CN108987902A - 天线装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种天线装置，其应用于具有基板和导电框体的终端，导电框体位于基板的外围。所述导电框体包括第一导电边框，第一导电边框和基板之间形成第一辐射缝隙。所述天线装置包括第一天线单元，第一天线单元包括第一馈电线路和第一导电边框；所述第一导电边框的一端与基板的接地层电连接，所述第一导电边框的另一端也与基板的接地层电连接。所述第一馈电线路用于接收第一馈电信号，所述第一馈电信号以耦合馈电方式对所述第一导电边框进行馈电。如此，在保持第一天线单元良好的辐射性能的同时保持了导电框体的完整性，使得终端的外壳无断点、无开缝，外观美好。

Description

天线装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种天线装置。
背景技术
天线是智能终端收发无线信号最前端部件，作发射时，天线将电路中的高频电流或馈电传输线上的导行波有效地转换成某种极化的空间电磁波，向规定的方向发射出去，作接收时，进行相反的变换。天线性能的好坏，直接影响到智能终端的通话质量和数据下载速度。随着无线通信技术的迅猛发展，消费者对无线通信质量要求越来越高，传统的单天线收发技术，不仅容易受到多径传播等不利因素的影响，使链路性能不稳定，而且数据传输速率比较低。针对移动通信中的多径衰落与提高链路稳定性，MIMO(Mitiple-Imput Mitiple-Output，多输入多输出)技术被广泛使用，该技术利用有限的频谱资源，通过提高空间复用增益与分集增益，有效提高信道容量，降低信道误码率。
移动终端中加入金属边框可以增强移动终端的机械强度，并且使得移动终端的外观更加的漂亮和美观；但是加载金属边框后会严重影响天线的辐射性能，特别是无断点金属边框终端天线的设计成为移动终端发展的一大难点。
对于移动终端，外围器件越来越多，如摄像头、麦克风、LED闪光灯等，留给天线设计空间越来越小，而USB和麦克风这些器件则需要安装在介质基板的边缘。之前的设计基本都是把这些器件安置在天线净空区，这样会严重影响天线的辐射性能。如何设计外围电子元器件的放置也是天线设计中的一大难点。
不但如此，当前的移动终端往往需要设计多个天线单元(MIMO技术)来提高通信系统的容量和频谱利用率，MIMO技术的使用直接迫使天线数量在狭小的终端环境中成倍的增加，这对于天线之间的隔离度提出了更高的要求，故需要提供一种净空区域小、频段覆盖区域大，隔离度高的MIMO天线。
发明内容
本发明实施例一方面公开了一种天线装置，其应用于具有基板和导电框体的终端，导电框体位于基板的外围；所述导电框体包括第一导电边框，第一导电边框和基板之间形成第一辐射缝隙；
所述天线装置包括第一天线单元，第一天线单元包括第一馈电线路和第一导电边框；所述第一导电边框的一端与基板的接地层电连接，所述第一导电边框的另一端也与基板的接地层电连接；
所述第一馈电线路用于接收第一馈电信号，所述第一馈电信号以耦合馈电方式对所述第一导电边框进行馈电。
作为一种可能的实施方式，在所述天线装置中，所述第一天线单元还包括至少一个第一开关单元，所述至少一个第一开关单元电连接于第一辐射缝隙的两侧之间；所述至少一个第一开关单元用于接收至少一个第一开关信号并根据所述至少一个第一开关信号导通或断开，以调节第一辐射缝隙的长度。
作为一种可能的实施方式，在所述天线装置中，每个所述第一开关单元包括第一开关和第一匹配电路，所述第一开关的一端电连接于第一辐射缝隙的一侧，所述第一开关的另一端通过第一匹配电路电连接于第一辐射缝隙的另一侧。
作为一种可能的实施方式，在所述天线装置中，所述第一馈电线路包括第一馈电枝节、第一馈电点和第一接地点，所述第一馈电点用于接收所述第一馈电信号，所述第一接地点与基板的接地层电连接；所述第一馈电信号通过第一馈电枝节对所述第一导电边框进行耦合馈电。
作为一种可能的实施方式，在所述天线装置中，所述第一馈电线路设置于基板的第一非导电层上，所述基板的接地层上靠近所述第一非导电层的部分设置USB接口、耳机接口、麦克风、喇叭、摄像头或者它们的任意组合。
作为一种可能的实施方式，在所述天线装置中，所述导电框体还包括第二导电边框，第二导电边框和基板之间形成第二辐射缝隙；所述天线装置还包括第二天线单元，第二天线单元包括第二馈电线路和第二导电边框；所述第二导电边框的一端与基板的接地层电连接，所述第二导电边框的另一端也与基板的接地层电连接；所述第二馈电线路用于接收第二馈电信号，所述第二馈电信号以耦合馈电方式对所述第二导电边框进行馈电。
作为一种可能的实施方式，在所述天线装置中，所述导电框体还包括连接于第一导电边框与第二导电边框之间的第三导电边框和第四导电边框，第三导电边框和第四导电边框都与基板的接地层电连接。
作为一种可能的实施方式，在所述天线装置中，所述第二天线单元还包括至少一个第二开关单元，所述至少一个第二开关单元电连接于第二辐射缝隙的两侧之间；所述至少一个第二开关单元用于接收至少一个第二开关信号并根据所述至少一个第二开关信号导通或断开，以调节第二辐射缝隙的长度。
作为一种可能的实施方式，在所述天线装置中，每个所述第二开关单元包括第二开关和第二匹配电路，所述第二开关的一端电连接于第二辐射缝隙的一侧，所述第二开关的另一端通过第二匹配电路电连接于第二辐射缝隙的另一侧。
作为一种可能的实施方式，在所述天线装置中，所述第一馈电线路包括第二馈电枝节、第二馈电点和第二接地点，所述第二馈电点用于接收所述第二馈电信号，所述第二接地点与基板的接地层电连接；所述第二馈电信号通过第二馈电枝节对所述第二导电边框进行耦合馈电。
作为一种可能的实施方式，在所述天线装置中，所述第二馈电线路设置于基板的第二非导电层上，所述基板的接地层上靠近所述第二非导电层的部分设置USB接口、耳机接口、麦克风、喇叭、摄像头或者它们的任意组合。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明实施例公开了上述天线装置，在保持第一天线单元和第二天线单元良好的辐射性能的同时保持了导电框体的完整性，使得终端的外壳无断点、无开缝，外观美好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明第一种实施方式所提供的天线装置的结构图。
图2为本发明第二种实施方式所提供的天线装置的结构图。
具体实施方式
为了解决以上问题，本发明实施例公开了一种天线装置。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。
图1为本发明第一种实施方式所提供的天线装置100的结构图，天线装置100应用于终端。终端可以是例如智能手机、台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、智能手表等智能终端。
终端包括基板90和导电框体10，导电框体10位于基板90的外围。导电框体10例如是由金属制成的，也即导电框体10是金属框体。
导电框体10包括第一导电边框12，第一导电边框12和基板90之间形成第一辐射缝隙50。在本发明非限定的实施例中，第一辐射缝隙50为U型缝隙。U形缝隙为围绕基板90形成的三条狭长的缝隙，第一辐射缝隙50包括第一缝隙段51、第二缝隙段52和第三缝隙段53，其中U形缝隙的宽度是均匀的。
天线装置100包括第一天线单元，第一天线单元包括第一馈电线路30和第一导电边框12；所述第一导电边框12的一端与基板90的接地层92电连接，所述第一导电边框12的另一端也与基板90的接地层92电连接。
第一馈电线路30用于接收第一馈电信号，所述第一馈电信号以耦合馈电方式对所述第一导电边框12进行馈电。
进一步地，第一天线单元还包括第一开关单元22、24、26，第一开关单元22、24、26都电连接于第一辐射缝隙50的两侧之间。第一开关单元22、24、26中的每个第一开关单元用于接收第一开关信号并根据第一开关信号导通或断开，以调节第一辐射缝隙50的长度。在本发明其它的第一实施例中，第一天线单元可以仅包括一个第一开关单元22、24或者26。在本发明其它的第二实施例中，第一天线单元可以包括三个以上的第一开关单元22、24或者26。
例如当第一开关单元22导通，第一开关单元24断开，第一开关单元26断开时，第一辐射缝隙50的长度为第一长度，此时第一天线单元工作于与第一长度对应的第一频段。当第一开关单元22断开，第一开关单元24导通，第一开关单元26断开时，第一辐射缝隙50的长度为第二长度，此时第一天线单元工作于与第二长度对应的第二频段。当第一开关单元22断开，第一开关单元24断开，第一开关单元26导通时，第一辐射缝隙50的长度为第三长度，此时第一天线单元工作于与第三长度对应的第三频段。当第一开关单元22、24、26都导通时，第一辐射缝隙50的长度为第四长度，此时第一天线单元工作于与第四长度对应的第四频段。如此，可以保证第一天线单元能覆盖多个频段。
具体地，每个所述第一开关单元22、24或者26包括第一开关和第一匹配电路，所述第一开关的一端电连接于第一辐射缝隙50的一侧，所述第一开关的另一端通过第一匹配电路电连接于第一辐射缝隙50的另一侧。作为本发明非限定的举例，第一开关可以是例如单刀单掷开关，第一匹配电路可以是例如电感、电容或者电容和电感的组合。
具体地，第一馈电线路30包括第一馈电枝节32、第一馈电点34和第一接地点(图未示)，所述第一馈电点34用于接收所述第一馈电信号，所述第一接地点与基板90的接地层92电连接；所述第一馈电信号通过第一馈电枝节32对所述第一导电边框12进行耦合馈电。具体地，高频电流从第一馈电点34流向第一馈电枝节32，接着高频电流通过耦合馈电的方式从第一馈电枝节32到达第一导电边框12，最后高频电流从第一导电边框12流向基板90的接地层92，从而形成了完整的电流路径。
所述第一馈电线路30设置于基板90的第一非导电层94上，所述基板的接地层92上靠近所述第一非导电层94的部分设置或放置USB接口、耳机接口、麦克风、喇叭、摄像头或者它们的任意组合。这样，USB接口、耳机接口、麦克风、喇叭、摄像头或者它们的任意组合就可以充分接地，从而减小这些器件对于第一天线单元的辐射性能的影响。
天线装置200运用三个第一开关单元22、24、26来使得第一辐射缝隙50的长度不同，使得第一天线单元能覆盖多个频段，在保证第一天线单元良好的辐射性能同时保持了金属边框的完整性，使得终端具有良好的外观。
图2为本发明第二种实施方式所提供的天线装置200的结构图，天线装置200应用于终端。图2所示天线装置200与图1所示天线装置100的区别在于：天线装置200还包括第二天线单元，也即天线装置200包括第二天线单元和图1所示的第一天线单元。
在图2中，导电框体还包括第二导电边框14，第二导电边框14和基板90之间形成第二辐射缝隙60。在本发明非限定的实施例中，第二辐射缝隙60为U型缝隙。U形缝隙为围绕基板90形成的三条狭长的缝隙，第二辐射缝隙60包括第一缝隙段61、第二缝隙段62和第三缝隙段63，其中U形缝隙的宽度是均匀的。
所述天线装置200还包括第二天线单元，第二天线单元包括第二馈电线路70和第二导电边框14；所述第二导电边框14的一端与基板90的接地层92电连接，所述第二导电边框14的另一端也与基板90的接地层92电连接。
第二馈电线路70用于接收第二馈电信号，所述第二馈电信号以耦合馈电方式对所述第二导电边框14进行馈电。
导电框体10还包括连接于第一导电边框12与第二导电边框14之间的第三导电边框16和第四导电边框18，第三导电边框16和第四导电边框18都与基板90的接地层92电连接。
进一步地，第二天线单元还包括第二开关单元42、44、46，第二开关单元42、44、46都电连接于第二辐射缝隙60的两侧之间。第二开关单元42、44、46中的每个第二开关单元用于接收第二开关信号并根据第二开关信号导通或断开，以调节第二辐射缝隙60的长度。在本发明其它的第一实施例中，第二天线单元可以仅包括一个第二开关单元42、44或者46。在本发明其它的第二实施例中，第二天线单元可以包括三个以上的第二开关单元42、44或者46。
例如当第二开关单元42导通，第二开关单元44断开，第二开关单元46断开时，第二辐射缝隙60的长度为第一长度，此时第二天线单元工作于与第一长度对应的第一频段。当第二开关单元42断开，第二开关单元44导通，第二开关单元46断开时，第二辐射缝隙60的长度为第二长度，此时第二天线单元工作于与第二长度对应的第二频段。当第二开关单元42断开，第二开关单元44断开，第二开关单元46导通时，第二辐射缝隙60的长度为第三长度，此时第二天线单元工作于与第三长度对应的第三频段。当第二开关单元42、44、46都导通时，第二辐射缝隙60的长度为第四长度，此时第二天线单元工作于与第四长度对应的第四频段。如此，可以保证第二天线单元能覆盖多个频段。
具体地，每个所述第二开关单元42、44或者46包括第二开关和第二匹配电路，所述第二开关的一端电连接于第二辐射缝隙60的一侧，所述第二开关的另一端通过第二匹配电路电连接于第二辐射缝隙60的另一侧。作为本发明非限定的举例，第二开关可以是例如单刀单掷开关，第二匹配电路可以是例如电感、电容或者电容和电感的组合。
具体地，第二馈电线路70包括第二馈电枝节72、第二馈电点74和第二接地点(图未示)，所述第二馈电点34用于接收所述第二馈电信号，所述第二接地点与基板90的接地层92电连接；所述第二馈电信号通过第二馈电枝节72对所述第二导电边框14进行耦合馈电。具体地，高频电流从第二馈电点74流向第二馈电枝节72，接着高频电流通过耦合馈电的方式从第二馈电枝节72到达第二导电边框14，最后高频电流从第二导电边框14流向基板90的接地层92，从而形成了完整的电流路径。
所述第二馈电线路70设置于基板90的第二非导电层96上，所述基板的接地层92上靠近所述第二非导电层96的部分设置或放置USB接口、耳机接口、麦克风、喇叭、摄像头或者它们的任意组合。这样，USB接口、耳机接口、麦克风、喇叭、摄像头或者它们的任意组合就可以充分接地，从而减小这些器件对于第二天线单元的辐射性能的影响。
天线装置200运用三个第二开关单元42、44、46来使得第二辐射缝隙60的长度不同，使得第二天线单元能覆盖多个频段，在保证第二天线单元良好的辐射性能同时保持了金属边框的完整性，使得终端具有良好的外观。
第一辐射缝隙50和第二辐射缝隙60分别位于终端的顶端和底端位置，也即第一天线单元和第二天线单元分别位于终端的顶端和底端位置。
第一开关和第二开关可以例如是二极管等，可以根据实际情况选择第一开关和第二开关的个数。
在实施例中，具体为三个第一开关单元22、24、26均处于“OFF”状态时，第一天线单元的工作状态为A；第一开关单元22处于“ON”状态，第一开关单元24和26都处于“OFF”状态，第一天线单元的工作状态为B；第一开关单元22和26都处于“OFF”状态，第一开关单元24处于“ON”状态，第一天线单元的工作状态为C；第一开关单元22和24都处于“OFF”状态，第一开关单元26处于“ON”状态，第一天线单元的工作状态为D。利用调谐器件来选择不同的谐振路径长度，使得第一天线单元工作在不同的频段，从而实现频段之间切换，达到低频频段覆盖824～960MHz、高频频段覆盖1710～2690MHz的效果。
在实施例中，具体的频段切换如下表所示：
本发明所设计的实施例通过开关的切换，使得MIMO天线系统可以覆盖GSM850/900以及GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500这些频段；且在这些频段中，第一天线单元和第二天线单元之间的隔离度同样符合要求。
显然，本领域的技术人员可以对本申请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 (10)

1.一种天线装置，其特征在于：应用于具有基板和导电框体的终端，导电框体位于基板的外围；所述导电框体包括第一导电边框，第一导电边框和基板之间形成第一辐射缝隙；
所述天线装置包括第一天线单元，第一天线单元包括第一馈电线路和第一导电边框；所述第一导电边框的一端与基板的接地层电连接，所述第一导电边框的另一端也与基板的接地层电连接；
所述第一馈电线路用于接收第一馈电信号，所述第一馈电信号以耦合馈电方式对所述第一导电边框进行馈电。
2.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于：所述第一天线单元还包括至少一个第一开关单元，所述至少一个第一开关单元电连接于第一辐射缝隙的两侧之间；所述至少一个第一开关单元用于接收至少一个第一开关信号并根据所述至少一个第一开关信号导通或断开，以调节第一辐射缝隙的长度。
3.如权利要求2所述的天线装置，其特征在于：每个所述第一开关单元包括第一开关和第一匹配电路，所述第一开关的一端电连接于第一辐射缝隙的一侧，所述第一开关的另一端通过第一匹配电路电连接于第一辐射缝隙的另一侧。
4.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于：所述第一馈电线路包括第一馈电枝节、第一馈电点和第一接地点，所述第一馈电点用于接收所述第一馈电信号，所述第一接地点与基板的接地层电连接；所述第一馈电信号通过第一馈电枝节对所述第一导电边框进行耦合馈电。
5.如权利要求4所述的天线装置，其特征在于：所述第一馈电线路设置于基板的第一非导电层上，所述基板的接地层上靠近所述第一非导电层的部分设置USB接口、耳机接口、麦克风、喇叭、摄像头或者它们的任意组合。
6.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于：所述导电框体还包括第二导电边框，第二导电边框和基板之间形成第二辐射缝隙；所述天线装置还包括第二天线单元，第二天线单元包括第二馈电线路和第二导电边框；所述第二导电边框的一端与基板的接地层电连接，所述第二导电边框的另一端也与基板的接地层电连接；所述第二馈电线路用于接收第二馈电信号，所述第二馈电信号以耦合馈电方式对所述第二导电边框进行馈电。
7.如权利要求6所述的天线装置，其特征在于：所述导电框体还包括连接于第一导电边框与第二导电边框之间的第三导电边框和第四导电边框，第三导电边框和第四导电边框都与基板的接地层电连接。
8.如权利要求6所述的天线装置，其特征在于：所述第二天线单元还包括至少一个第二开关单元，所述至少一个第二开关单元电连接于第二辐射缝隙的两侧之间；所述至少一个第二开关单元用于接收至少一个第二开关信号并根据所述至少一个第二开关信号导通或断开，以调节第二辐射缝隙的长度。
9.如权利要求8所述的天线装置，其特征在于：每个所述第二开关单元包括第二开关和第二匹配电路，所述第二开关的一端电连接于第二辐射缝隙的一侧，所述第二开关的另一端通过第二匹配电路电连接于第二辐射缝隙的另一侧。
10.如权利要求6所述的天线装置，其特征在于：所述第一馈电线路包括第二馈电枝节、第二馈电点和第二接地点，所述第二馈电点用于接收所述第二馈电信号，所述第二接地点与基板的接地层电连接；所述第二馈电信号通过第二馈电枝节对所述第二导电边框进行耦合馈电。
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