CN109390693B - 天线结构及具有该天线结构的无线通信装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种天线结构，包括壳体、第一馈入源、第一内辐射体、第二内辐射体以及第二馈入源，所述壳体上设置有第一辐射部，所述第一馈入源为所述第一辐射部馈入电流信号，进而使所述第一辐射部激发出第一模态以产生第一频段的信号；所述第一内辐射体设置于所述壳体内，所述第一辐射部还用以将电流信号耦合至所述第一内辐射体，进而使所述第一内辐射体激发出第二模态以产生第二频段的信号；所述第二内辐射体设置于所述第一内辐射体形成的空间内，所述第二馈入源电连接至所述第二内辐射体，以为所述第二内辐射体馈入电流信号，进而使所述第二内辐射体激发第三模态以产生第三频段的信号。该天线结构具有较宽频宽。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，移动电话、个人数字助理等电子装置不断朝向功能多样化、轻薄化、以及资料传输更快、更有效率等趋势发展。然而其相对可容纳天线的空间也就越来越小，而且随着长期演进(Long Term Evolution，LTE)技术的不断发展，天线的频宽不断增加。因此，如何在有限的空间内设计出具有较宽频宽的天线，是天线设计面临的一项重要课题。
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，包括壳体、第一馈入源、第一内辐射体、第二内辐射体以及第二馈入源，所述壳体上设置有第一辐射部，所述第一馈入源的一端电连接至所述第一辐射部，以为所述第一辐射部馈入电流信号，进而使所述第一辐射部激发出第一模态以产生第一频段的信号；所述第一内辐射体设置于所述壳体内，且与所述第一辐射部间隔耦合设置，所述第一辐射部还用以将电流信号耦合至所述第一内辐射体，进而使所述第一内辐射体激发出第二模态以产生第二频段的信号；所述第二内辐射体设置于所述第一内辐射体形成的空间内，且与所述第一内辐射体间隔设置，所述第二馈入源电连接至所述第二内辐射体，以为所述第二内辐射体馈入电流信号，进而使所述第二内辐射体激发第三模态以产生第三频段的信号。
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壳体，且利用所述壳体上的断点及缝隙自所述壳体划分出天线结构，如此可有效实现宽频设计。
附图说明
图1为本发明第一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组装示意图。
图4为图2所示天线结构的电路图。
图5为图4所示天线结构中第一匹配电路的电路图。
图6为图5所示天线结构中第二匹配电路的电路图。
图7为图5所示天线结构中切换电路的电路图。
图8为图4所示天线结构工作的电流走向示意图。
图9为图1所示天线结构工作于低频模态及中频模态时的S参数(散射参数)曲线图。
图10为图1所示天线结构工作于低频模态及中频模态时的总辐射效率图。
图11为图1所示天线结构工作于高频模态时的S参数(散射参数)曲线图。
图12为图1所示天线结构工作于高频模态时的总辐射效率图。
图13为本发明第二较佳实施例的天线结构应用至无线通信装置的示意图。
图14为图13所示无线通信装置的组装示意图。
图15为图13所示无线通信装置另一角度下的组装示意图。
图16为图13所示天线结构的电路图。
图17为图13所示天线结构中第一匹配电路的电路图。
图18为图13所示天线结构中第二匹配电路的电路图。
图19为图13所示天线结构中第三匹配电路的电路图。
图20为图13所示天线结构中第四匹配电路的电路图。
图21为图13所示天线结构中切换电路的电路图。
图22为图13所示天线结构工作于GPS模态以及WIFI 2.4G模态时的S参数(散射参数)曲线图。
图23为图13所示天线结构工作于GPS模态以及WIFI 2.4G模态时的辐射效率图。
图24为图13所示天线结构工作于WIFI 5G模态时的S参数(散射参数)曲线图。
图25为图13所示天线结构工作于WIFI 5G模态时的辐射效率图。
图26为图13所示天线结构工作于LTE-A低频及中频模态时的S参数(散射参数)曲线图。
图27为图13所示天线结构工作于LTE-A低频及中频模态时的辐射效率图。
图28为图13所示天线结构工作于LTE-A高频模态时的S参数(散射参数)曲线图。
图29为图13所示天线结构工作于LTE-A高频模态时的辐射效率图。
主要元件符号说明
天线结构 100、300
壳体 11、31
背板 111、311
边框 113、313
容置空间 114、314
末端部 115、315
第一侧部 116、316
第二侧部 117、317
端口 119
断点 121
第一断点 319
第二断点 321
断槽 122
缝隙 322
第一信号源 13
第二信号源 16
第一馈入源 F1
第二馈入源 F2
第三馈入源 F3
第四馈入源 F4
接地部 G1
第一阻抗电路 14
第一阻抗元件 141
第二阻抗元件 142
第三阻抗元件 143
第四阻抗元件 144
第二阻抗电路 17
阻抗元件 171
第一匹配电路 32
第一匹配元件 323
第二匹配元件 324
第三匹配元件 325
第二匹配电路 35
匹配元件 351
第三匹配电路 36
第一匹配单元 361
第二匹配单元 362
第三匹配单元 363
第四匹配电路 39
匹配单元 391
耦合部 A1
辐射部 A2
第一辐射段 A21
第一支路 A211
第二支路 A212
第二辐射段 A22
切换模块 19
切换开关 191
切换组件 193
切换电路 41
切换单元 411
切换元件 413
第一内辐射体 33
第一辐射臂 331
第二辐射臂 332
第三辐射臂 333
第四辐射臂 334
第二内辐射体 34
第三内辐射体 38
馈入段 381
第一连接段 382
第二连接段 383
第三连接段 384
第四连接段 385
第五连接段 386
接地段 387
第一辐射部 H1
第二辐射部 H2
无线通信装置 200、400
显示单元 201、401
电子元件 203
第一载体 402
第二载体 403
第一电子元件 404
第二电子元件 405
第三电子元件 406
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包括壳体11(参图2)、第一信号源13、第一阻抗电路14、第二信号源16以及第二阻抗电路17。所述壳体11可以为所述无线通信装置200的外壳。所述壳体11至少包括背板111及边框113。在本实施例中，所述背板111由非金属材料，例如塑胶、玻璃制成。所述边框113由金属材料制成。所述背板111及边框113构成所述无线通信装置200的外壳。
所述边框113大致呈环状结构。所述边框113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(参图3)。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背板111大致平行设置。在本实施例中，所述边框113环绕所述背板111的周缘设置，以与所述显示单元201以及背板111共同围成具有所述开口的容置空间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、处理单元等电子元件或电路模块于其内。
所述边框113至少包括末端部115、第一侧部116以及第二侧部117。在本实施例中，所述末端部115为所述无线通信装置200的底端。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末端部115的两端，优选垂直设置。所述末端部115、所述第一侧部116与所述第二侧部117均垂直连接所述背板111。
所述边框113上还开设有端口119、断点121及断槽122。所述端口119开设于所述末端部115的中部位置，且贯通所述末端部115。所述无线通信装置200还包括电子元件203。在本实施例中，所述电子元件203为一USB模块，其设置于所述容置空间114内，且与所述端口119相对应，以使得所述电子元件203从所述端口119部分露出。如此用户将一USB设备通过所述端口119插入，进而与所述电子元件203建立电性连接。
在本实施例中，所述断点121开设于所述端口119与所述第一侧部116之间的所述边框113。所述断点121贯通且隔断所述边框113，进而将边框113划分为两部分，即耦合部A1及辐射部A2。其中，所述断点121邻近所述第一侧部116一侧的所述边框113形成所述耦合部A1。所述断点121另一侧的所述边框113形成所述辐射部A2。在本实施例中，所述断点121开设的位置并非对应到所述末端部115的中间，因此所述耦合部A1的长度小于辐射部A2的长度。
所述断槽122开设于所述端口119与所述第二侧部117之间的所述边框113，即所述断点121及所述断槽122设置于所述端口119两侧。所述断槽122贯通且隔断所述边框113，进而将所述辐射部A2进一步划分出两部分，即第一辐射段A21及第二辐射段A22。其中，所述断点121与断槽122之间的所述边框113形成所述第一辐射段A21。所述断槽122远离所述断点121且邻近所述第二侧部117的所述边框113形成所述第二辐射段A22。
在本实施例中，所述断槽122开设的位置并非对应到所述辐射部A2的中间，因此所述第一辐射段A21的长度大于所述第二辐射段A22的长度。
在本实施例中，所述断点121及所述断槽122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)，以区隔所述耦合部A1、所述辐射部A2的第一辐射段A21及第二辐射段A22。
请一并参阅图4，所述第一信号源13设置于所述容置空间114内，且位于所述第一侧部116与所述电子元件203之间。所述第一信号源13的一端通过所述第一阻抗电路14电连接至所述第一辐射段A21。如此，所述第一信号源13将所述第一辐射段A21进一步划分为第一支路A211及第二支路A212。其中，所述第一信号源13与所述断槽122之间的所述边框113构成所述第一支路A211。所述第一信号源13与所述断点121之间的所述边框113构成所述第二支路A212。在本实施例中，所述第一信号源13的位置并非对应到所述第一辐射段A21的中间，因此所述第一支路A211的长度大于所述第二支路A212的长度。
在本实施例中，所述第二信号源16设置于所述容置空间114内。所述第二信号源16的一端通过所述第二阻抗电路17与所述第二辐射段A22电连接，进而为所述第二辐射段A22馈入电流。
在本实施例中，所述耦合部A1及所述辐射部A2的第二辐射段A22均接地。所述第一信号源13以及所述第一辐射段A21的第一支路A211共同构成第一天线。所述第一信号源13、所述第一辐射段A21的第二支路A212以及所述耦合部A1共同构成第二天线。所述第二信号源16与所述辐射部A2的第二辐射段A22共同构成第三天线。其中，所述第一天线为一单极天线，用以激发一第一工作模态以产生第一辐射频段的辐射信号。所述第二天线为一耦合馈入天线，用以激发一第二工作模态以产生第二辐射频段的辐射信号。所述第三天线为一回路(loop)天线，用以激发一第三工作模态以产生第三辐射频段的辐射信号。在本实施例中，所述第三辐射频段的频率高于第二辐射频段的频率。所述第二辐射频段的频率高于第一辐射频段的频率。具体的，所述第一工作模态为低频模态，所述第一辐射频段为LTE-A 700-960MHz频段。所述第二工作模态为中频模态，所述第二辐射频段为LTE-A 1710-2170频段。所述第三工作模态为高频模态，所述第三辐射频段为2300-2690MHz频段。
请一并参阅图5，在本实施例中，所述第一阻抗电路14包括第一阻抗元件141、第二阻抗元件142、第三阻抗元件143以及第四阻抗元件144。其中所述第一阻抗元件141的一端电连接至所述第一辐射段A21及所述第二阻抗元件142的一端。所述第一阻抗元件141的另一端接地。所述第二阻抗元件142的另一端与所述第三阻抗元件143串联，并电连接至所述第一信号源13。所述第四阻抗元件144的一端电连接于所述第三阻抗元件143与所述第一信号源13之间，另一端接地。
在本实施例中，所述第一阻抗元件141及所述第二阻抗元件142用于对第一天线的第一辐射频段进行阻抗匹配。所述第三阻抗元件143及第四阻抗元件144用以对第二天线的第二辐射频段进行阻抗匹配。第一阻抗元件141及第三阻抗元件143为电感。所述第二阻抗元件142及第四阻抗元件144为电容。所述第一阻抗元件141及第三阻抗元件143的电感值分别为3nH及1nH。所述第二阻抗元件142及第四阻抗元件144的电容值分别为3.3pF及1pF。当然，在其他实施例中，所述第一阻抗元件141、第二阻抗元件142、第三阻抗元件143以及第四阻抗元件144不局限于上述所述的电感及电容，其还可为其他的阻抗元件或其组合。
请一并参阅图6，所述第二阻抗电路17包括阻抗元件171。所述阻抗元件171的一端电连接至所述第二辐射段A22与所述第二信号源16之间，另一端接地，进而对第三天线的第三辐射频段进行阻抗匹配。在本实施例中，所述阻抗元件171为电容，其电容值为1pF。当然，在其他实施例中，所述阻抗元件171不局限于上述所述的电容，其还可为电感、其他的阻抗元件或其组合。
请再次参阅图4及图7，在本实施例中，所述天线结构100还包括切换模块19。所述切换模块19的一端电连接至所述第一辐射段A21靠近所述断点121的位置，另一端接地。所述切换模块19包括切换开关191及至少一切换组件193。所述切换开关191电连接至所述第一辐射段A21。所述切换组件193可以为电感、电容、或者电感与电容的组合。所述切换组件193之间相互并联，且其一端电连接至所述切换开关191，另一端接地。如此，通过控制所述切换开关191的切换，可使得所述第一辐射段A21切换至不同的切换组件193。由于每一个切换组件193具有不同的阻抗，因此通过所述切换开关191的切换，可有效调整所述第一工作模态的频段。
例如，在本实施例中，所述切换模块19包括三个切换组件193。该三个切换组件193分别为开路状态，为一电感值为18nH的电感以及为短路状态。其中，当所述切换开关191切换至处于开路状态的切换组件193时，所述第一天线可工作于704-803MHz频段。当所述切换开关191切换至处于短路状态的切换组件193时，所述第一天线将形成倒F型天线，且可工作于880-960MHz频段。当所述切换开关191切换至电感值为18nH的切换组件193时，所述第一天线与所述电感值为18nH的切换组件193并联，进而改变所述第一天线的相位，使得所述第一天线可工作于824-894MHz频段。
图8为所述天线结构100的电流走向示意图。显然，当电流自所述第一信号源13馈入后，一部分电流将流入所述所述第一支路A211，并流向所述断槽122(参路径P1)，进而激发出所述第一工作模态以产生第一辐射频段的辐射信号。当电流自所述第一信号源13馈入后，另外一部分电流将流经所述第二支路A212，并通过所述断点121耦合至所述耦合部A1，进而激发出所述第二工作模态以产生第二辐射频段的辐射信号。当电流自所述第二信号源16进入后，将流经所述第二辐射段A22(参路径P3)，进而激发出所述第三工作模态以产生第三辐射频段的辐射信号。
图9为所述天线结构100工作于低频模态以及中频模态时的S参数(散射参数)曲线图。其中，曲线S91为所述天线结构100工作于LTE-A 703-803MHz频段(LTE-A band28)时的S11值。曲线S92为所述天线结构100工作于LTE-A 824-894MHz频段(LTE-A band5)时的S11值。曲线S93为所述天线结构100工作于LTE-A880-960MHz频段(LTE-A band8)时的S11值。曲线S94为所述天线结构100工作于LTE-A 1710-2170MHz频段时的S11值。显然，曲线S91-S93分别对应三个不同频段，并分别对应所述切换模块19可切换的多个低频模态的其中三个。另外，由于所述天线结构100设置有切换模块19，因此可利用所述切换模块19的切换，进而切换所述第一辐射频段，同时不影响中、高频的操作。
图10为所述天线结构100工作于低频模态及中频模态时的总辐射效率图。其中，曲线S101为所述天线结构100工作于LTE-A703-803MHz频段(LTE-A band28)及中频模态时的总辐射效率。曲线S102为所述天线结构100工作于LTE-A 824-894MHz频段(LTE-A band5)及中频模态时的总辐射效率。曲线S103为所述天线结构100工作于LTE-A 880-960MHz频段(LTE-A band8)及中频模态时的总辐射效率。显然，所述天线结构100在低频及中频段均有不错的效率表现。其中，其低频效率均大致为25％，中频效率则均大于50％。
图11为所述天线结构100工作于高频模态时的S参数(散射参数)曲线图。图12为所述天线结构100工作于高频模态时的辐射效率图。其中，所述天线结构100在高频段的辐射效率大致为25％，且其频宽可涵盖至TDD LTE B40频段(2300-2400MHz)及TDD LTE B41频段(2496-2690MHz)。
显然，从图9至图12可知，所述天线结构100可工作于相应的低频频段，例如LTE-A704-960MHz频段。另外，所述天线结构100还可工作于中频段(LTE-A 1710-2170MHz频段)及高频段(2300-2690MHz)，即涵盖至低、中、高频频段，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。
如前面各实施例所述，所述天线结构100通过设置所述断点121以及断槽122，以自所述边框113划分出耦合部A1及辐射部A2的第一辐射段A21、第二辐射段A22。所述天线结构100还设置有第一信号源13及第二信号源16，进而使得所述第一信号源13的电流馈入至所述第一辐射段A21，并耦合至所述耦合部A1。所述第二信号源16的电流馈入至所述第二辐射段A22。如此，所述第一辐射段A21可激发第一工作模态以产生低频频段的辐射信号。所述耦合部A1可激发第二工作模态以产生中频频段的辐射信号。所述第二辐射段A22可激发第三工作模态以产生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。
另外，该天线结构100通过设置所述壳体11，且所述壳体11上的断点121及断槽122均设置于所述边框113上，并未设置于所述背板111上。如此，该天线结构100仅利用所述边框113便可设置出相应的低、中、高频天线，而使得所述背板111整体可采用非金属材料，较为完整及美观，且可有效适应手机天线净空区越来越小的趋势，同时可有效确保无线信号接收的稳定性。
实施例2
请参阅图13，本发明第二较佳实施方式提供一种天线结构300，其可应用于移动电话、个人数字助理等无线通信装置400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14及图15，所述天线结构300包括壳体31(参图14)、第一馈入源F1、第一匹配电路32、第一内辐射体33、第二内辐射体34、第二馈入源F2、第二匹配电路35、第三馈入源F3、第三匹配电路36、接地部G1、第四馈入源F4、第三内辐射体38及第四匹配电路39。所述壳体31可以为所述无线通信装置400的外壳。所述壳体31至少包括背板311及边框313。在本实施例中，所述背板311由非金属材料，例如塑胶、玻璃材料制成。所述边框313由金属材料制成。所述背板311及边框313构成所述无线通信装置400的外壳。
所述边框313大致呈环状结构。所述边框313上设置有一开口(图未标)，用于容置所述无线通信装置400的显示单元401(参图15)。可以理解，所述显示单元401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背板311大致平行设置。在本实施例中，所述边框313环绕所述背板311的周缘设置，以与所述显示单元401以及背板311共同围成具有所述开口的容置空间314。所述容置空间314用以容置所述无线通信装置400的电路板、处理单元等电子元件或电路模块于其内。
所述边框313至少包括末端部315、第一侧部316以及第二侧部317。在本实施例中，所述末端部315为所述无线通信装置400的顶端。所述第一侧部316与所述第二侧部317相对设置，两者分别设置于所述末端部315的两端，优选垂直设置。所述末端部315、所述第一侧部316与所述第二侧部317均垂直连接所述背板311。
所述边框313上还开设有第一断点319、第二断点321及缝隙322。所述第一断点319开设于所述第一侧部316上，且贯通及隔断所述边框313。所述第二断点321开设于所述第二侧部317上，且贯通及隔断所述边框313。所述缝隙322开设于所述末端部315上，且邻近所述第一断点319设置，即所述缝隙322设置于所述第一断点319与第二断点321之间，且贯通及隔断所述边框313。所述第一断点319、第二断点321及缝隙322共同自所述边框313划分出间隔设置的两部分，即第一辐射部H1及第二辐射部H2。其中，所述第一断点319与所述缝隙322之间的所述边框313形成所述第一辐射部H1。所述第二断点321与所述缝隙322之间的所述边框313形成所述第二辐射部H2。在本实施例中，所述缝隙322开设的位置并非对应到所述末端部315的中间，因此所述第一辐射部H1的长度小于第二辐射部H2的长度。
在本实施例中，所述第一断点319、第二断点321及所述缝隙322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)，以区隔所述第一辐射部H1及第二辐射部H2。
在本实施例中，所述第一断点319、第二断点321及所述缝隙322的宽度均大致为1.7mm。
请一并参阅图16，所述第一馈入源F1设置于所述容置空间314内，且邻近所述第一断点319设置。所述第一馈入源F1的一端通过所述第一匹配电路32电连接至所述第一辐射部H1，另一端接地，用以为所述第一辐射部H1馈入电流。
所述第一内辐射体33设置于所述容置空间314内，且邻近所述第一辐射部H1设置。所述第一内辐射体33包括第一辐射臂331、第二辐射臂332、第三辐射臂333以及第四辐射臂334。所述第一辐射臂331大致呈弧状，其与所述第一侧部316大致平行设置。所述第二辐射臂332大致呈直条状，其垂直连接至所述第一辐射臂331靠近所述末端部315的一端，并沿平行所述末端部315且靠近所述第二侧部317的方向延伸，直至越过所述缝隙322。所述第三辐射臂333大致呈直条状，其一端垂直连接至所述第二辐射臂332远离所述第一辐射臂331的一端，并沿平行所述第一侧部316且远离所述末端部315的方向延伸。在本实施例中，所述第一辐射臂331及第三辐射臂333均设置于所述第二辐射臂332远离所述末端部315的一侧，且与所述第二辐射臂332共同构成一U型结构。所述第四辐射臂334大致呈矩形条状，其一端垂直连接至所述第三辐射臂333远离所述第二辐射臂332的一端，并沿平行所述末端部315且朝向所述第一辐射臂331的方向延伸，并接地。
第二内辐射体34设置于所述第一内辐射体33形成的空间内。所述第二内辐射体34大致呈矩形条状，且与所述第二辐射臂332平行且间隔设置。在本实施例中，所述第二内辐射体34的长度小于所述第二辐射臂332的长度。
所述第二馈入源F2的一端通过第二匹配电路35电连接至所述第二内辐射体34。
所述第三馈入源F3设置于所述容置空间314内，且邻近所述缝隙322设置。所述第三馈入源F3的一端通过所述第三匹配电路36电连接至所述第二辐射部H2，另一端接地，进而为所述第二辐射部H2馈入电流。
所述接地部G1设置于所述容置空间314内，且位于所述缝隙322与所述第三馈入源F3之间。所述接地部G1的一端电连接至所述第二辐射部H2，另一端接地，进而为所述第二辐射部H2提供接地。
所述第三内辐射体38设置于所述容置空间314内，且邻近所述第二侧部317设置。所述第三内辐射体38为曲折状片体，包括馈入段381、第一连接段382、第二连接段383、第三连接段384、第四连接段385、第五连接段386以及接地段387。所述馈入段381大致呈直条状，其与所述第二侧部317大致平行间隔设置，且朝所述末端部315所在方向延伸。所述第一连接段382大致呈直条状，其一端垂直连接至所述馈入段381靠近所述末端部315的一端，并沿平行所述末端部315且靠近所述第一侧部316的方向延伸。所述第二连接段383大致呈直条状，其一端垂直连接至所述第一连接段382远离所述馈入段381的一端，并沿平行所述第二侧部317且远离所述第一连接段382的方向延伸。在本实施例中，所述第二连接段383与所述馈入段381设置于所述第一连接段382远离所述末端部315的一侧，并与所述末端部315共同构成大致呈U型的结构。
所述第三连接段384大致呈直条状，其一端垂直连接至所述第二连接段383远离第一连接段382的一端，并沿平行所述末端部315且靠近所述第一侧部316的方向延伸。所述第四连接段385大致呈直条状，其一端垂直连接至所述第三连接段384远离第二连接段383的一端，并沿平行所述第一侧部316且靠近所述末端部315的方向延伸，进而与第三连接段384及所述第二连接段383共同构成大致呈U型的结构。
所述第五连接段386大致呈直条状，其一端垂直连接至所述第四连接段385远离第三连接段384的一端，并沿平行所述末端部315且靠近所述第一侧部316的方向延伸。所述接地段387大致呈直条状，其位于所述馈入段381与第二连接段383之间，且与所述馈入段381及第二连接段383相互间隔且平行设置。所述接地段387的一端垂直连接至所述第一连接段382的一侧，并沿平行所述馈入段381且远离所述末端部315的方向延伸。
在本实施例中，所述第一连接段382与所述第五连接段386大致位于同一条直线上。所述馈入段381、第二连接段383、第三连接段384、第四连接段385以及所述接地端387均位于所述第一连接段382与所述第五连接段386形成的直线的同一侧。
所述第四馈入源F4设置于所述容置空间314内，且邻近所述第二断点321设置。所述第四馈入源F4的一端通过所述第四匹配电路39电连接至所述馈入段381远离所述第一连接段382的一端，另一端接地，进而为所述第三内辐射体38馈入电流。所述接地段387远离所述第一连接段382的一端则接地，进而为所述第三内辐射体38提供接地。
可以理解，在本实施例中，当电流自所述第一馈入源F1馈入时，所述电流将流经所述第一辐射部H1，进而激发一第一模态以产生第一频段的辐射信号。同时，所述第一馈入源F1馈入的电流还将流经所述第一辐射部H1，并经所述第一辐射部H1耦合至所述第一内辐射体33，进而激发一第二模态以产生第二频段的辐射信号。当电流自所述第二馈入源F2馈入后，电流将流经所述第二内辐射体34，进而激发一第三模态以产生第三频段的辐射信号。当电流自所述第三馈入源F3馈入后，电流将流经所述第二辐射部H2，并通过所述接地部G1接地，进而激发一第四模态以产生第四频段的辐射信号。当电流自所述第四馈入源F4馈入后，电流将流经所述第三内辐射体38，并通过所述第三内辐射体38的接地段387接地，进而激发一第五模态以产生第五频段的辐射信号。
在本实施例中，所述第一模态为GPS模态。所述第二模态为WIFI 2.4G模态。所述第三模态为WIFI 5G模态。所述第四模态为LTE-A低、中频模态。所述第五模态为LTE-A高频模态。另外，所述第一辐射部H1与所述第一馈入源F1构成GPS天线。所述第一辐射部H1、所述第一馈入源F1以及第一内辐射体33构成耦合馈入天线。所述第二馈入源F2与所述第二内辐射体34构成单极天线。所述第三馈入源F3、第二辐射部H2以及所述接地部G1构成倒F型的分集天线。所述第四馈入源F4与所述第二内辐射体38构成倒F型的分集天线。
请一并参阅图17，在本实施例中，所述第一匹配电路32包括第一匹配元件323、第二匹配元件324以及第三匹配元件325。其中所述第一匹配元件323的一端电连接至所述第一辐射部H1。所述第一匹配元件323的另一端通过与所述第二匹配元件324串联后接地。所述第三匹配元件325的一端电连接至所述第一匹配元件323与第二匹配元件324之间。所述第三匹配元件325的另一端电连接至所述第一馈入源F1。在本实施例中，所述第一匹配元件323及所述第二匹配元件324用于调整GPS共振模态。所述第三匹配元件325用以调整WIFI2.4G共振模态。第一匹配元件323及第三匹配元件325均为电容。所述第二匹配元件324为电感。所述第一匹配元件323及第三匹配元件325的电容值分别为3pF及1.8pF。所述第二匹配元件324的电感值为0.8nH。当然，在其他实施例中，所述第一匹配元件323、第二匹配元件324以及第三匹配元件325不局限于上述所述的电感及电容，其还可为其他的匹配元件或其组合。
请一并参阅图18，所述第二匹配电路35包括匹配元件351。所述匹配元件351的一端电连接至所述第二内辐射体34，另一端电连接至所述第二馈入源F2，用以对所述第三频段进行阻抗匹配。在本实施例中，所述匹配元件351为电容，其电容值为2pF。当然，在其他实施例中，所述匹配元件351不局限于上述所述的电容，其还可为电感、其他的匹配元件或其组合。
请一并参阅图19，在本实施例中，所述第三匹配电路36包括第一匹配单元361、第二匹配单元362以及第三匹配单元363。其中所述第一匹配单元361的一端电连接至所述第二辐射部H2。所述第一匹配单元321的另一端接地。所述第二匹配单元362的一端电连接至所述第二辐射部H2及所述第一匹配单元361的一端。所述第二匹配单元362的另一端电连接至所述第三馈入源F3及所述第三匹配单元363的一端。所述第三匹配单元363的另一端接地。在本实施例中，第一匹配单元361及第二匹配单元362均为电感。所述第三匹配单元363为电容。所述第一匹配单元361及第二匹配单元362的电感值分别为8.2nH及0.5nH。所述第三匹配匹配单元363的电容值为1pF。当然，在其他实施例中，所述第一匹配单元361、第二匹配单元362以及第三匹配单元363不局限于上述所述的电感及电容，其还可为其他的匹配元件或其组合。
请一并参阅图20，所述第四匹配电路39包括匹配单元391。所述匹配单元391的一端电连接至所述第三内辐射体38，另一端电连接至所述第四馈入源F4，用以对所述第五频段进行阻抗匹配。在本实施例中，所述匹配单元391为电感，其电感值为1nH。当然，在其他实施例中，所述匹配单元391不局限于上述所述的电感，其还可为电容、其他的匹配元件或其组合。
请再次参阅图13、图16及图21，在本实施例中，所述天线结构300还包括切换电路41。所述切换电路41设置于所述容置空间314内，且位于所述第三馈入源F3与第三内辐射体38之间。所述切换电路41的一端电连接至所述第二辐射部H2，另一端接地。所述切换电路41包括切换单元411及至少一切换元件413。所述切换单元411电连接至所述第二辐射部H2。所述切换元件413可以为电感、电容、或者电感与电容的组合。所述切换元件413之间相互并联，且其一端电连接至所述切换单元411，另一端接地。如此，通过控制所述切换单元411的切换，可使得所述第二辐射部H2切换至不同的切换元件413。由于每一个切换元件413具有不同的阻抗，因此通过所述切换单元411的切换，可有效调整所述第四模态的频段。
例如，在本实施例中，所述切换电路41包括三个切换元件413。该三个切换元件413均为电感，且电感值分别为33nH、7.5nH、5.6nH。其中，当所述切换单元411切换至电感值为33nH的切换元件413时，所述天线结构300可工作于758-803MHz频段。当所述切换单元411切换至电感值为7.5nH的切换元件413时，所述天线结构300可工作于850MHz频段。当所述切换单元411切换至电感值为5.6nH的切换元件413时，所述天线结构300可工作于900MHz频段。即通过所述切换单元411的切换，可使得所述天线结构100的低频涵盖至703-960MHz。
可以理解，请再次参阅图13，在本实施例中，所述无线通信装置400还包括第一载体402及第二载体403。所述第一载体402用以承载所述第一内辐射体33及第二内辐射体34。所述第二载体403用以承载所述第三内辐射体38。另外，所述第一馈入源F1还设置于所述第一载体402上。
可以理解，请再次参阅图13及图16，所述无线通信装置400还包括至少一电子元件。在本实施例中，所述无线通信装置400至少包括第一电子元件404、第二电子元件405及第三电子元件406。在本实施例中，所述第一电子元件404为主摄像头模组，其设置于所述第一内辐射体33远离所述末端部315的一侧，且大致对准所述缝隙322设置。所述第二电子元件405及第三电子元件406分别为前置摄像头模组及接收器(Receiver)，两者间隔设置于所述第三馈入源F3与所述切换电路41之间。
图22为所述天线结构300工作于GPS模态以及WIFI 2.4G模态时的S参数(散射参数)曲线图。图23为所述天线结构300工作于GPS模态以及WIFI 2.4G模态时的辐射效率图。
图24为所述天线结构300工作于WIFI 5G模态时的S参数(散射参数)曲线图。图25为所述天线结构300工作于WIFI 5G模态时的辐射效率图。
图26为所述天线结构300工作于LTE-A低频及中频模态时的S参数(散射参数)曲线图。其中，曲线S261为所述天线结构300工作于LTE-A 700MHz频段时的S11值。曲线S262为所述天线结构300工作于LTE-A 850MHz频段时的S11值。曲线S263为所述天线结构300工作于LTE-A 900MHz频段时的S11值。曲线S264为所述天线结构100工作于LTE-A中频段时的S11值。显然，曲线S261-S263分别对应三个不同频段，并分别对应所述切换电路41可切换的多个低频模态的其中三个。
图27为所述天线结构300工作于LTE-A低频及中频模态时的辐射效率图。其中，曲线S271为所述天线结构300工作于LTE-A 700MHz频段时的辐射效率。曲线S272为所述天线结构300工作于LTE-A 850MHz频段时的辐射效率。曲线S273为所述天线结构300工作于LTE-A 900MHz频段时的辐射效率。曲线S274为所述天线结构100工作于LTE-A中频段时的辐射效率。
图28为所述天线结构300工作于LTE-A高频模态时的S参数(散射参数)曲线图。图29为所述天线结构300工作于LTE-A高频时的辐射效率图。
显然，从图22至图29可知，所述天线结构300可工作于相应的LTE-A低、中、高频频段。另外，所述天线结构300还可工作于GPS频段及WIFI 2.4G/5G频段，即涵盖至LTE-A低、中、高频频段、GPS频段及WIFI 2.4G/5G频段，频率范围较广，且当所述天线结构300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。
如前面各实施例所述，所述天线结构300通过设置所述第二断点321以及缝隙322，以自所述边框313划分出第二辐射部H2。所述天线结构300还设置有第三内辐射体38。所述第二辐射部H2可激发第四模态以产生LTE-A低中频频段的辐射信号。所述第三内辐射体38可激发第五模态以产生LTE-A高频频段的辐射信号。因此无线通信装置400可使用长期演进技术升级版(LTE-Advanced)的载波聚合(CA，Carrier Aggregation)技术并使用所述第二辐射部H2及所述第三内辐射体38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。
另外，该天线结构300通过设置所述壳体31，且所述壳体31上的第一断点319、第二断点321及缝隙322均设置于所述边框313上，并未设置于所述背板311上。如此，可仅利用所述边框313及相应的内辐射体，即第一内辐射体33、第二内辐射体34及第三内辐射体38，便可设置出相应的LTE-A低、中、高频天线、GPS天线及WIFI 2.4G/5G，涵盖了较宽的频段，而使得所述背板311整体可采用非金属材料，较为完整及美观，且可有效适应手机天线净空区越来越小的趋势，同时可有效确保无线信号接收的稳定性。
本发明第一较佳实施例的天线结构100及本发明第二较佳实施例的天线结构300可应用在同一个无线通信装置。例如将天线结构100设置在该无线通信装置的下端作为主天线，并将天线结构300设置在该无线通信装置的上端作为副天线。当该无线通信装置发送无线信号时，该无线通信装置使用所述主天线发送无线信号。当该无线通信装置接收无线信号时，该无线通信装置使用所述主天线和所述副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 (20)

1.一种天线结构，其特征在于，所述天线结构包括壳体、第一馈入源、第一内辐射体、第二内辐射体以及第二馈入源，所述壳体上设置有第一辐射部，所述第一馈入源的一端电连接至所述第一辐射部，以为所述第一辐射部馈入电流信号，进而使所述第一辐射部激发出第一模态以产生第一频段的信号；所述第一内辐射体设置于所述壳体内，且与所述第一辐射部间隔耦合设置，所述第一辐射部还用以将电流信号耦合至所述第一内辐射体，进而使所述第一内辐射体激发出第二模态以产生第二频段的信号；所述第二内辐射体设置于所述第一内辐射体形成的空间内，且与所述第一内辐射体间隔设置，所述第二馈入源电连接至所述第二内辐射体，以为所述第二内辐射体馈入电流信号，进而使所述第二内辐射体激发第三模态以产生第三频段的信号，所述壳体至少包括上边框，所述上边框上开设有第一断点及缝隙，所述第一断点及所述缝隙均贯通且隔断所述上边框，所述上边框至少包括末端部、第一侧部及第二侧部，所述第一侧部与所述第二侧部分别连接所述末端部的两端，所述第一断点开设于所述第一侧部靠近所述末端部的一端，所述缝隙开设于所述末端部上；所述第一内辐射体设置于所述第一断点、所述末端部与所述第二侧部围成的空间内，所述第一内辐射体包括第一辐射臂及第二辐射臂，所述第一辐射臂呈弧状，所述第二辐射臂垂直连接至所述第一辐射臂靠近所述末端部的一端，并沿平行所述末端部且靠近所述第二侧部的方向延伸，直至越过所述缝隙。
2.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：所述第一断点与所述缝隙之间的所述上边框构成所述第一辐射部；所述第一内辐射体还包括第三辐射臂及第四辐射臂，所述第三辐射臂一端垂直连接至所述第二辐射臂远离所述第一辐射臂的一端，并沿平行所述第一侧部且远离所述末端部的方向延伸；所述第四辐射臂一端垂直连接至所述第三辐射臂远离所述第二辐射臂的一端，并沿平行所述末端部且朝向所述第一辐射臂的方向延伸，并接地。
3.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：所述第三频段的信号高于第二频段的信号，所述第二频段的信号高于第一频段的信号。
4.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：所述第二内辐射体呈直条状，且与所述第二辐射臂平行且间隔设置。
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第三馈入源及接地部，所述壳体上还设置有第二辐射部，所述接地部电连接至所述第二辐射部，以为所述第二辐射部提供接地；所述第三馈入源的一端电连接至所述第二辐射部，以为所述第二辐射部馈入电流信号，进而使所述第二辐射部激发出第四模态以产生第四频段的信号。
6.如权利要求5所述的天线结构，其特征在于：所述上边框上还开设有第二断点，所述第二断点贯通且隔断所述上边框，所述第二断点与所述缝隙之间的所述上边框构成所述第二辐射部。
7.如权利要求6所述的天线结构，其特征在于：所述第一断点、所述第二断点及所述缝隙内均填充有绝缘材料。
8.如权利要求5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第二辐射部，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，另一端接地，通过控制所述切换单元的切换，使得所述切换单元切换至不同的切换元件，进而调整所述第四频段。
9.如权利要求5所述的天线结构，其特征在于：所述天线结构还包括第四馈入源及第三内辐射体，所述第三内辐射体设置于所述壳体内，且与所述第二辐射部间隔设置，所述第四馈入源电连接至所述第三内辐射体，以为所述第三内辐射体馈入电流信号，进而使所述第三内辐射体激发第五模态以产生第五频段的信号，所述第五频段的信号高于第四频段的信号。
10.如权利要求9所述的天线结构，其特征在于：所述第三内辐射体包括馈入段、第一连接段、第二连接段、第三连接段、第四连接段、第五连接段以及接地段，所述馈入段与所述第二侧部平行间隔设置，且朝所述末端部所在方向延伸；所述第一连接段一端垂直连接至所述馈入段靠近所述末端部的一端，并沿平行所述末端部且靠近所述第一侧部的方向延伸；所述第二连接段一端垂直连接至所述第一连接段远离所述馈入段的一端，并沿平行所述第二侧部且远离所述第一连接段的方向延伸；所述第三连接段一端垂直连接至所述第二连接段远离第一连接段的一端，并沿平行所述末端部且靠近所述第一侧部的方向延伸；所述第四连接段一端垂直连接至所述第三连接段远离第二连接段的一端，并沿平行所述第一侧部且靠近所述末端部的方向延伸；所述第五连接段一端垂直连接至所述第四连接段远离第三连接段的一端，并沿平行所述末端部且靠近所述第一侧部的方向延伸；所述接地段位于所述馈入段与第二连接段之间，且与所述馈入段及第二连接段相互间隔且平行设置，所述接地段的一端垂直连接至所述第一连接段的一侧，并沿平行所述馈入段且远离所述末端部的方向延伸，且接地。
11.如权利要求9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二辐射部及所述第三内辐射体同时在多个不同频段接收或发送无线信号。
12.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：所述壳体还包括背板，所述上边框围绕所述背板的边缘设置，所述背板由非金属材料制成。
13.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第一信号源，所述壳体至少包括下边框，所述下边框上开设有断点，所述断点贯通且隔断所述下边框，进而自所述下边框划分出相应的耦合部及第一辐射段，所述第一信号源设置于所述壳体内，且电连接至所述第一辐射段，进而将所述第一辐射段划分为第一支路及第二支路；当电流自所述第一信号源馈入时，所述电流流过所述第一支路，进而使所述第一支路激发出第一工作模态以产生第一辐射频段的信号；所述电流还流过所述第二支路，并通过所述断点耦合至所述耦合部，进而使所述耦合部激发出第二工作模态以产生第二辐射频段的信号。
14.如权利要求13所述的天线结构，其特征在于：所述下边框上还开设有断槽，所述断槽贯通且隔断所述下边框，所述断点与所述断槽之间的所述下边框构成所述第一辐射段。
15.如权利要求14所述的天线结构，其特征在于：所述下边框至少包括末端部、第一侧部及第二侧部，所述第一侧部与所述第二侧部分别连接所述末端部的两端，所述断点及所述断槽均开设于所述末端部上；所述断槽远离所述断点一侧且邻近所述第二侧部的所述下边框形成一第二辐射段，所述天线结构还包括第二信号源，所述第二信号源的一端电连接至所述第二辐射段，以为所述第二辐射段馈入电流信号，进而使所述第二辐射段激发第三工作模态以产生第三辐射频段的信号。
16.如权利要求15所述的天线结构，其特征在于：所述第三辐射频段的信号高于第二辐射频段的信号，所述第二辐射频段的信号高于第一辐射频段的信号。
17.如权利要求14所述的天线结构，其特征在于：所述断点及所述断槽内均填充有绝缘材料。
18.如权利要求13所述的天线结构，其特征在于：所述天线结构还包括切换模块，所述切换模块包括切换开关及至少一切换组件，所述切换开关电连接至所述第一辐射段，所述切换组件之间相互并联，且其一端电连接至所述切换开关，另一端接地，通过控制所述切换开关的切换，使得所述切换开关切换至不同的切换组件，进而调整所述第一辐射频段。
19.如权利要求15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辐射段、第二辐射段及所述耦合部同时在多个不同频段接收或发送无线信号。
20.一种无线通信装置，包括如权利要求1-19中任一项所述的天线结构。
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