CN109841954B - 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，包括第一金属件、第二金属件、第三金属件及馈入臂，第一金属件、第二金属件、第三金属件间隔排列且均连接至地，第一金属件与第二金属件之间形成第一断点，第二金属件与第三金属件之间形成第二断点，馈入臂的一端连接至第二金属件靠近第三金属件的一端，馈入端的另一端电性连接至一馈入源以为天线结构馈入电流，电流自馈入臂馈入至第二金属件并分别流向第一断点及第二断点以激发第一频段的辐射信号，第一金属件及第三金属件分别从第二金属件耦合获得电流以分别激发第二频段及第三频段的辐射信号，第一频段的频率低于第二频段的频率，第二频段的频率低于第三频段的频率。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。由于无线通信装置的空间限制，以及其他金属元件容易影响天线所辐射的信号，使得天线的设计不容易达到宽频设计，导致内置天线的辐射性能不佳。因此，在有限的设计空间内布置天线，并达到多频信号的效果仍是一个较困难的课题。

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，包括第一金属件、第二金属件、第三金属件及馈入臂，所述第一金属件、第二金属件、第三金属件间隔排列且均连接至地，所述第一金属件与第二金属件之间形成第一断点，第二金属件与第三金属件之间形成第二断点，所述馈入臂的一端连接至所述第二金属件靠近第三金属件的一端，所述馈入端的另一端电性连接至一馈入源以为所述天线结构馈入电流，电流自所述馈入臂馈入至所述第二金属件并分别流向所述第一断点及第二断点以激发第一频段的辐射信号，所述第一金属件及第三金属件分别从第二金属件耦合获得电流以分别激发第二频段及第三频段的辐射信号，所述第一频段的频率低于第二频段的频率，所述第二频段的频率低于第三频段的频率

一种无线通信装置，包括上述天线结构。

所述天线结构通过设置所述金属件，并在金属件间分别设置断点，使得所述天线结构具有较佳的工作性能。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的无线通信装置的示意图。

图2为本发明较佳实施例的天线结构应用至所示无线通信装置的示意图。

图3为图2所示无线通信装置另一角度下的示意图。

图4为图2所示无线通信装置又一角度下的示意图。

图5为本发明较佳实施例的天线结构中匹配切换电路的电路图。

图6为图2所示天线结构工作时的回波损耗曲线图。

图7为图2所示天线结构工作时的辐射效率图。

图8为图2所示天线结构在不同的结构形态下工作时的回波损耗曲线图。

主要元件符号说明

天线结构 100

第一金属件 11

第二金属件 12

第一开口 122

第三金属件 13

第二开口 132

馈入臂 14

第一延伸臂 15

接地臂 16

第二延伸臂 17

馈入源 18

第一断点 112

第二断点 114

匹配切换电路 20

第一电感 L1

第二电感 L2

第三电感 L3

第四电感 L4

第五电感 L5

电容 C1

开关 S

无线通信装置 200

电路板 210

USB连接器 203

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，当一个组件被称为“电性连接”另一个组件，它可以直接连接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。

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。

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及图2，本发明第一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、图3及图4，所述天线结构100包括第一金属件11、第二金属件12、第三金属件13、馈入臂14、第一延伸臂15、接地臂16、第二延伸臂17及匹配切换电路20(参图5)。

所述第一金属件11、第二金属件12及第三金属件13可以为所述无线通信装置200的外壳或单独设置于无线通信装置200内部的结构。本实施例中，所述第一金属件11、第二金属件12及第三金属件13可以为所述无线通信装置200外壳的边框的一部分。所述第一金属件11、第二金属件12及第三金属件13的纵向延伸为所述无线通信装置200的厚度方向，横向延伸为无线通信装置200的宽度方向。

所述无线通信装置200包括电路板210及USB连接器203。所述USB连接器203设置于电路板210的一端的中部。所述第一金属件11、第二金属件12及第三金属件13间隔设置于电路板210的一端，并电性连接至电路板210。本实施例中，所述第一金属件11、第二金属件12及第三金属件13设置于无线通信装置200的一底部，其中，第一金属件11与第三金属件13分别位于该底部的两侧，第二金属件12位于该底部的中部。所述第一金属件11、第二金属件12及第三金属件13均大致呈金属片体，并一一间隔排列，其中第一金属件11与第二金属件12之间间隔形成第一断点112，第二金属件12与第三金属件13之间间隔形成第二断点114。

所述第一金属件11大致垂直且间隔于所述电路板210，所述接地臂16一端大致垂直连接于所述第一金属件11的一边缘，另一端电性连接于电路板210的接地面，用于为所述天线结构100提供接地。所述第二金属件12大致垂直且间隔于所述电路板210，其中部开设有一第一开口122，所述USB连接器203从该第一开口122中穿过并露出于所述无线通信装置200。所述馈入臂14一端大致垂直连接于所述第二金属件12靠近第三金属件13的一端，馈入臂14的另一端通过所述匹配切换电路20电性连接于电路板210上设置的馈入源18，用于为所述天线结构100馈入电流。所述第一延伸臂15一端大致垂直连接于所述第二金属件12，另一端电性连接至所述匹配切换电路20。所述第一延伸臂15靠近并间隔所述USB连接器203设置。所述第三金属件13大致呈L形。本实施例中，所述第三金属件13分别延伸至所述无线通信装置200的底边及一侧边。其中，所述第三金属件13位于无线通信装置200的侧边的一端电性连接于电路板210的接地面且开设一第二开口132，用于露出另一电子组件。所述第二延伸臂17的一端大致垂直连接于所述第三金属件13靠近第二金属件12的一端，另一端连接至电路板210上的接地面。

请参阅图5，所述匹配切换电路20电性连接于所述金属件11、12、13与电路板210之间。所述匹配切换电路20可设置于电路板210上。所述匹配切换电路20包括第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4、第五电感L5、电容C1及开关S。所述第三电感L3一端电性连接于电路板210上的馈入源18，另一端电性连接于所述第一电感L1，所述第一电感L1的另一端电性连接于所述馈入臂14。所述电容C1与所述第三电感L3并联设置，其一端电性连接于所述馈入源18，另一端电性连接于所述第一电感L1。所述第二电感L2一端电性连接于所述第三电感L3、第一电感L1与电容C1之间的连接点，另一端连接至地。所述第四电感L4一端电性连接于所述第一延伸臂15，另一端通过所述开关S连接至地。所述第五电感L5一端电性连接于所述第二延伸臂17，另一端连接至地。本实施例中，所述第一电感L1可为8纳亨(nH)，第二电感L2可为16纳亨，第三电感L3可为7.5纳亨，第四电感L4可通过所述开关S切换为20纳亨、40纳亨或60纳亨，第五电感L5可为10纳亨、电容C1可为1.5皮法(pF)。

所述第二金属件12从电路板210的馈入源18馈入电流，电流经过所述匹配切换电路20及馈入臂14进入所述第二金属件12，并沿所述第二金属件12分别向第一断点112及第二断点114流动，并同时流动至所述第一延伸臂15，从而激发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LTE-A低频模态，所述第一频段为700-960MHz频段。所述LTE-A为进阶长期演进技术(Long Term Evolution Advanced)的简写。所述第一金属件11从所述第二金属件12耦合获得电流，电流沿所述第一金属件11及接地臂16流动，从而激发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中频模态，所述第二频段为1710-2170MHz频段。所述第三金属件13从所述第二金属件12耦合获得电流，电流沿所述第三金属件13及第二延伸臂17流动，从而激发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LTE-A高频模态，所述第三频段为2300-2690MHz频段。

由于所述第四电感L4可具有不同的阻抗值，因此通过所述开关S的切换，可调整所述金属件11、12、13的所述第一模态的第一频段。所述的调整频段就是使所述第一频段往低频偏移或往高频偏移。所述第五电感L5可调整所述金属件11、12、13的所述第三模态的第三频段。所述第二电感L2及电容C1组成一高通匹配电路，可提升所述第一频段的频宽。通过优化第一电感L1及第三电感L3，可调整所述金属件11、12、13的所述第二模态的第二频段。

请再参阅图4，本实施例中，所述无线通信装置200的长度为142毫米，宽度为69毫米，厚度为7.9毫米。为得到较佳的天线特性，第一金属件11的长度可为6毫米，第二金属件12的长度可为50毫米，第三金属件13的沿无线通信装置200的宽度方向长度可为6毫米，沿无线通信装置200的长度方向长度可为9毫米。所述金属件11、12、13距离所述电路板210的距离可为3毫米，也即所述天线结构100的净空区的宽度可设置为3毫米。所述断点112、114的宽度设置可为0.5-5毫米，较佳地，所述断点112、114的宽度均可设置为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工作时的回波损耗(Return Loss)曲线图。曲线S61、S62、S63为通过开关S切换至不同阻抗值的第四电感L4而呈现不同的频率曲线形态。其中，曲线S61为切换至阻抗值为20纳亨时天线结构100工作时的回波损耗值。曲线S62为切换至阻抗值为40纳亨时天线结构100工作时的回波损耗值。曲线S63为切换至阻抗值为60纳亨时天线结构100工作时的回波损耗值。

图7为所述天线结构100工作时的效率曲线图。曲线S71、S72、S73为通过开关S切换至不同阻抗值的第四电感L4而呈现不同的频率曲线形态。其中，曲线S71为切换至阻抗值为20纳亨时天线结构100工作时的总辐射效率。曲线S72为切换至阻抗值为40纳亨时天线结构100工作时的总辐射效率。曲线S73为切换至阻抗值为60纳亨时天线结构100工作时的总辐射效率。

图8为所述天线结构100在不同的结构形态下工作时的回波损耗曲线图。所述天线结构100可通过设计对金属件11、12、13做不同形式的组合，从而呈现不同的频率曲线形态。其中，曲线S81为当前实施例的天线结构100工作时的回波损耗值。曲线S82为省略第一金属件11的天线结构100工作时的回波损耗值。曲线S83为省略第三金属件13的天线结构100工作时的回波损耗值。曲线S84为省略第一金属件11及第三金属件13的天线结构100工作时的回波损耗值。

显然，从图6至图8可知，所述天线结构100可工作于相应的低频频段(700-960MHz)、中频频段(1710-2170MHz)、高频频段(2300-2690MHz)，即涵盖至低、中、高频，频率范围较广，且可满足天线工作设计要求，并具有较佳的辐射效率。

所述天线结构100通过设置所述金属件11、12、13，并在金属件11、12、13间分别设置断点112、114，使天线结构100具有较佳的工作性能。

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：所述天线结构包括第一金属件、第二金属件、第三金属件、第一延伸臂、第二延伸臂、接地臂、馈入臂及匹配切换电路，所述第一金属件、第二金属件、第三金属件间隔排列且均连接至地，所述第一金属件与第二金属件之间形成第一断点，第二金属件与第三金属件之间形成第二断点，所述第一延伸臂一端连接于所述第二金属件，所述第一延伸臂的另一端电性连接至所述匹配切换电路，所述第二延伸臂的一端连接于所述第三金属件，另一端连接至地，所述接地臂的一端电连接所述第一金属件，所述接地臂的另一端电连接至地，所述馈入臂的一端连接至所述第二金属件靠近第三金属件的一端，所述馈入臂的另一端电性连接至一馈入源以为所述天线结构馈入电流，电流自所述馈入臂馈入至所述第二金属件，并沿所述第二金属件分别向第一断点及第二断点流动，并同时流动至所述第一延伸臂，从而产生第一频段的辐射信号，所述第一金属件从所述第二金属件耦合获得电流，电流沿所述第一金属件及接地臂流动，从而激发第二频段的辐射信号，所述第三金属件从所述第二金属件耦合获得电流，电流沿所述第三金属件及第二延伸臂流动，从而产生第三频段的辐射信号，所述第一频段的频率低于第二频段的频率，所述第二频段的频率低于第三频段的频率，所述第二金属件的中部开设有一第一开口，用于露出一电子组件。

2.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：所述第一金属件、第二金属件及第三金属件均为金属片体。

3.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：所述第一延伸臂一端大致垂直连接于所述第二金属件。

4.如权利要求3所述的天线结构，其特征在于：所述第三金属件呈L形，所述第三金属件的一端连接至地且开设一第二开口，用于露出另一电子组件，所述第二延伸臂的一端大致垂直连接于所述第三金属件靠近第二金属件的一端。

5.如权利要求4所述的天线结构，其特征在于：所述匹配切换电路包括第一电感、第二电感、第三电感、第四电感、第五电感、电容及开关，所述第三电感一端电性连接于所述馈入源，另一端电性连接于所述第一电感；所述第一电感的另一端电性连接于所述馈入臂，所述电容与所述第三电感并联设置，所述电容的一端电性连接于所述馈入源，另一端电性连接于所述第一电感；所述第二电感一端电性连接于所述第一电感、第三电感与电容之间的连接点，另一端连接至地；所述第四电感一端电性连接于所述第一延伸臂，另一端通过所述开关连接至地；所述第五电感一端电性连接于所述第二延伸臂，另一端连接至地。

6.如权利要求5所述的天线结构，其特征在于：电流从所述馈入源经过所述匹配切换电路及所述馈入臂进入所述第二金属件，从而激发第一模态以产生所述第一频段的辐射信号，所述第一模态为LTE-A低频模态，所述第一频段为700-960MHz频段。

7.如权利要求6所述的天线结构，其特征在于：所述接地臂连接至所述第一金属件远离所述第二金属件的一端，电流沿所述第一金属件及接地臂流动，从而激发第二模态以产生所述第二频段的辐射信号，所述第二模态为LTE-A中频模态，所述第二频段为1710-2170MHz频段。

8.如权利要求7所述的天线结构，其特征在于：电流沿所述第三金属件及第二延伸臂流动，从而激发第三模态以产生所述第三频段的辐射信号，所述第三模态为LTE-A高频模态，所述第三频段为2300-2690MHz频段。

9.如权利要求8所述的天线结构，其特征在于：所述第四电感包括多个阻抗值，通过所述开关，所述第二金属件可切换至不同阻抗值的第四电感，从而调整所述第二金属件的所述第一模态的第一频段，所述的调整频段就是使所述第一频段往低频偏移或往高频偏移；所述第五电感调整所述第三金属件的所述第三模态的第三频段；所述第二电感及电容组成一高通匹配电路，可提升所述第一频段的频宽；通过优化所述第一电感及第三电感，可调整所述第一金属件的所述第二模态的第二频段。

10.如权利要求9所述的天线结构，其特征在于：所述第一断点和第二断点的宽度均设置为0.5-5毫米，且所述天线结构的净空区的宽度设置为3毫米。

11.一种无线通信装置，包括如权利要求1-10中任一项所述的天线结构。

12.如权利要求11所述的无线通信装置，其特征在于：所述第一金属件、第二金属件及第三金属件为所述无线通信装置外壳的边框的一部分；所述第一金属件、第二金属件及第三金属件的纵向延伸为所述无线通信装置的厚度方向，横向延伸为无线通信装置的宽度方向。

13.如权利要求11所述的无线通信装置，其特征在于：所述无线通信装置还包括电路板及USB连接器，所述第一金属件、第二金属件及第三金属件间隔设置于所述电路板的一端，并电性连接至所述电路板；所述USB连接器设置于所述电路板的同一端的中部；所述第一金属件、第二金属件及第三金属件设置于所述无线通信装置的一底部，其中，第一金属件与第三金属件分别位于该底部的两侧，第二金属件位于该底部的中部。

14.如权利要求13所述的无线通信装置，其特征在于：所述USB连接器从该第一开口中穿过并露出于所述无线通信装置；所述第一延伸臂靠近并间隔所述USB连接器设置。

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