少一个支路上设置有串联的电感及电容。通过改变电容或电感值可改变所述天线的有效电长度，以达到调谐天线谐振频率的目的。
在一个具体的实施方案中，该天线还包括一个或两个寄生单元，所述寄生单元可由所述第一金属段或第三金属段接地构成。所述寄生单元的谐振频率可由接地点调节。
在一个具体的实施方案中，所述寄生单元为第一金属段、第三金属段，或者第一金属段以及设置在所述第一金属段的缝隙端点的金属贴片、或第三金属段以及设置在所述第三金属段的缝隙端点的金属贴片。
在一个具体的实施方案中，所述金属贴片为柔性电路板、金属导电片、镭射层或薄层导体。
在一个具体的实施方案中，所述第一导体和第二导体通过除第二金属段之外的第三导体连接，所述的第三导体为柔性电路板、金属导电片、镭射层或薄层导体。
第二方面，提供了一种移动终端，该移动终端包括金属框，且该金属框上至少开设有两条缝隙，所述两条缝隙将所述金属框分割成相互绝缘的第一金属段、第二金属段以及第三金属段，还包括上述任一项所述的天线。
在上述技术方案中，通过改变第一导体和第二导体的长度，使得电流在所述馈电点到所述第二金属段的电长度路径与在所述接地点到所述第二金属段的电长度路径不相等，从而使得各模态电场的最大点远离金属边框的缝隙，进而减小缝隙的电场加载以及降低手对模态电场的影响，从而提高天线的性能。
附图说明
图1为现有技术中的移动终端的天线的结构；
图2a～图2d为图1所示的天线在不同频段下的模态电场最大值的分布示意图；
图3为本申请实施例提供的天线结构示意图；
图4为本申请实施例提供的天线并联谐振电调的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的天线串联谐振电调的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的另一种天线结构示意图；
图7为本申请实施例提供的另一种天线结构示意图；
图8a～图8d为图6所示的天线在不同频段下的模态电场最大值的分布示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本实施例提供的天线应用到移动终端上，该移动终端可以为手机、平板电脑等常见的移动终端设备，并且，该移动终端设备具有一个金属框，该金属框上至少开设有两条缝隙，从而将金属框分割成多个相互绝缘的金属段，在本实施例中，如图3所示，金属框上开设了两个缝隙，两个缝隙将金属框分割成：第一金属段50、第二金属段22及第三金属段60。
继续参考图3，本实施例提供的天线包括辐射单元20、匹配网络40、馈电点10及接地点30。该辐射单元20一端通过匹配网络与馈电点10连接，另一端与接地点30连接。在具体连接时，如图3所示，辐射单元20包括三部分：分别为第二金属段22、第一导体21及第二导体23；在连接时，该第一导体21及第二导体23分别与第二金属段22的两端连接，即第一导体21与第二金属段22的一端连接，第二导体23与第二金属段22的另一端连接，其中，第二金属段22的端指示的第二金属段22靠近缝隙的端部，该端部为具有一端长度(如小于5mm)的金属段，第一导体21及第二导体23可以与该金属段上的任意位置连接。第一导体21与第二金属段22的连接点为馈电接触点80，第二导体23与第二金属段22的连接点为接地接触点90；继续参考图3，由图3可以看出，馈电点10与接地点30的垂直距离d小于馈电接触点80与接地接触点90的垂直距离D；更具体的，馈电点10与接地点30的垂直距离d远远小于馈电接触点80与接地接触点90的垂直距离D，如d与D的比值介于1/5～1/2之间。应当理解的是，该比值仅仅是为了说明两者之间的距离存在很大的差异，并无直接的对应关系。采用该方式时，使得形成的天线可以适用于不同的频段，更好的提高了天线的性能。
如图3所示，馈电点10及接地点30位于第二金属段22的同一侧，并且第一导体21，第二导体23及所述第二金属段22围成具有开口的环形，从而形成一个环天线。在具体设置时，馈电点10以及接地点30到第二金属段22的电长度路径(电荷从一点流动到另一点时走过的路径长度)不同，即电流在所述馈电点10到所述第二金属段22走的电长度路径与在所述接地点30到所述第二金属段22走的电长度路径不相等。
如图2a～图2d所示为传统T天线的最大电场分布示意图。其中，图2a为长枝节四分之一波长模态下的电场最大值分布示意图，图2b为整枝节一倍波长模态下的电场最大值分布示意图，图2c为短枝节四分之一模态下的电场最大值分布示意图，图2d为长枝节四分之三波长模态电场最大值分布示意图；由图2a、图2b、图2c及图2d可以看出，在现有技术中的T型天线采用该模式时，电场最大值位于缝隙的位置，造成大电场区离手较近，天线受手的影响较大，影响到天线的性能。
而在本申请中，通过改变馈电点10及接地点30到第二金属段22的电长度路径，从而使得各模态电场的最大点远离金属边框的缝隙，进而减小缝隙的电场加载以及降低手对模态电场的影响，从而提高天线的性能。在具体改变时，可以通过改变第一导体21的长度从而改变馈电到第二金属段22的电长度路径，使得馈电点10到第二金属段22的电长度路径和接地点30到第二金属段22的电长度路径不相等。还可以采用改变第二导体23的长度，从而改变接地点30到第二金属段22的电长度路径，使得接地点30到第二金属段22的电长度路径和馈电点10到第二金属段22的电长度路径不相等。还可以采用同时改变第一导体21和第二导体23的长度，使得馈电点10到第二金属段22的电长度路径与接地点30到第二金属段22的电长度路径不相等。还可以通过并联调节电路80来使得馈电点10到第二金属段22的电长度路径与接地点30到第二金属段22的电长度路径不相等。还可以通过串联或者并联调节电路80来使得馈电点10到第二金属段22的电长度路径与接地点30到第二金属段22的电长度路径不相等。为了方便理解上述不同的改变方式，下面结合具体的附图对本申请实施例提供的天线进行详细的描述。
实施例1
继续参考图3，本实施例提供的移动终端的金属框上开设了两个缝隙，该两个缝隙将金属框分割成三段相互绝缘的金属段，其中，位于两个缝隙两侧的分别为第一金属段50及第三金属段60，位于两个缝隙之间的金属段为第二金属段22，如图3所示，该第二金属段22为一直条形的金属段。该移动终端上的天线包括：辐射单元20、匹配网络40、馈电点10以及接地点30，其中辐射单元20包括第二金属段22以及与第二金属段22连接的第一导体21和第二导体23。该第一导体21为任意形式的导体，比如直线形式，弯折线形式等，并且第一导体21与第二金属段22围成一个环形。更具体的，该第一导体21可以为柔性电路板、金属导电片、镭射层或薄层导体等。或者其他能够实现馈电点10与第二金属段22实现电连接的形式。
在具体设置时，如图3所示，在本实施例中，馈电点10及接地点30位于中心线的一侧，并且，该中心线为第二金属段22的中心线中，垂直于第二金属段22长度方向的中心线，在该移动终端为手机时，该中心线对应的位置为USB接口或充电接口的位置，因此，也可以理解为，馈电点10及接地点30位于USB接口或充电接口的同一侧。在该方式中，可以理解为将馈电点10以及接地点30到第二金属段22的中点的电长度路径相同的情况下，改变馈电点10的位置，以增长馈电点10到第二金属段22的中点的物理距离，并且馈电点10与第二金属段22之间通过第一导体21连接，即增长第一导体21的长度，从而使得馈电点10到第二金属段22的电长度路径大于接地点30到第二金属段22的电长度路径。在采用该方式时，可以理解成通过改变第一导体21和第二导体23的长度，使得馈电点10到所述第二金属段22的电长度路径与在接地点30到第二金属段22的电长度路径不相等。
在本实施例中，如图3所示，馈电点10通过匹配网络40与第一导体21连接。该匹配网络40可以为电容及电感的组成的不同匹配方式，多个电感并联、多个电容串联、或者电容与电感串联等不同的方式，具体的可以根据实际的需要调节的情况进行选择。并且通过设置的匹配网络40也可以调节馈电点10到第二金属段22的中点的电长度路径。
实施例2
一并参考图4及图5，在图4及图5所示的方案中，通过改变接地点30到第二金属段22的电长度路径，在具体改变时，通过接地点30串联或者并联参考元件以实现改变接地点30到第二金属段22的中点的电长度路径。
如图4所示，图4示出了接地点30与参考元件并联的方式，此时，该天线还包括位于接地点30与馈电点之间的调节电路80，该调节电路80为参考元件组成的电路，具体的，调节电路80包括：多个并联的支路，每个支路上设置有电感或者电容或者电感和电容组合，并且每个支路接地；在具体设置时，如图4所示，多个支路并联连接，并且多个支路的一端与第二金属段22串联，另一端接地。并且在具体连接时，第二金属段22可选择地与调节电路80中的一个支路连接。参考图4，在图4中，每个支路上设置了一个开关，通过控制选择开关的打开以及关闭实现第二金属段22通过闭合的开关所在的支路进行接地。此外，还可以采用单刀多掷开关，此时，单刀多掷开关的不动端与第二金属段22连接，动端与支路连接，通过单刀多掷开关实现选择一个支路进行接地连接。在采用上述方式时，由于调节电路80与接地点30并联，调节支路上设置的参考元件改变电长度路径，从而使得馈电点10到所述第二金属段22的电长度路径与接地点30到所述第二金属段22的电长度路径不相等。
其中的参考元件可以为电感、或者电感与电容的串联电路，如图4所示，其中的多个支路上设置不同的电感，且至少一个支路上设置有串联的电感及电容。在图4所示的结构中，采用一个电路上设置了电容及电感的串联方式。应当理解的是，上述电容及电感的设置方式可以根据实际的需要进行改变。不仅限于图4所示的结构。
如图5所示，图5示出了接地点30与参考元件串联的方式。在该天线中，接地点30连接有多个并联的支路，每个支路上设置有电感或电容、或电容，并且每个支路接地；第二金属段22可选择地与调节电路80中的一个支路连接。通过在接地点30串联多个支路改变接地点30到第二金属段22的电长度路径。即在设置时，接地点30先并联了多个支路，该支路再与第二金属段22连接，此外，在连接时，每个支路上至少设置了串联的电感及电容，由于电荷在流经上述元器件时，相当于改变了电长度路径，因此，通过设置的电感或电容、或电容和电感组合可以改变接地点30到第二金属段22的电长度路径。在具体设置时，多个支路上设置了不同参数的元器件，并且每个支路与接地点30或者第二金属段22可选择的连接，具体的，如图5所示，每个支路上设置了开关，通过开关的打开及关闭实现了第二金属段22通过其中的一个支路与接地点30连接。还可以采用一刀多掷开关，此时，单刀多掷开关的不动端与第二金属段22连接，动端与支路连接，通过单刀多掷开关实现选择一个支路进行接地连接。在具体设置时，第二导体23上设置上述调节电路80，即可调电路80一端接地另一端接第二导体23，第二导体23另一端与第二金属段22连接。
其中的参考元件可以为电感、或者电容、或者电容和电感的串联电路，如图5所示，其中的多个支路上设置不同的电感，且至少一个支路上设置有与电感串联的电容。在图5所示的结构中，采用一个电路上设置了电容及电感的串联方式。应当理解的是，上述电容及电感的设置方式可以根据实际的需要进行改变。不仅限于图5所示的结构。
通过上述图4及图5所示的通过不同的方式改变接地点30到第二金属段22的电长度路径，从而改变电场最大点产生的位置。
在采用此种方式时，可以采用馈电点10及接地点30分别位于第二金属段22的中心线的两侧，更具体的，采用馈电点10及接地点30采用对称的方式分列在第二金属段22的中心线的两侧。
此外，在采用调整电路80时，该调整电路80还可以设置在第一导体21上，即通过调整电路80来改变馈电点10到第二金属段22的电长度路径。
实施例3
一并参考图3、图4及图5，在本实施例中，同时采用实施例1及实施例2中的方案，即同时改变馈电点10到第二金属段22的电长度路径，以及接地点30到第二金属段22点的电长度路径。并且在设置时，通过合理的设计参考元件以及第一导体21和第二导体23的长度，使得接地点30与馈电点10分别到第二金属段22的路径不相等。
实施例4
如图6所示，该天线除了包含实施例3中所示的结构外，还包括寄生单元。在具体设置时，该寄生单元可由所述第一金属段50或第三金属段60接地构成，寄生单元产生的谐振频率可由接地点位置调节；寄生单元还可由第一金属段50或第三金属段60以及在其缝隙端点(缝隙端点为金属段靠近缝隙的一端)相连的金属贴片70一起构成，接地点的位置和金属贴片70的长度共同决定寄生单元谐振的位置。上述金属贴片70在具体制备时为柔性电路板、金属导电片、镭射层或薄层导体。如图6所示，此时，金属贴片70位于第一金属段50上，且位于第一金属段50靠近缝隙的一端。此外，金属贴片70还可以设置在第三金属段60上靠近缝隙的一端。应当理解的是，图6中所示的馈电点10及接地点30的设置位置仅仅为一个具体的示例，还可以采用接地点30与馈电点10与图6中所示的位置相反的方式设置接地点30以及馈电点10。
在具体设置时，该金属贴片70的顶端具有一个折弯的结构，且折弯形成一个具有开口的U形框，该U形框的开口方向朝向馈电点10所在的位置。
在将寄生单元可增加环天线中，可以提高天线高频的调谐的灵活性。特别是在该天线金属边框走线固定的情况下，该寄生单元可有效地改善环天线的中高频的宽带和辐射效率。
实施例5
如图7所示，本实施例提供的辐射单元20除了上述实施例中包括的第二金属段22、第一导体21及第二导体23外，还包括第三导体24，且第三导体24的两端分别与第一导体21及第二导体23连接。此时，第一导体21、第二金属段22、第二导体23、第三导体24围成一个环形。此时，从馈电点10流出的电流，流经第一导体21到第二金属段22，接地点的电流从第三导体23流到第二金属段22。在本实施例中的设置方式，可以应用到实施例1～实施例4中，即第三导体23可以添加上实施例1～实施例4中的辐射单元20的结构中。
在具体设置时，第三导体24为柔性电路板、金属导电片、镭射层或薄层导体。
为了方便理解本实施例提供的天线，下面以图6所示的结构为例进行不同模态下的仿真处理。一并参考图8a～图8d，其中，图8a为本申请中的二分之一波长模态下的电场最大值分布示意图、图8b为一倍波长模态下的电场最大值分布示意图，图8c为二分之三模态下的电场最大值分布示意图，图8d为寄生单元谐振模态下的电场最大值分布示意图；其中黑圆圈表示电场最大点，由图8a、图8b、图8c及图8d可以看出，在本申请中的天线采用上述结构时，当处于不同的模式时，电场最大值均远离缝隙，从而克服现有技术中移动终端的天线存在的如下两个问题：a)天线加载较大，辐射孔径小，导致带宽和辐射效率差，在大屏占比小净空的情况下，问题更加严重；b)大电场区离手较近，天线受手的影响较大。达到了改善天线效果的目的。
此外，本申请还提供了一种移动终端，该移动终端可以为手机、平板电脑等常见的移动终端设备，并且，该移动终端设备具有一个金属框，该金属框上开设有至少两个缝隙，从而将金属框分割成多个相互绝缘的金属段，具体的，该金属框上开设有两条缝隙，两条缝隙将金属框分割成相互绝缘的第一金属段50、第二金属段22以及第三金属段60，还包括上述任一项的天线。
在上述技术方案中，通过改变馈电点10或接地点30与第二金属段22连接的结构，使得电流在馈电点10到第二金属段22的电长度路径与在接地点30到第二段金属段的电长度路径不相等，从而改变电场的最大点远离金属边框的缝隙，进而降低手对模态电场的影响，从而提高天线的性能。
显然，本领域的技术人员可以对本申请实施例进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请实施例的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种移动终端的天线，所述移动终端具有金属框，且该金属框上开设有至少两条缝隙，所述两条缝隙将所述金属框分割成第一金属段、第二金属段以及第三金属段，其特征在于，所述天线包括辐射单元，匹配网络，馈电点以及接地点，其中，
所述辐射单元包括位于所述两个缝隙之间的第二金属段，第一导体，以及第二导体，且所述第一导体与所述第二金属段的一端连接，所述第一导体与所述第二金属段的连接点为馈电接触点；所述第二导体与所述第二金属段的另一端连接，且所述第二导体与所述第二金属段的连接点为接地接触点；所述馈电点与所述接地点的垂直距离小于所述馈电接触点与所述接地接触点的垂直距离；
所述馈电点通过所述匹配网络与所述第一导体连接；
所述接地点与所述第二导体连接；
且电流从所述馈电点到所述第二金属段的电长度路径不等于电流在所述接地点到所述第二金属段的电长度路径。
2.如权利要求1所述的移动终端的天线，其特征在于，所述馈电点及所述接地点位于中心线的一侧，所述中心线为所述第二金属段的中心线中，垂直于所述第二金属段长度方向的中心线。
3.如权利要求1或2所述的移动终端的天线，其特征在于，还包括位于所述接地点与所述馈电线之间的调节电路，所述调节电路包括：多个并联的支路，每个支路上设置有电感或电容，每个支路接地；所述第二金属段可选择地与所述调节电路中的一个支路连接。
4.如权利要求3所述的移动终端的天线，其特征在于，至少一个支路上设置有串联的电感及电容。
5.如权利要求1或2所述的移动终端的天线，其特征在于，所述第二导体上设置有调节电路，所述调节电路包括多个并联的支路，每个支路上设置有电感或电容，每个支路与所述接地点连接；所述第二金属段可选择地与所述调节电路中的一个支路连接。
6.如权利要求5所述的移动终端的天线，其特征在于，至少一个支路上设置有串联的电感及电容。
7.如权利要求1～6任一项所述的移动终端的天线，其特征在于，还包括至少一个寄生单元。
8.如权利要求5所述的移动终端的天线，其特征在于，所述寄生单元为第一金属段、第三金属段，或者第一金属段以及设置在所述第一金属段的缝隙端点的金属贴片、或第三金属段以及设置在所述第三金属段的缝隙端点的金属贴片。
9.如权利要求1～8任一项所述的移动终端的天线，其特征在于，所述第一导体为柔性电路板、金属导电片、镭射层或薄层导体。
10.如权利要求1～9任一项所述的移动终端的天线，其特征在于，还包括第三导体，所述第三导体的两端分别与所述第一导体及第二导体连接。
11.一种移动终端，其特征在于，包括金属框，且该金属框上至少开设有两条缝隙，所述两条缝隙将所述金属框分割成相互绝缘的第一金属段、第二金属段以及第三金属段，还包括如权1～10任一项所述的天线。
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