CN109921174B - 天线结构及具有该天线结构的无线通信装置 - Google Patents

天线结构及具有该天线结构的无线通信装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种天线结构，包括壳体以及第一馈入源，所述壳体包括中框及边框，所述中框及边框均由金属材料制成，所述边框上开设有开槽、断点以及断槽，所述开槽开设于所述边框的内侧，所述断点及所述断槽开设于所述边框，且隔断所述边框，所述开槽、断点以及断槽共同自所述边框上划分出一第一辐射部，所述第一辐射部通过所述开槽与所述中框间隔绝缘设置，所述第一馈入源电连接至所述第一辐射部，用以为所述第一辐射部馈入电流，所述边框的厚度大于等于两倍所述断点与所述断槽的宽度，且所述开槽的宽度小于等于二分之一倍所述断点与所述断槽的宽度。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，而且随着无线通信技术的不断发展，天线的频宽需求不断增加。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，包括壳体以及第一馈入源，所述壳体包括中框及边框，所述中框及边框均由金属材料制成，所述边框设置于所述中框的周缘，所述边框上开设有开槽、断点以及断槽，所述开槽开设于所述边框的内侧，所述断点及所述断槽开设于所述边框，且隔断所述边框，所述开槽、断点以及断槽共同自所述边框上划分出一第一辐射部，所述第一辐射部通过所述开槽与所述中框间隔绝缘设置，所述第一馈入源电连接至所述第一辐射部，用以为所述第一辐射部馈入电流，所述边框的厚度大于等于两倍所述断点与所述断槽的宽度，且所述开槽的宽度小于等于二分之一倍所述断点与所述断槽的宽度。
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开槽、断点以及断槽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所示天线结构的电路图。
图4为图3所示天线结构工作时的电流走向示意图。
图5为图3所示天线结构中切换电路的电路图。
图6为图1所示天线结构工作于LTE-A低频模态时的S参数(散射参数)曲线图。
图7为图1所示天线结构工作于LTE-A低频模态时的辐射效率图。
图8为图1所示天线结构工作于LTE-A中、高频模态时的S参数(散射参数)曲线图。
图9为图1所示天线结构工作于LTE-A中、高频模态时的辐射效率图。
图10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11为图10所示天线结构工作时的电流走向示意图。
图12为图10所示天线结构工作于LTE-A低频模态时的S参数(散射参数)曲线图。
图13为图10所示天线结构工作于LTE-A低频模态时的辐射效率图。
图14为图10所示天线结构工作于LTE-A中、高频模态时的S参数(散射参数)曲线图。
图15为图10所示天线结构工作于LTE-A中、高频模态时的辐射效率图。
图16为本发明第三较佳实施例的天线结构应用至无线通信装置的示意图。
图17为图16所示天线结构工作时的电流走向示意图。
图18为图16所示天线结构工作于LTE-A低频模态时的S参数(散射参数)曲线图。
图19为图16所示天线结构工作于LTE-A低频模态时的辐射效率图。
图20为图16所示天线结构工作于LTE-A中频模态时的S参数(散射参数)曲线图。
图21为图16所示天线结构工作于LTE-A中频模态时的总辐射效率图。
图22为图16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23为图16所示天线结构工作于LTE-A高频模态时的总辐射效率图。
图24为本发明第四较佳实施例的天线结构应用至无线通信装置的示意图。
图25为图24所示天线结构工作时的电流走向示意图。
图26为图24所示天线结构的S参数(散射参数)曲线图。
图27为图24所示天线结构工作于LTE-A低频模态时的辐射效率图。
图28为图24所示天线结构工作于LTE-A中、高频模态时的辐射效率图。
图29为图24所示天线结构工作于GPS模态时的S参数(散射参数)曲线图。
图30为图24所示天线结构工作于GPS模态时的辐射效率图。
图31为图24所示天线结构工作于WIFI 2.4GHz模态及WIFI 5GHz模态时的S参数(散射参数)曲线图。
图32为图24所示天线结构工作于WIFI 2.4GHz模态及WIFI 5GHz模态时的辐射效率图。
主要元件符号说明
Figure BDA0001653718190000041
Figure BDA0001653718190000051
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。
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3，所述天线结构100包括壳体11、第一馈入源12以及第一匹配电路13。
所述壳体11至少包括中框111、边框112及背板113。所述中框111大致呈矩形片状，其由金属材料制成。所述边框112大致呈环状结构，其由金属材料制成。在本实施例中，所述边框112设置于所述中框111的周缘，且与所述中框111一体成型设置。所述边框112远离所述中框111的一侧设置有一开口(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。所述中框111是位于所述显示单元201与所述背板113之间的金属片。所述中框111用于支撑所述显示单元201、提供电磁屏蔽、及提高所述无线通信装置200的机构强度。
所述背板113由绝缘材料制成，例如玻璃。所述背板113设置于所述边框112的边缘，且与该显示单元201的显示平面及所述中框111大致间隔平行设置。可以理解，在本实施例中，所述背板113还与所述边框112以及中框111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的基板与处理单元等电子元件或电路模块于其内。
所述边框112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。
可以理解，在本实施例中，所述边框112上开设有开槽120、断点121以及断槽122。所述开槽120大致呈U形，其开设于所述末端部115的内侧，且分别朝所述第一侧部116及第二侧部117所在方向延伸，进而使得所述末端部115与所述中框111间隔绝缘设置。
在本实施例中，所述断点121及所述断槽122均开设于所述末端部115。所述断点121及所述断槽122间隔设置，两者均贯通且隔断所述边框112。所述断点121及所述断槽122还与所述开槽120贯通，进而所述开槽120、断点121以及所述断槽122共同自所述壳体11划分出三部分，即第一辐射部A1、第二辐射部A2以及第三辐射部A3。其中，在本实施例中，所述断点121与所述断槽122之间的所述边框112形成所述第一辐射部A1。所述断点121与所述开槽120位于所述第一侧部116的端点E1之间的所述边框112形成所述第二辐射部A2。所述断槽122与所述开槽120位于所述第二侧部117的端点E2之间的所述边框112形成所述第三辐射部A3。在本实施例中，所述第一辐射部A1与所述中框111间隔且绝缘设置。所述第二辐射部A2靠近所述端点E1的一侧及所述第三辐射部A3靠近所述端点E2的一侧均连接至所述中框111。
可以理解，在本实施例中，所述边框112的厚度为D1。所述开槽120的宽度为D2。所述断点121与所述断槽122的宽度均为D3。其中所述D1≥2*D3，D2≤1/2*D3。即所述边框112的厚度D1大于等于两倍所述断点121与所述断槽122的宽度D3。所述开槽120的宽度D2小于等于二分之一倍所述断点121与所述断槽122的宽度D3。在本实施例中，所述边框112的厚度D1为3-8mm。所述开槽120的宽度D2为0.75-2mm。所述断点121与所述断槽122的宽度D3为1-3mm。所述开槽120自所述端点E1开始的与所述第一侧部116平行的部分的长度L1为1-10mm。所述开槽120自所述端点E2开始的与所述第二侧部117平行的部分的长度L2亦为1-10mm。
可以理解，在本实施例中，所述开槽120、断点121以及所述断槽122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)。
可以理解，所述无线通信装置200还包括至少一电子元件。在本实施例中，所述无线通信装置200至少包括三个电子元件，即第一电子元件21、第二电子元件23及第三电子元件25。所述第一电子元件21为一通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)接口模块，其设置于所述容置空间114内。所述第一电子元件21与所述第一辐射部A1通过所述开槽120间隔绝缘设置。所述第二电子元件23为扬声器，其对应所述断点121设置，且与所述开槽120的距离大致为7-10mm。所述第三电子元件25为麦克风，其设置于所述容置空间114。所述第三电子元件25设置于所述第一电子元件21远离所述第二电子元件23的一侧，且邻近所述断槽122设置。在本实施例中，所述第三电子元件25亦与所述第一辐射部A1通过所述开槽120间隔绝缘设置。
可以理解，在其他实施例中，所述第二电子元件23与所述第三电子元件25的位置可根据具体需求进行调整，例如两者互换位置。
可以理解，在本实施例中，所述边框112上还开设有端口123。所述端口123开设于所述末端部115的中部位置，且贯通所述末端部115。所述端口123与所述第一电子元件21相对应，以使得所述第一电子元件21从所述端口123部分露出。如此用户可将一USB设备通过所述端口123插入，进而与所述第一电子元件21建立电性连接。
在本实施例中，所述第一馈入源12设置于所述容置空间114内。所述第一馈入源12的一端通过所述第一匹配电路13电连接至所述第一辐射部A1靠近所述断槽122的一侧，用以馈入电流信号至所述第一辐射部A1。第一匹配电路13用以提供所述第一馈入源12和所述第一辐射部A1之间的阻抗匹配。
可以理解，在本实施例中，所述第一馈入源12还用以将所述第一辐射部A1进一步划分为两部分，即第一辐射段A11及第二辐射段A12。其中，所述第一馈入源12与所述断点121之间的所述边框112形成所述第一辐射段A11。所述第一馈入源12与所述断槽122之间的所述边框112形成所述第二辐射段A12。在本实施例中，所述第一馈入源12的位置并非对应到所述第一辐射部A1的中间，因此所述第一辐射段A11的长度大于所述第二辐射段A12的长度。
可以理解，请一并参阅图4，当电流自所述第一馈入源12馈入后，所述电流将依次流经所述第一匹配电路13以及所述第一辐射段A11(参路径P1)。如此，所述第一馈入源12与所述第一辐射段A11构成单极天线，进而激发一第一工作模态以产生第一辐射频段的辐射信号。
当电流自所述第一馈入源12馈入后，所述电流还将依次流经所述第一匹配电路13以及所述第一辐射段A11，并通过所述断点121耦合至所述第二辐射部A2(参路径P2)。如此，所述第一馈入源12、第一辐射段A11以及所述第二辐射部A2构成一耦合馈入天线，进而激发一第二工作模态以产生第二辐射频段的辐射信号。
当电流自所述第一馈入源12馈入后，所述电流还将依次流经所述第一匹配电路13以及所述第二辐射段A12，并通过所述断槽122耦合至所述第三辐射部A3(参路径P3)。如此，所述第一馈入源12、第二辐射段A12以及所述第三辐射部A3构成一耦合馈入天线，进而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，所述第一工作模态为长期演进技术升级版(Long Term EvolutionAdvanced，LTE-A)低频模态，所述第二工作模态为LTE-A高频模态。所述第三工作模态为LTE-A中频模态。所述第一辐射频段的频率为700-960MHz。所述第二辐射频段的频率为2300-2690MHz。所述第三辐射频段的频率为1710-2170MHz。
可以理解，在本实施例中，所述开槽120的部分长度L1、L2具有调整LTE-A中、高频模态的功用，即所述开槽120的部分长度L1、L2可以调整模态频段，使得第二辐射部A2与第三辐射部A3改变激发模态的频率。
可以理解，请一并参阅图5，在本实施例中，所述天线结构100还包括切换电路15。所述切换电路15设置于所述容置空间114内，且位于所述第一电子元件21与所述断点121之间，并邻近所述第一电子元件21设置。所述切换电路15的一端跨过所述开槽120，并电连接至所述第一辐射段A11。所述切换电路15的另一端接地。所述切换电路15包括切换单元151及至少一切换元件153。所述切换单元151电连接至所述第一辐射段A11。每一个所述切换元件153可以为电感、电容、或者电感与电容的组合。所述切换元件153之间相互并联，且其一端电连接至所述切换单元151，另一端接地。
如此，通过控制所述切换单元151的切换，可使得所述第一辐射段A11切换至不同的切换元件153。由于每一个切换元件153具有不同的阻抗，因此通过所述切换单元151的切换，可有效调整所述第一频段，即LTE-A低频段的频率。例如，在本实施例中，所述切换电路15可包括四个具有不同阻抗的切换元件153。通过将所述第一辐射段A11切换至四个不同的切换元件153，可使得所述天线结构100中第一工作模态的低频分别涵盖至LTE-A Band17频段(704-746MHz)、LTE-A Band13频段(746-787MHz)、LTE-A Band20频段(791-862MHz)以及LTE-A Band8频段(880-960MHz)。
可以理解，所述天线结构100还包括一组第一延伸部16及一组第二延伸部17。在本实施例中，该组第一延伸部16及该组第二延伸部17均由金属材料制成。该组第一延伸部16包括两个第一延伸部16。其中一个第一延伸部16连接至所述第一辐射段A11靠近所述断点121的端部。另外一个第一延伸部16连接至所述第二辐射部A2靠近所述断点121的端部，且两者彼此对称设置。在本实施例中，该组第二延伸部17包括两个第二延伸部17。其中一个第二延伸部17设置于所述第二辐射段A12靠近所述断槽122的端部。另外一个第二延伸部17则连接至所述第三辐射部A3靠近所述断槽122的端部，且两者彼此对称设置。
可以理解，在本实施例中，所述第一延伸部16及所述第二延伸部17的长度与宽度可根据具体需求进行调整，进而有效调整所述第一辐射部A1、第二辐射部A2和第三辐射部A3的阻抗值，进而增加各工作模态的匹配性。另外，所述第一延伸部16及所述第二延伸部17可用于取代传统的下地电容等结构，以有效增加天线设计的弹性。
图6为所述天线结构100工作于LTE-A低频模态时的S参数(散射参数)曲线图。其中，曲线S61为所述天线结构100工作于LTE-A Band17频段(704-746MHz)时的S11值。曲线S62为所述天线结构100工作于LTE-A Band13频段(746-787MHz)时的S11值。曲线S63为所述天线结构100工作于LTE-A Band20频段(791-862MHz)时的S11值。曲线S64为所述天线结构100工作于LTE-A Band8频段(880-960MHz)时的S11值。
图7为所述天线结构100工作于LTE-A低频模态时的辐射效率曲线图。其中，曲线S71为所述天线结构100工作于LTE-A Band17频段(704-746MHz)时的辐射效率。曲线S72为所述天线结构100工作于LTE-A Band13频段(746-787MHz)时的辐射效率。曲线S73为所述天线结构100工作于LTE-A Band20频段(791-862MHz)时的辐射效率。曲线S74为所述天线结构100工作于LTE-A Band8频段(880-960MHz)时的辐射效率。
图8为所述天线结构100工作于LTE-A中、高频模态时的S参数(散射参数)曲线图。其中，曲线S81为当低频频段为LTE-A Band17频段(704-746MHz)时所述天线结构100工作于LTE-A中、高频模态时的S11值。曲线S82为当低频频段为LTE-A Band13频段(746-787MHz)时所述天线结构100工作于LTE-A中、高频模态时的S11值。曲线S83为当低频频段为LTE-ABand20频段(791-862MHz)时所述天线结构100工作于LTE-A中、高频模态时的S11值。曲线S84为当低频频段为LTE-A Band8频段(880-960MHz)时所述天线结构100工作于LTE-A中、高频模态时的S11值。
图9为所述天线结构100工作于LTE-A中、高频模态时的辐射效率曲线图。其中，曲线S91为当低频频段为LTE-A Band17频段(704-746MHz)时所述天线结构100工作于LTE-A中、高频模态时的辐射效率。曲线S92为当低频频段为LTE-A Band13频段(746-787MHz)时所述天线结构100工作于LTE-A中、高频模态时的辐射效率。曲线S93为当低频频段为LTE-ABand20频段(791-862MHz)时所述天线结构100工作于LTE-A中、高频模态时的辐射效率。曲线S94为当低频频段为LTE-A Band8频段(880-960MHz)时所述天线结构100工作于LTE-A中、高频模态时的辐射效率。
显然，由图8及图9可看出，当所述天线结构100分别工作于LTE-A Band17频段(704-746MHz)、LTE-A Band13频段(746-787MHz)、LTE-A Band20频段(791-862MHz)以及LTE-A Band8频段(880-960MHz)时，所述天线结构100的LTE-A中、高频频段范围皆为1710-2690MHz。即当所述切换电路15切换时，所述切换电路15仅用于改变所述天线结构100的低频模态而不影响其中、高频模态，该特性有利于LTE-A的载波聚合应用(CarrierAggregation，CA)。
实施例2
请参阅图10，为本发明第二较佳实施例所提供的天线结构100a，其可应用于移动电话、个人数字助理等无线通信装置200a中，用以发射、接收无线电波以传递、交换无线信号。
所述天线结构100a包括中框111、边框112、第一馈入源12、第一匹配电路13以及切换电路15。所述无线通信装置200a包括第一电子元件21、第二电子元件23a以及第三电子元件25a。
所述边框112上设置有开槽120、断点121、断槽122。所述开槽120、断点121以及所述断槽122共同自所述壳体11划分出三部分，即第一辐射部A1、第二辐射部A2以及第三辐射部A3。所述第一馈入源12通过所述第一匹配电路13电连接至所述第一辐射部A1，进而将所述第一辐射部A1划分为第一辐射段A11及第二辐射段A12。所述切换电路15的一端电连接至所述第一辐射段A11，另一端接地。
可以理解，在本实施例中，所述天线结构100a与天线结构100的区别在于所述第二电子元件23a的位置与天线结构100中第二电子元件23的位置不同，所述第三电子元件25a的位置与天线结构100中第三电子元件25的位置不同。具体地，所述第二电子元件23a对应所述断槽122设置，且与所述开槽120间隔绝缘设置。所述第三电子元件25a设置于所述切换电路15与所述断点121之间，且邻近所述切换电路15设置。
可以理解，在本实施例中，所述天线结构100a与天线结构100的区别还在于所述天线结构100a并未设置所述天线结构100中的第一延伸部16及第二延伸部17，即省略所述第一延伸部16及第二延伸部17。
可以理解，在本实施例中，所述天线结构100a与天线结构100的区别还在于所述天线结构100a的电流路径与所述天线结构100的电流路径不同。具体的，请一并参阅图11，当电流自所述第一馈入源12馈入后，所述电流将依次流经所述第一匹配电路13以及所述第一辐射段A11(参路径P1a)。如此，所述第一馈入源12与所述第一辐射段A11将构成单极天线，进而激发第一工作模态以产生第一辐射频段的辐射信号。
当电流自所述第一馈入源12馈入后，所述电流还将依次流经所述第一匹配电路13以及所述第一辐射段A11，并通过所述断点121耦合至所述第二辐射部A2(参路径P2a)。如此，所述第一馈入源12、第一辐射段A11以及所述第二辐射部A2构成一耦合馈入天线，进而激发第二工作模态以产生第二辐射频段的辐射信号。
当电流自所述第一馈入源12馈入后，所述电流还将依次流经所述第一匹配电路13以及所述第二辐射段A12，并流向所述断槽122(参路径P3a)。如此，所述第一馈入源12与所述第二辐射段A12构成一单极天线，进而激发第三工作模态以产生第三辐射频段的辐射信号。
可以理解，在本实施例中，所述第一工作模态为LTE-A低频模态，所述第二工作模态为LTE-A中、高频模态。所述第三工作模态为LTE-A中、高频模态。其中，所述第一辐射频段的频率为700-960MHz。所述第二辐射频段的频率为2000-2690MHz。所述第三辐射频段的频率为1710-2300MHz。
可以理解，在本实施例中，所述天线结构100a与天线结构100的区别还在于所述天线结构100a还包括接地部16a。所述接地部16a由金属材料制成。所述接地部16a呈曲折状。所述接地部16a的一端电连接至所述第一匹配电路13与所述第一辐射部A1之间，另一端接地，使所述第一馈入源12与所述第一辐射段A11构成短路单极天线(shorting monopoleantenna)。在本实施例中，所述接地部16a主要用以增加低频频段的辐射效率与频宽，且减少阻抗的损耗。可以理解，所述接地部16a还可以置换为其他不同的接地金属结构。
图12为所述天线结构100a工作于LTE-A低频模态时的S参数(散射参数)曲线图。其中，曲线S121为所述天线结构100a工作于LTE-A Band17频段(704-746MHz)时的S11值。曲线S122为所述天线结构100a工作于LTE-A Band13频段(746-787MHz)时的S11值。曲线S123为所述天线结构100a工作于LTE-A Band20频段(791-862MHz)时的S11值。曲线S124为所述天线结构100a工作于LTE-A Band8频段(880-960MHz)时的S11值。
图13为所述天线结构100a工作于LTE-A低频模态时的辐射效率曲线图。其中，曲线S131为所述天线结构100a工作于LTE-A Band17频段(704-746MHz)时的总辐射效率。曲线S132为所述天线结构100a工作于LTE-A Band13频段(746-787MHz)时的总辐射效率。曲线S133为所述天线结构100a工作于LTE-A Band20频段(791-862MHz)时的总辐射效率。曲线S134为所述天线结构100a工作于LTE-A Band8频段(880-960MHz)时的总辐射效率。
图14为所述天线结构100a工作于LTE-A中、高频模态时的S参数(散射参数)曲线图。其中，曲线S141为当低频频段为LTE-A Band17频段(704-746MHz)时所述天线结构100a工作于LTE-A中、高频模态时的S11值。曲线S142为当低频频段为LTE-A Band13频段(746-787MHz)时所述天线结构100a工作于LTE-A中、高频模态时的S11值。曲线S143为当低频频段为LTE-A Band20频段(791-862MHz)时所述天线结构100a工作于LTE-A中、高频模态时的S11值。曲线S144为当低频频段为LTE-A Band8频段(880-960MHz)时所述天线结构100a工作于LTE-A中、高频模态时的S11值。
图15为所述天线结构100a工作于LTE-A中、高频模态时的辐射效率曲线图。其中，曲线S151为当低频频段为LTE-A Band17频段(704-746MHz)时所述天线结构100a工作于LTE-A中、高频模态时的总辐射效率。曲线S152为当低频频段为LTE-A Band13频段(746-787MHz)时所述天线结构100a工作于LTE-A中、高频模态时的总辐射效率。曲线S153为当低频频段为LTE-A Band20频段(791-862MHz)时所述天线结构100a工作于LTE-A中、高频模态时的总辐射效率。曲线S154为当低频频段为LTE-A Band8频段(880-960MHz)时所述天线结构100a工作于LTE-A中、高频模态时的总辐射效率。
显然，由图12及图13可看出，所述天线结构100a的低频模态主要由所述第一辐射段A11激发，且通过所述切换电路15的切换，使得所述天线结构100a的低频至少涵盖LTE-ABand17频段(704-746MHz)、LTE-A Band13频段(746-787MHz)、LTE-A Band20频段(791-862MHz)以及LTE-A Band8频段(880-960MHz)。由图14及图15可看出，所述第二辐射段A12可激发出一部分的中、高频模态，其频率涵盖范围为LTE-A 1710-2300MHz。另外一部分的中、高频模态可经由所述第二辐射部A2耦合所述第一辐射段A11的耦合电流产生，其频率涵盖范围为LTE-A 2000-2690MHz。再者，当所述天线结构100a分别工作于LTE-A Band17频段(704-746MHz)、LTE-A Band13频段(746-787MHz)、LTE-A Band20频段(791-862MHz)以及LTE-A Band8频段(880-960MHz)时，所述天线结构100a的中、高频频率范围皆为LTE-A1710-2690MHz。即当所述切换电路15切换时，所述切换电路15仅用于改变所述天线结构100a的低频模态而不影响其中、高频模态，该特性有利于LTE-A的载波聚合应用。
实施例3
请参阅图16，为本发明第三较佳实施例所提供的天线结构100b，其可应用于移动电话、个人数字助理等无线通信装置200b中，用以发射、接收无线电波以传递、交换无线信号。
所述天线结构100b包括中框111、边框112、第一馈入源12b、第一匹配电路13b以及切换电路15。所述无线通信装置200b包括第一电子元件21、第二电子元件23b以及第三电子元件25。
所述边框112上设置有开槽120、断点121、断槽122。所述开槽120、断点121以及所述断槽122共同自所述壳体11划分出三部分，即第一辐射部A1、第二辐射部A2以及第三辐射部A3。
可以理解，在本实施例中，所述天线结构100b与天线结构100的区别在于所述第二电子元件23b的位置与所述第二电子元件23的位置不同。具体地，所述第二电子元件23b并非对应所述断点121设置，而是设置于所述断点121与所述切换电路15之间。所述第二电子元件23b与所述开槽120间隔绝缘设置，且与所述开槽120的距离大致为4-10mm。
可以理解，在本实施例中，所述天线结构100b与天线结构100的区别还在于所述天线结构100b中所述第一馈入源12b及所述第一匹配电路13b连接至所述第一辐射部A1的位置与所述天线结构100中第一馈入源12及所述第一匹配电路13连接至第一辐射部A1的位置不同。具体的，在本实施例中，所述第一馈入源12b的一端通过所述第一匹配电路13b电连接至所述第一辐射部A1靠近所述断槽122的端部。如此，在本实施例中，所述第一馈入源12b并未将所述第一辐射部A1划分为两个辐射段。即当所述第一馈入源12b馈入电流时，所述电流将直接流过整个所述第一辐射部A1。
可以理解，在本实施例中，所述天线结构100b与天线结构100的区别还在于所述天线结构100b还包括第二馈入源16b、第三馈入源17b、第二匹配电路18b及第三匹配电路19b。其中，所述第二馈入源16b设置于所述容置空间114内。所述第二馈入源16b的一端通过所述第二匹配电路18b电连接至所述第二辐射部A2靠近所述断点121的一侧，用以馈入电流至所述第二辐射部A2。所述第三馈入源17b设置于所述容置空间114内。所述第三馈入源17b的一端通过所述第三匹配电路19b电连接至所述第三辐射部A3靠近所述断槽122的一侧，用以馈入电流至所述第三辐射部A3。
可以理解，在本实施例中，所述天线结构100b与天线结构100的区别还在于所述天线结构100b并未设置所述天线结构100中的第一延伸部16及第二延伸部17，即省略所述第一延伸部16及第二延伸部17。对应地，所述天线结构100b包括一耦合部20b。在本实施例中，所述耦合部20b由金属材料制成。所述耦合部20b设置于所述容置空间114内。所述耦合部20b大致呈L形，其一端电连接至所述第三辐射部A3靠近所述断槽122的端部，并沿平行所述第二侧部117且远离所述末端部115的方向延伸一段距离，接着弯折一直角，以沿平行所述末端部115且远离所述第二侧部117的方向延伸，直到越过所述断槽122。
可以理解，由于所述天线结构100b还包括第二馈入源16b、第三馈入源17b、第二匹配电路18b及第三匹配电路19b。因此，在本实施例中，所述天线结构100b与天线结构100的区别还在于所述天线结构100b的电流路径与所述天线结构100的电流路径不同。具体的，请一并参阅图17，当电流自所述第一馈入源12b馈入后，所述电流将依次流经所述第一匹配电路13b以及所述第一辐射部A1，并流向所述断点121(参路径P1b)。如此，所述第一馈入源12b与所述第一辐射部A1将构成单极天线，进而激发第一工作模态以产生第一辐射频段的辐射信号。
当电流自所述第二馈入源16b馈入后，所述电流将依次流经所述第二匹配电路18b以及所述第二辐射部A2(参路径P2b)。如此，所述第二馈入源16b以及所述第二辐射部A2构成一回路天线，进而激发第二工作模态以产生第二辐射频段的辐射信号。
当电流自所述第三馈入源17b馈入后，一部分电流将流经所述第三匹配电路19b以及所述第三辐射部A3，另一部分电流将流经所述第三匹配电路19b及所述第三辐射部A3靠近所述断槽122的部分，进而流入所述耦合部20b(参路径P3b)。如此，所述第三馈入源17b、所述第三辐射部A3以及所述耦合部20b将共同激发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，所述第一工作模态为LTE-A低频模态，所述第二工作模态为LTE-A高频模态。所述第三工作模态为LTE-A中频模态。所述第一辐射频段的频率为700-960MHz。所述第二辐射频段的频率为2300-2690MHz。所述第三辐射频段的频率为1710-2170MHz。
图18为所述天线结构100b工作于LTE-A低频模态时的S参数(散射参数)曲线图。其中，曲线S181为所述天线结构100b工作于LTE-A Band17频段(704-746MHz)时的S11值。曲线S182为所述天线结构100b工作于LTE-A Band13频段(746-787MHz)时的S11值。曲线S183为所述天线结构100b工作于LTE-A Band20频段(791-862MHz)时的S11值。曲线S184为所述天线结构100b工作于LTE-A Band8频段(880-960MHz)时的S11值。
图19为所述天线结构100b工作于LTE-A低频模态时的总辐射效率曲线图。其中，曲线S191为所述天线结构100b工作于LTE-A Band17频段(704-746MHz)时的总辐射效率。曲线S192为所述天线结构100b工作于LTE-A Band13频段(746-787MHz)时的总辐射效率。曲线S193为所述天线结构100b工作于LTE-A Band20频段(791-862MHz)时的总辐射效率。曲线S194为所述天线结构100b工作于LTE-A Band8频段(880-960MHz)时的总辐射效率。
图20为所述天线结构100b工作于LTE-A中频模态时的S参数(散射参数)曲线图。图21为所述天线结构100b工作于LTE-A中频模态时的总辐射效率曲线图。图22为所述天线结构100b工作于LTE-A高频模态时的S参数(散射参数)曲线图。图23为所述天线结构100b工作于LTE-A高频模态时的总辐射效率曲线图。
显然，由图18及图19可看出，所述天线结构100b的低频模态主要是由所述第一辐射部A1激发，且通过所述切换电路15的切换，使得所述天线结构100b的低频涵盖至LTE-ABand17频段(704-746MHz)、LTE-A Band13频段(746-787MHz)、LTE-A Band20频段(791-862MHz)以及LTE-A Band8频段(880-960MHz)。由图20至图23可看出，所述天线结构100b的中频模态主要由所述第三馈入源17b、所述第三辐射部A3以及所述耦合部20b激发，其频率涵盖范围为LTE-A 1710-2170MHz。所述天线结构100b的高频模态主要由所述第二馈入源16b以及所述第二辐射部A2激发，其频率涵盖范围为LTE-A 2300-2690MHz。再者，当所述天线结构100b分别工作于LTE-A Band17频段(704-746MHz)、LTE-A Band13频段(746-787MHz)、LTE-A Band20频段(791-862MHz)以及LTE-A Band8频段(880-960MHz)时，所述天线结构100b的中、高频频率范围皆为LTE-A 1710-2690MHz。即当所述切换电路15切换时，所述切换电路15仅用于改变所述天线结构100b的低频模态而不影响其中、高频模态，该特性有利于LTE-A的载波聚合应用。
实施例4
请参阅图24，为本发明第四较佳实施例所提供的天线结构100c，其可应用于移动电话、个人数字助理等无线通信装置200c中，用以发射、接收无线电波以传递、交换无线信号。
所述天线结构100c包括中框111、边框112、第一馈入源12b、第一匹配电路13b、切换电路15、第二馈入源16b、第三馈入源17b、第二匹配电路18b及第三匹配电路19b。所述无线通信装置200c包括第一电子元件21c、第二电子元件23c以及第三电子元件25c。
所述边框112包括末端部115c、第一侧部116及第二侧部117。所述壳体11上还设置有开槽120、断点121、断槽122。所述开槽120、断点121以及所述断槽122共同自所述壳体11划分出三部分，即第一辐射部A1、第二辐射部A2以及第三辐射部A3。
所述第一馈入源12b的一端通过所述第一匹配电路13b电连接至所述第一辐射部A1靠近所述断槽122的端部。如此，在本实施例中，所述第一馈入源12b并未将所述第一辐射部A1划分为两个辐射段。即当所述第一馈入源12b馈入电流时，所述电流将直接流过整个所述第一辐射部A1。所述切换电路15的一端电连接至所述第一辐射部A1靠近所述断点121的一侧，另一端接地。
所述第二馈入源16b的一端通过所述第二匹配电路18b电连接至所述第二辐射部A2远离所述断点121的一侧，用以馈入电流至所述第二辐射部A2。所述第三馈入源17b的一端通过所述第三匹配电路19b电连接至所述第三辐射部A3远离所述断槽122的一侧，用以馈入电流至所述第三辐射部A3。
可以理解，在本实施例中，所述天线结构100c与实施例3中天线结构100b的区别在于所述末端部115c并非为所述无线通信装置200c的底端，而是所述无线通信装置200c的顶端。即所述天线结构100c构成所述无线通信装置200c的上天线，而非下天线。
可以理解，在本实施例中，所述天线结构100c与实施例3中天线结构100b的区别还在于所述第一电子元件21c、第二电子元件23c以及第三电子元件25c的类型及位置均与实施例3中天线结构100b中第一电子元件21、第二电子元件23b以及第三电子元件25的类型及位置不同，且所述天线结构100c还包括第四电子元件27c。其中，所述第一电子元件21c为一受话器，其设置于所述容置空间114内。所述第一电子元件21c设置于所述第一馈入源12b与所述切换电路15之间，且与所述第一辐射部A1通过所述开槽120间隔绝缘设置。所述第二电子元件23c为耳机接口模块。所述第二电子元件23c设置于所述容置空间114内，且对应所述断点121设置。所述第三电子元件25c为前摄像头模块。所述第三电子元件25c设置于所述第一馈入源12b与所述第一电子元件21c之间，且与所述第一辐射部A1通过所述开槽120间隔绝缘设置。所述第四电子元件27c为麦克风。所述第四电子元件27c设置于所述第一馈入源12b与所述第三电子元件25c之间，且与所述第一辐射部A1通过所述开槽120间隔绝缘设置。
可以理解，在本实施例中，所述天线结构100c与实施例3中天线结构100b的区别还在于所述天线结构100c并未包括天线结构100b中的耦合部20b，即所述天线结构100c省略所述耦合部20b。对应的，所述天线结构100c还包括延长部20c。所述延长部20c由金属材料制成。所述延长部20c大致呈L形，其一端电连接至所述第二匹配电路18b与所述第二辐射部A2，另一端沿平行所述末端部115c且远离所述第一侧部116的方向延伸一段距离后，弯折一直角，以沿平行所述第一侧部116且靠近所述末端部115c的方向延伸。
可以理解，请一并参阅图25，在本实施例中，当电流自所述第一馈入源12b馈入后，所述电流将依次流经所述第一匹配电路13b以及所述第一辐射部A1，并流向所述断点121(参路径P1c)。如此，所述第一馈入源12b与所述第一辐射部A1将构成单极天线，进而激发第一工作模态以产生第一辐射频段的辐射信号。
当电流自所述第二馈入源16b馈入后，一部分电流将依次流经所述第二匹配电路18b以及所述第二辐射部A2，并流向所述断点121(参路径P2c)。如此，所述第二馈入源16b以及所述第二辐射部A2将构成单极天线以共同激发第二工作模态以产生第二辐射频段的辐射信号。同时，另外一部分电流将依次流经所述第二匹配电路18b以及所述延长部20c(参路径P3c)，进而使得所述第二馈入源16b以及所述延长部20c将构成单极天线以共同激发第三工作模态以产生第三辐射频段的辐射信号。
当电流自所述第三馈入源17b馈入后，电流将流经所述第三匹配电路19b以及所述第三辐射部A3，并流向所述断槽122(参路径P4c)。如此，所述第三馈入源17b以及所述第三辐射部A3将构成单极天线以共同激发第四工作模态以产生第四辐射频段的辐射信号。
在本实施例中，所述第一工作模态为LTE-A低、中、高频模态，所述第二工作模态为WIFI 2.4GHz模态。所述第三工作模态为WIFI5GHz模态。所述第四工作模态为GPS模态。所述第一辐射频段的频率包括700-960MHz、1710-2170MHz以及2300-2690MHz。所述第二辐射频段的频率为2400-2480MHz。所述第三辐射频段的频率为5150-5850MHz。所述第四辐射频段的频率为1575MHz。
也就是说，在本实施例中，所述第一馈入源12b与所述第一辐射部A1构成分集(diversity)天线，所述第二馈入源16b以及所述第二辐射部A2构成WIFI 2.4GHz天线，所述第二馈入源16b以及所述延长部20c构成WIFI 5GHz天线，所述第三馈入源17b以及所述第三辐射部A3构成GPS天线。
图26为所述天线结构100c的S参数(散射参数)曲线图。其中，曲线S261为所述天线结构100c工作于LTE-A Band28频段(703-803MHz)及LTE-A中、高频段时的S11值。曲线S262为所述天线结构100c工作于LTE-A Band8频段(880-960MHz)及LTE-A中、高频段时的S11值。
图27为所述天线结构100c工作于LTE-A低频模态时的辐射效率曲线图。其中，曲线S271为所述天线结构100c工作于LTE-A Band28频段(703-803MHz)时的辐射效率。曲线S272为所述天线结构100c工作于LTE-A Band8频段(880-960MHz)时的辐射效率。
图28为所述天线结构100c工作于LTE-A中、高频模态时的辐射效率曲线图。其中，曲线S281当低频频段为LTE-A Band28频段(703-803MHz)时所述天线结构100c工作于LTE-A中、高频模态时的辐射效率。曲线S282为当低频频段为LTE-A Band8频段(880-960MHz)时所述天线结构100c工作于LTE-A中、高频模态时的辐射效率。
图29为所述天线结构100c工作于GPS模态时的S参数(散射参数)曲线图。图30为所述天线结构100c工作于GPS模态时的辐射效率曲线图。
图31为所述天线结构100c工作于WIFI 2.4GHz模态及WIFI 5GHz模态时的S参数(散射参数)曲线图。图32为所述天线结构100c工作于WIFI 2.4GHz模态及WIFI 5GHz模态时的辐射效率曲线图。
显然，由图26至图32可看出，所述天线结构100c中第一馈入源12b以及第一辐射部A1主要用以激发LTE-A低、中、高频模态，且通过所述切换电路15的切换，可使得所述天线结构100c的低频至少涵盖LTE-A Band28频段(703-803MHz)及LTE-A Band8频段(880-960MHz)。所述天线结构100c中所述第二馈入源16b、第二辐射部A2以及所述延长部20c主要用以激发WIFI 2.4GHz模态及WIFI 5GHz模态。所述天线结构100c中所述第三馈入源17b以及所述第三辐射部A3主要用以激发GPS模态。再者，当所述天线结构100c分别工作于LTE-ABand28频段(703-803MHz)及LTE-A Band8频段(880-960MHz)时，所述天线结构100c的LTE-A中、高频频段、GPS频段、WIFI 2.4GHz频段及WIFI 5GHz频段皆不受影响。即当所述切换电路15切换时，所述切换电路15仅用于改变所述天线结构100c的LTE-A低频模态且不影响其LTE-A中、高频模态、GPS模态、WIFI 2.4GHz模态及WIFI 5GHz模态。
可以理解，本发明第一较佳实施例的天线结构100、本发明第二较佳实施例的天线结构100a、本发明第三较佳实施例的天线结构100b及本发明第四较佳实施例的天线结构100c可应用在同一个无线通信装置。例如将天线结构100、100a或100b设置在该无线通信装置的下端作为主天线，并将天线结构100c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 (7)

1.一种无线通信装置，其特征在于，所述无线通信装置包括天线结构，所述天线结构包括壳体、第一馈入源、第一匹配电路、接地部以及第三馈入源，所述壳体包括中框及边框，所述中框及边框均由金属材料制成，所述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，所述边框设置于所述中框的周缘，所述边框上开设有开槽、断点以及断槽，所述开槽开设于所述边框的内侧，所述内侧为所述边框朝向所述中框的一侧，所述断槽开设于所述末端部靠近所述第二侧部的位置，所述断点及所述断槽开设于所述边框，且隔断所述边框，所述开槽、断点以及断槽共同自所述边框上划分出一第一辐射部及一第三辐射部，所述第一辐射部通过所述开槽与所述中框间隔绝缘设置，所述第一馈入源的一端通过所述第一匹配电路电连接至所述第一辐射部靠近所述断槽的一侧，用以为所述第一辐射部馈入电流，所述第一馈入源还用以将所述第一辐射部划分为第一辐射段及第二辐射段，所述接地部的一端电连接至所述第一匹配电路与所述第一辐射部之间，另一端接地，所述第三馈入源电连接至所述第三辐射部，所述天线结构还包括耦合部，当电流自所述第三馈入源馈入后，一部分电流流经所述第三辐射部，另一部分电流流经所述第三辐射部靠近所述断槽的部分，进而流入所述耦合部，以共同激发第三工作模态以产生第三辐射频段的辐射信号；所述边框沿垂直于所述中框的方向的厚度大于等于两倍所述断点或所述断槽沿所述边框的长度方向的宽度，且所述开槽的宽度小于等于二分之一倍所述断点或所述断槽沿所述边框的长度方向的宽度。
2.如权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于：所述断点开设于所述末端部靠近所述第一侧部的位置，所述开槽开设于所述末端部朝向所述中框的一侧，且分别朝所述第一侧部及第二侧部所在方向延伸，所述断点与所述断槽之间的边框构成所述第一辐射部，所述断点与所述开槽位于所述第一侧部的端点之间的所述边框形成一第二辐射部，所述断槽与所述开槽位于所述第二侧部的端点之间的所述边框形成所述第三辐射部。
3.如权利要求2所述的无线通信装置，其特征在于：所述接地部由金属材料制成，所述接地部呈曲折状，当电流自所述第一馈入源馈入后，所述电流流经所述第一辐射部，并流向所述断点，进而激发第一工作模态以产生第一辐射频段的辐射信号，所述接地部用以增加所述第一辐射频段的辐射效率与频宽，且减少阻抗的损耗。
4.如权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于：所述中框与所述边框一体成型。
5.如权利要求2所述的无线通信装置，其特征在于：所述天线结构还包括第二馈入源，所述第二馈入源电连接至所述第二辐射部。
6.如权利要求2所述的无线通信装置，其特征在于：所述耦合部由金属材料制成，所述耦合部呈L形，所述耦合部的一端电连接至所述第三辐射部靠近所述断槽的端部，并沿平行所述第一侧部且远离所述末端部的方向延伸，接着弯折一直角，以沿平行所述末端部且靠近所述第一侧部的方向延伸，直到越过所述断槽。
7.如权利要求5所述的无线通信装置，其特征在于：当电流自所述第一馈入源馈入后，所述电流流经所述第一辐射部，并流向所述断点，进而激发第一工作模态以产生第一辐射频段的辐射信号；当电流自所述第二馈入源馈入后，所述电流流经所述第二辐射部，进而激发第二工作模态以产生第二辐射频段的辐射信号；所述第一工作模态为LTE-A低频模态，所述第二工作模态为LTE-A高频模态，所述第三工作模态为LTE-A中频模态。
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