CN109728437A - 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，包括辐射部、接地部、馈入部、金属边框及第一匹配电路，所述金属边框开设第一断点，所述第一断点将金属边框的一侧部边框形成第一辐射段，所述辐射部与所述馈入部及接地部连接并间隔设置于所述金属边框的内侧，并且电性连接于所述第一辐射段，所述第一匹配电路一端电性连接于所述第一辐射段接近所述第一断点的一端，所述第一匹配电路的另一端电性连接所述接地部连接至地，所述馈入部馈入电流至所述辐射部、所述第一辐射段的两端及所述第一匹配电路以激发第一频段的辐射信号。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，所述背板上通常还设置有开槽及断点，如此将影响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，包括辐射部、接地部、馈入部、金属边框及第一匹配电路，所述金属边框开设第一断点，所述第一断点将金属边框的一侧部边框形成第一辐射段，所述辐射部与所述馈入部及接地部连接并间隔设置于所述金属边框的内侧，并且电性连接于所述第一辐射段，所述第一匹配电路一端电性连接于所述第一辐射段接近所述第一断点的一端，所述第一匹配电路的另一端电性连接所述接地部连接至地，所述馈入部馈入电流至所述辐射部、所述第一辐射段的两端及所述第一匹配电路以激发第一频段的辐射信号。

一种无线通信装置，包括上述所述的天线结构。

所述天线结构通过在第一延伸部与第二延伸部之间串接一负载元件，可提升间距较近的辐射部与第一辐射段之间的隔离度，较佳地较低了相互的干扰，提升了天线结构的辐射品质。另外，所述天线结构通过设置所述壳体，且所述壳体上的断点均设置于所述金属边框上，并未设置于所述背板上，即所述背板上并没有绝缘的开槽、断线或断点，使得所述背板可避免由于开槽、断线或断点的设置而影响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所示无线通信装置的立体分解示意图。

图3为图2所示天线结构的组装示意图。

图4为图3所示的天线结构的部分平面示意图。

图5为图2所示天线结构的平面示意图。

图6为本发明第一实施例的天线结构工作时的回波损耗曲线图。

图7为本发明第一实施例的天线结构工作时的隔离度曲线图。

图8为本发明第一实施例的天线结构工作时的效率曲线图。

图9为本发明第二实施例的天线结构的部分平面示意图。

图10为本发明第三实施例的天线结构的部分平面示意图。

主要元件符号说明

天线结构 100

壳体 11

前框 111

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

第一断点 1112

第二断点 1114

第一辐射段 24

第二辐射段 22

第三辐射段 26

辐射部 13、513、613

第一突出部 132

第二突出部 134

对位孔 136

馈入部 14

接地部 15

第一臂 152

第二臂 154

第三臂 156

接触孔 157

第一延伸部 16

第二延伸部 18

连接触片 182

第一匹配电路 20

负载元件 220、622

第二匹配电路 32

负载单元 222

第三延伸部 262

第三匹配电路 36

第四匹配电路 38

切换电路 34

无线通信装置 200

显示单元 201

后置镜头 202

电路板 210

第一馈入源 27

第二馈入源 28

第三馈入源 29

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。

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、辐射部13、馈入部14、接地部15、第一延伸部16、第二延伸部18及第一匹配电路20(参图4及图5)、第二匹配电路32(参图5)、第三匹配电路36(参图5)、第四匹配电路38(参图4及图5)、切换电路34(参图5)。

请参阅图2及图3，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包括前框111、背板112及金属边框113。所述前框111、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背板112大致平行设置。

所述背板112与所述前框111相对设置。所述金属边框113夹设于所述前框111与背板112之间。所述背板112为显露后置镜头202等元件而设置开孔204，所述背板112上并没有设置任何用于分割所述背板112的绝缘的开槽、断线或断点(请参图1)。本发明一较佳实施例中，所述背板112为一非金属材质制成。

所述金属边框113夹设于所述前框111与所述背板112之间，且分别环绕所述前框111及所述背板112的周缘设置，以与所述显示单元201、所述前框111以及背板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镜头202，所述后置镜头202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连接所述前框111与所述背板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亦连接所述前框111与所述背板112。

所述金属边框113的顶部115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位于所述顶部115。所述断点1112、1114将金属边框113划分出三部分，这三部分至少包括第一辐射段24、第二辐射段22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分别设置于前框111的顶边的相对两端靠近拐角处，第二辐射段22位于第一断点1112与第二断点1114之间；所述第一辐射段24由第一断点1112延伸至所述第一侧部116；所述第三辐射段26由第二断点1114延伸至所述第二侧部117。另外，所述断点1112、1114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)，进而所述第二辐射段22、第一辐射段24、第三辐射段26之间相互区隔。

可以理解，所述金属边框113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，因此所述金属边框113的上半部就只有两个断点1112、1114，没有其他断点。

请参阅图3，所述辐射部13大致呈矩形金属片体。所述辐射部13与所述第二辐射段22间隔设置。所述辐射部13包括第一突出部132及第二突出部134。所述第一突出部132及第二突出部134分别从所述辐射部13的两个相邻侧边向外延伸形成。所述辐射部13上分别开设两个对位孔136，用于将所述辐射部13对应于电路板210上的对位结构(图未示)。本实施例中，其中一对位孔136开设于所述第一突出部132上，另一对位孔136开设于与所述第一突出部132的对角上。所述辐射部13间隔设置于所述后置镜头202的一侧，所述后置镜头202的相邻另一侧间隔所述第二辐射段22设置。

所述接地部15与所述辐射部13一体成型。所述接地部15连接于所述第二突出部134。所述接地部15包括依次连接的第一臂152、第二臂154及第三臂156。所述第一臂152大致呈U形，其一端连接于所述第二突出部134并与所述第二突出部134平齐，另一端经U形弯折后延伸至间隔平行于所述第二突出部134。所述第二臂154相对两端分别连接所述第一臂152与第三臂156，且第二臂154与第一臂152及第三臂156的夹角分别呈钝角。所述第三臂156大致平行于所述辐射部13。所述第三臂156上开设有一接触孔157。所述辐射部13通过所述接触孔157由载体(图未示)固定至电路板210之上。

所述馈入部14大致呈U形金属弹片。所述馈入部14抵持于所述辐射部13与电路板210之间，其一端电连接至电路板210上的第一馈入源27(参图4)，另一端通过所述第四匹配电路38电性连接至所述辐射部13，从而馈入部14为所述辐射部13馈入电流。

所述第一延伸部16及第二延伸部18分别由所述第一辐射段24相向所述辐射部13延伸形成。具体地，所述第一延伸部16由所述第一辐射段24位于顶部115的一端相向所述辐射部13延伸形成，所述第一延伸部16临近所述第一断点1112设置，所述第一延伸部16大致呈U形金属弹片；所述第二延伸部18由所述第一辐射段24位于第一侧部116的一端相向所述辐射部13的第二突出部134延伸形成，并延伸至与所述接地部15电性连接。所述第一辐射段24设置所述第二延伸部18的一端连接至电路板210的接地面，从而使得所述接地部15通过所述第二延伸部18及第一辐射段24为所述辐射部13提供接地。本实施例中，所述第二延伸部18可通过一连接触片182(请参见图4)与接地部15的第三臂156上开设的接触孔157固定及电性连接。

请参阅图4及图5，所述第一匹配电路20包括一负载元件220。所述第负载元件220的两端分别电性连接至所述第一延伸部16及第二延伸部18。本实施例中，所述负载元件220可为电容、电感、电阻或者电感与电容的组合。

所述馈入部14从电路板210上的第一馈入源27馈入电流，电流经过所述第四匹配电路38馈入所述辐射部13并沿所述辐射部13及接地部15流动至所述连接触片182后，分别向两个方向流动，一个方向为沿所述第二延伸部18及第二辐射体24流动至电路板210的接地面；另一个方向为沿所述第一匹配电路20流动至所述第一延伸部16，并通过第二辐射体24流动至电路板210的接地面。从而使得所述馈入部14、辐射部13、接地部15、第二延伸部18、第一匹配电路20、第一延伸部16及第一辐射段24共同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WiFi模态，所述第一频段为2400-2480MHz频段。所述馈入部14、辐射部13、接地部15共同形成一WiFi天线，用于收发WiFi辐射信号。

请参阅图5，所述第二匹配电路32一端电性连接至所述电路板210上的第二馈入源28，另一端电性连接至所述第二辐射段22。所述切换电路34一端电性连接至所述第二辐射段22，另一端连接至地。所述切换电路34连接至第二辐射段22的接入点位于所述第二匹配电路32的接入点与所述第一断点1112之间。所述第二辐射段22靠近所述第二断点1114的一端还通过一负载单元222连接至地。本实施例中，所述负载单元222可为电容、电感、电阻或者电感与电容的组合。所述第二辐射段22通过所述第二匹配电路32从第二馈入源28馈入电流，电流从第二匹配电路32进入第二辐射段22后，分别流向所述第一断点1112及第二断点1114，并同时流经所述切换电路34及负载单元222。从而所述第二匹配电路32、第二辐射段22、切换电路34及负载单元222共同形成一分集天线，并共同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低中高模态，所述第二频段为700-960MHz、1710-2170MHz及2300-2690MHz频段。其中，所述第二延伸部18、第一匹配电路20及第一延伸部16的设置，使得第一辐射段24的馈入电流并不会耦合至所述第二辐射段22，使得所述第一模态与第二模态具有良好的隔离度，较佳地较低了相互的干扰，提升了天线结构100的辐射品质。

请参阅图5，所述第三辐射段26的结构与第一辐射段24的结构大致相同。所述第三辐射段26靠近所述第二断点1114的一端通过第三匹配电路36连接至所述电路板210上的第三馈入源29。所述第三辐射段26远离所述第二断点1114的一端设置第三延伸部262，并通过所述第三延伸部262连接至地。本实施例中，所述第三辐射段26通过所述第三匹配电路36从第三馈入源29馈入电流，电流沿所述第三辐射段26流动至所述第三延伸部262后下地。从而所述第三匹配电路36、第三辐射段26及第三延伸部262共同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。所述第三匹配电路36、第三辐射段26及第三延伸部262共同形成一GPS天线，用于收发GPS辐射信号。

本实施例中，在所述显示单元201朝向背板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。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。

为得到较佳的天线特性，所述断点1112、1114的宽度可设置为1.5-2.5毫米。本实施例中，所述断点1112、1114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6为所述天线结构100的工作时的回波损耗(Return Loss)曲线图。其中，曲线S61为所述WiFi天线工作时的回波损耗值；曲线S62为所述分集天线工作时的回波损耗值。曲线S63为所述WiFi天线及所述分集天线工作时的的隔离度曲线。

图7为所述天线结构100的WiFi天线与分集天线的隔离度(Isolation)曲线图。其中，曲线S71为为所述WiFi天线及所述分集天线工作时的的隔离度曲线。曲线S72为所述WiFi天线与所述分集天线省略所述第一匹配电路20时的隔离度的隔离度曲线。显然，当所述天线结构100中的所述WiFi天线与所述分集天线搭配所述第一匹配电路20时，所述WiFi天线与所述分集天线之间的隔离度有较大的提升。

图8为所述天线结构100工作时的效率(Efficiency)曲线图。其中，曲线S81为所述WiFi天线的效率曲线；曲线S82为所述WiFi天线与所述分集天线省略所述第一匹配电路20时的效率曲线。显然，当所述天线结构100中的所述WiFi天线与所述分集天线搭配所述第一匹配电路20时，天线结构100的辐射效率大于-7分贝(dB)，比省略第一匹配电路20的天线结构的辐射效率提升了大致2分贝。

显然，从图6至图8可知，所述天线结构100中的所述WiFi天线与所述分集天线搭配所述第一匹配电路20时，天线结构100具有较高的隔离度及具有较佳的辐射效率。另外，所述天线结构100还可工作于低中高频、WiFi频段及GPS频段，涵盖频率范围较广，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。

本实施例中，所述WiFi天线为由所述馈入部14、辐射部13与接地部15形成的PIFA天线。在另外的实施例中，所述WiFi天线可不限于上述的PIFA天线结构，还可为其他形式的天线结构。例如，在第二实施例中，请参阅图9，所述WiFi天线可为一环形(Loop)天线。辐射部513一端电性连接至所述第一馈入源27，另一端电性连接至所述连接触片182。在第三实施例中，请参阅图10，所述WiFi天线可为一单极(Monopole)天线。辐射部613一端电性连接至所述第一馈入源27，另一端延伸至间隔所述第二辐射段22。辐射部613连接第一馈入源27的一端还通过另一负载元件622电性连接至所述连接触片182。

所述天线结构100通过在第一延伸部16与第二延伸部18之间串接一负载元件220，可提升间距较近的辐射部13与第二辐射段22之间的隔离度，较佳地较低了相互的干扰，提升了天线结构100的辐射品质。另外，所述天线结构100通过设置所述壳体11，且所述壳体11上的断点均设置于所述金属边框113上，并未设置于所述背板112上，即所述背板112上并没有绝缘的开槽、断线或断点，使得所述背板112可避免由于开槽、断线或断点的设置而影响背板112的完整性和美观性。

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 (14)

1.一种天线结构，其特征在于：所述天线结构包括辐射部、接地部、馈入部、金属边框及第一匹配电路，所述金属边框开设第一断点，所述第一断点将金属边框的一侧部边框形成第一辐射段，所述辐射部与所述馈入部及接地部连接并间隔设置于所述金属边框的内侧，并且电性连接于所述第一辐射段，所述第一匹配电路一端电性连接于所述第一辐射段接近所述第一断点的一端，所述第一匹配电路的另一端电性连接所述接地部连接至地，所述馈入部馈入电流至所述辐射部、所述第一辐射段的两端及所述第一匹配电路以激发第一频段的辐射信号。

2.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四匹配电路，所述第四匹配电路连接所述馈入部及所述辐射部。

3.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馈入源、第二馈入源及第二断点，所述馈入部电性连接至所述第一馈入源以馈入电流，所述第二断点与所述第一断点之间的金属边框形成第二辐射段，所述辐射部与第二辐射段间隔设置，所述第二辐射段电性连接至所述第二馈入源并从第二馈入源馈入电流，电流沿所述第二辐射段以激发第二频段的辐射信号，所述第一频段的频率高于第二频段的频率，所述第一匹配电路用于提升所述第一频段的辐射信号与所述第二频段的辐射信号之间的隔离度。

4.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：所述馈入部、辐射部及接地部形成PIFA天线、环形天线或单极天线。

5.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：所述辐射部包括第一突出部及第二突出部，所述第一突出部及第二突出部分别从所述辐射部的两个相邻侧边向外延伸形成。

6.如权利要求3所述的天线结构，其特征在于：所述第二辐射段相对于所述第二断点的另一侧金属边框部分形成第三辐射段。

7.如权利要求5所述的天线结构，其特征在于：所述第一辐射段的两端分别延伸形成第一延伸部及第二延伸部，所述第一延伸部由所述第一辐射段的一端向所述辐射部延伸形成，所述第一延伸部临近所述第一断点设置；所述第二延伸部由所述第一辐射段远离所述第一断点的一端向所述辐射部的第二突出部延伸形成，并延伸至与所述接地部电性连接。

8.如权利要求7所述的天线结构，其特征在于：所述第一匹配电路包括一负载元件，所述负载元件的两端分别电性连接至所述第一延伸部及第二延伸部，所述负载元件为电容、电感、电阻或者电感与电容的组合。

9.如权利要求8所述的天线结构，其特征在于：所述馈入部、辐射部、接地部、第二延伸部、第一匹配电路、第一延伸部及第一辐射段共同激发一第一模态以产生第一频段的辐射信号，所述第一模态为WiFi模态。

10.如权利要求3所述的天线结构，其特征在于：所述天线结构还包括第二匹配电路、切换电路及负载单元，所述第二匹配电路一端电性连接至所述第二馈入源，另一端电性连接至所述第二辐射段，所述切换电路一端电性连接至所述第二辐射段，另一端连接至地，所述切换电路连接至第二辐射段的接入点位于所述第二匹配电路的接入点与所述第一断点之间，所述第二辐射段靠近所述第二断点的一端还通过一负载单元连接至地，所述负载单元可为电容、电感、电阻或者电感与电容的组合。

11.如权利要求10所述的天线结构，其特征在于：所述第二辐射段通过所述第二匹配电路从第二馈入源馈入电流，电流从第二匹配电路进入第二辐射段后，分别流向所述第一断点及第二断点，并同时流经所述切换电路及负载单元，从而所述第二匹配电路、第二辐射段、切换电路及负载单元共同形成一分集天线，并共同激发一第二模态以产生第二频段的辐射信号，所述第二模态为LTE-A低中高模态。

12.如权利要求6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，所述第三辐射段的结构与第一辐射段的结构相同，所述第三辐射段靠近所述第二断点的一端通过第三匹配电路连接至所述第三馈入源，所述第三辐射段远离所述第二断点的一端设置第三延伸部，并通过所述第三延伸部连接至地，所述第三延伸部的位置与所述第二延伸部的位置对称设置。

13.如权利要求12所述的天线结构，其特征在于：所述第三辐射段通过所述第三匹配电路从第三馈入源馈入电流，电流沿所述第三辐射段流动至所述第三延伸部后下地，从而所述第三匹配电路、第三辐射段及第三延伸部共同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。

14.一种无线通信装置，包括如权利要求1-13中任一项所述的天线结构。