CN110034384B - 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

一种天线结构,设置于一无线通信装置的壳体,所述无线通信装置包括电路板,所述天线结构包括辐射体、馈入部及切换电路,所述辐射体间隔所述电路板设置,所述馈入部电性连接于辐射体与电路板的馈入源之间,所述馈入部还通过所述切换电路连接至地,馈入部从馈入源馈入电流,电流流经馈入部、辐射部及切换电路,以激发第一模态以产生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,消费者的要求也越来越高。在无线通信装置的一些设计中,会在USB接口附近设计摆放天线。但是,当天线跨越USB接口的金属元件时,会导致天线的辐射频宽缩减,从而导致天线的辐射性能不佳。
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,设置于一无线通信装置的壳体,所述无线通信装置包括电路板,所述天线结构包括辐射体、馈入部及切换电路,所述辐射体间隔所述电路板设置,所述馈入部电性连接于辐射体与电路板的馈入源之间,所述馈入部还通过所述切换电路连接至地,馈入部从馈入源馈入电流,电流流经馈入部、辐射部及切换电路,以激发第一模态以产生第一频段的辐射信号。
一种无线通信装置,包括上述天线结构。
所述天线结构通过在馈入部的一端设置切换电路连接至接地面,并通过切换至不同的切换单元使得天线结构工作时可拓宽低频频段,且可增加操作性。
附图说明
图1为本发明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所示无线通信装置在第二角度下的示意图。
图3为图1所示无线通信装置在第三角度下的示意图。
图4为本发明较佳实施例的天线结构中切换电路的电路图。
图5为图1所示天线结构工作时的回波损耗曲线图。
图6为图1所示天线结构工作时的辐射效率图。
主要元件符号说明
天线结构 100
辐射体 11
第一臂 112
第一段 1122
第二段 1124
第三段 1126
第一凹孔 1127
第二凹孔 1128
第二臂 114
第四段 1142
第五段 1144
第六段 1146
第三臂 116
第七段 1162
第八段 1164
通孔 1166
第四臂 118
第三凹孔 1182
馈入部 12
第一馈入臂 122
第二馈入臂 124
第三馈入臂 126
第四馈入臂 128
切换电路 20
切换单元 222
切换元件 224
无线通信装置 200
USB连接器 203
扬声器 204
电路板 210
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“电性连接”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“电性连接”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1、图2及图3,所述天线结构100包括辐射体11、馈入部12及切换电路20(参图4)。
所述辐射体11为一金属片体,其设置于无线通信装置200的后盖上,并邻近无线通信装置200的USB连接器203及扬声器204设置。所述USB连接器203及所述扬声器204并排且间隔设置于所述无线通信装置200的电路板210,所述天线结构100位于所述电路板210的一侧并电性连接至电路板210。
所述辐射体11包括第一臂112、第二臂114、第三臂116及第四臂118。所述第一臂112、第二臂114、第三臂116依次首尾连接,并均间隔所述电路板210设置。所述第二臂114及第三臂116位于同一平面,下述称为第一平面,所述第一平面大致平行于所述电路板210。所述第一臂112与所述第一平面呈一定角度设置。所述第一臂112大致呈非对称U形,即两端臂的长度不同,包括依次首尾连接的第一段1122、第二段1124及第三段1126。其中,所述第二段1124为所述U形的底臂,所述第一段1122和第三段1126分别为所述U形的两端臂。所述第三段1126连接至第二臂114,所述第一段1122延伸至所述USB连接器203的上方,且第一段1122为自由端。也即,所述第一段1122远离第二段1124的一端悬空浮置。所述第三段1126的长度比第一段1122的长度长。本实施例中,所述第一臂112的U形结构中,所述第二段1124及第三段1126可沿无线通信装置200的后盖边缘设置,且可经过后盖的两边缘的拐角。所述第二臂114大致呈U形,包括依次首尾连接的第四段1142、第五段1144及第六段1146。所述第五段1144为所述U形的底臂,所述第四段1142和第六段1146分别为所述U形的两端臂。所述第四段1142连接至所述第一臂112的第三段1126,所述第六段1146连接至所述第三臂116。其中,所述第四段1142的长度比所述第六段1146的长度稍长。所述第一臂112的非对称U形的开口与所述第二臂114的U形的开口相对设置。所述第三臂116大致呈L形,包括第七段1162及第八段1164。所述第七段1162连接至所述第二臂114的第六段1146并往靠近所述第一臂112的第二段1124的方向延伸,所述第八段1164连接所述第七段1162且间隔平行于所述第一臂112的第二段1124。所述第七段1162与第八段1164的连接处开设有一通孔1166。本实施例中,所述第三臂116的宽度比所述第一臂112及第二臂114的宽度大。所述第四臂118一端连接至所述第一臂112的第二段1124,向下弯折延伸一小段长度后弯折呈平行于所述电路板210的角度且相向电路板210的方向延伸。本实施例中,所述第四臂118间隔且大致平行于所述第一平面。所述第二段1124与所述第四臂118的连接处两侧分别开设一第一凹孔1127及一第二凹孔1128。所述第四臂118远离所述第二段1124的一端开设一第三凹孔1182。
所述馈入部12分别电性连接至所述电路板210上的馈入源及所述辐射体11,用于从馈入源馈入电流至所述辐射体11。所述馈入部12包括均呈金属片体的第一馈入臂122、第二馈入臂124、第三馈入臂126及第四馈入臂128。所述第一馈入臂122、第二馈入臂124、第三馈入臂126依次相连接且位于同一平面上,下述称为第二平面,并形成大致U形。所述第二馈入臂124为所述U形的底臂,所述第一馈入臂122和第三馈入臂126分别为所述U形的两端臂。所述第二平面位于电路板210一端并大致与所述电路板210平齐。所述第一馈入臂122一端连接至所述电路板210上的馈入源,以馈入电流。所述第二馈入臂124垂直连接于第一馈入臂122的一侧与第三馈入臂126的端部之间。所述第三馈入臂126平行于所述第一馈入臂122。所述第四馈入臂128垂直于所述第二平面。所述第四馈入臂128的一端垂直连接于所述第一馈入臂122远离所述电路板210的一端,所述第四馈入臂128的另一端大致垂直连接于所述第四臂118。本实施例中,所述第四馈入臂128可为具有弹性的金属弹片。
本实施例中,为得到较佳的天线特性,所述第一臂112的第二段1124的长度可设置为27.5毫米;所述第二臂114的第五段1144与第一臂112的第二段1124的距离可设置为16毫米;所述第一平面与电路板210的间距可设置为4.5毫米。
请参阅图4,所述切换电路20设置于电路板210上。所述切换电路20一端电性连接至所述第三馈入臂126,另一端连接至电路板210上设置的接地面。所述切换电路20包括切换单元222及多个切换元件224。每一个切换元件224可以为电感、电容、或者电感与电容的组合。所述切换元件224之间相互并联,且其一端电连接至所述切换单元222,另一端电连接至所述接地面。所述切换单元222电连接于所述第三馈入臂126与所述多个切换元件224之间。如此,通过控制所述切换单元222的切换,可使得所述第三馈入臂126切换至不同的切换元件224。由于每一个切换元件224具有不同的阻抗,因此通过所述切换单元222的切换,可调整所述天线结构100的LTE-A低频频段。所述的调整频段就是使该频段往低频偏移或往高频偏移。
所述馈入部12从电路板210上设置的馈入源馈入电流,电流流经馈入部12及辐射体11后经过所述切换电路20连接至接地面,从而形成电流回路,激发一低频模态以产生低频频段的辐射信号。本实施例中,所述低频模态为LTE-A低频模态,所述低频频段为704-960MHz频段。所述LTE-A为进阶长期演进技术(Long Term Evolution Advanced)的简写。其中,所述电流流经第四臂118、第一臂112的第二段1124以及所述第三臂116的第八段1164,激发一中频模态以产生中频频段的辐射信号。本实施例中,所述中频模态为LTE-A中频模态,所述中频频段为1710-2170MHz频段。所述电流流经所述第二臂114,激发一高频模态以产生高频频段的辐射信号。本实施例中,所述高频模态为LTE-A高频模态,所述高频频段为2300-2690MHz频段。
图5为所述天线结构100工作时的回波损耗(Return Loss)曲线图。曲线S51、S52、S53、S54为馈入部12通过切换单元222连接至不同切换元件224时的回波损耗值,由于不同切换元件224对LTE-A低频频段调整以呈现不同的频率曲线形态。其中,曲线S51为连接至切换元件224为0Ohm(欧姆)的电阻(也即短路)时天线结构100的回波损耗值;曲线S52为连接至切换元件224为0.5nH(纳亨)的电感时天线结构100的回波损耗值;曲线S53为连接至切换元件224为1.5nH的电感时天线结构100的回波损耗值;曲线S54为连接至切换元件224为2.5nH的电感时天线结构100的回波损耗值。
图6为所述天线结构100工作时的效率(Efficiency)曲线图。曲线S61、S62、S63、S64为馈入部12通过切换单元222连接至不同切换元件224时的辐射效率,由于不同切换元件224对LTE-A低频频段调整以呈现不同的频率曲线形态。其中,曲线S61为连接至切换元件224为0Ohm(欧姆)的电阻(也即短路)时天线结构100的辐射效率;曲线S62为连接至切换元件224为0.5nH(纳亨)的电感时天线结构100的辐射效率;曲线S63为连接至切换元件224为1.5nH的电感时天线结构100的辐射效率;曲线S64为连接至切换元件224为2.5nH的电感时天线结构100的辐射效率。
显然,从图5至图6可知,所述天线结构100可工作于相应的低频频段(704-960MHz)、中频频段(1710-2170MHz)及高频频段(2300-2690MHz),在低、中、高频频率范围较广,且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。
所述天线结构100通过在馈入部12的一端设置切换电路20连接至接地面,并通过切换至不同的切换元件224使得天线结构100工作时可拓宽低频频段,且可增加操作性。
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 (13)

1.一种天线结构,设置于一无线通信装置的壳体,所述无线通信装置包括电路板,其特征在于:所述天线结构包括辐射体、馈入部及切换电路,所述辐射体间隔所述电路板设置,所述馈入部电性连接于辐射体与电路板的馈入源之间,所述馈入部还通过所述切换电路连接至地,馈入部从馈入源馈入电流,电流流经馈入部、辐射部及切换电路,以激发第一模态以产生第一频段的辐射信号;
所述馈入部包括均呈金属片体的第一馈入臂、第二馈入臂、第三馈入臂及第四馈入臂;所述第一馈入臂、第二馈入臂、第三馈入臂依次相连接且位于第二平面上,并形成大致U形,该第二平面位于电路板一端并与所述电路板平齐,所述第四馈入臂垂直于所述第二平面。
2.如权利要求1所述的天线结构,其特征在于:所述切换电路设置于电路板上,所述切换电路一端电性连接至所述馈入部,另一端连接至电路板上设置的接地面。
3.如权利要求2所述的天线结构,其特征在于:所述切换电路包括切换单元及多个切换元件,每一个切换元件为电感、电容、或者电感与电容的组合,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,另一端电连接至所述接地面,所述切换单元电连接于所述馈入部与所述多个切换元件之间。
4.如权利要求3所述的天线结构,其特征在于:所述每一个切换元件具有不同的阻抗,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,进而调整所述第一频段,所述的调整为使该第一频段往低频偏移或往高频偏移。
5.如权利要求1所述的天线结构,其特征在于:所述辐射体为一金属片体,所述辐射体包括第一臂、第二臂、第三臂及第四臂,所述第一臂、第二臂、第三臂依次首尾连接,并均间隔所述电路板设置,所述第二臂及第三臂位于第一平面,且大致平行于所述电路板,所述第一臂与第一平面呈一定角度设置。
6.如权利要求5所述的天线结构,其特征在于:所述第一臂呈非对称U形,即两端臂的长度不同,包括依次首尾连接的第一段、第二段及第三段;所述第三段连接至第二臂,所述第一段远离第二段的一端悬空浮置,所述第三段的长度比第一段的长度长;所述第二臂呈U形,包括依次首尾连接的第四段、第五段及第六段,所述第四段连接至所述第三段,所述第六段连接至所述第三臂,其中,所述第四段的长度比第六段的长度长。
7.如权利要求6所述的天线结构,其特征在于:所述第三臂呈L形,包括第七段及第八段,所述第七段连接至所述第六段,第八段间隔且平行于所述第二段,所述第三臂的宽度比所述第一臂及第二臂的宽度大,所述第七段与第八段的连接处开设有一通孔;所述第四臂一端连接至所述第二段,向下弯折延伸一小段长度后弯折呈平行于所述电路板的角度且相向电路板的方向延伸,所述第四臂间隔且平行于所述第一平面,所述第二段与所述第四臂的连接处两侧分别开设一第一凹孔及一第二凹孔,所述第四臂远离所述第二段的一端开设一第三凹孔。
8.如权利要求5所述的天线结构,其特征在于:所述第一馈入臂的一端连接至电路板上的馈入源,以馈入电流,所述第二馈入臂垂直连接于第一馈入臂的一侧与第三馈入臂的端部之间,所述第三馈入臂平行于所述第一馈入臂,第三馈入臂电性连接至所述切换电路,所述第四馈入臂一端垂直连接于所述第一馈入臂远离所述电路板的一端,另一端大致垂直连接于所述第四臂。
9.如权利要求8所述的天线结构,其特征在于:所述第四馈入臂为具有弹性的金属弹片。
10.如权利要求1所述的天线结构,其特征在于:所述第一模态为LTE-A(Long TermEvolution Advanced)低频模态,所述第一频段为704-960MHz频段。
11.如权利要求7所述的天线结构,其特征在于:所述电流流经第四臂、第一臂的第二段以及所述第三臂的第八段,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中频模态,所述第二频段为1710-2170MHz频段。
12.如权利要求7所述的天线结构,其特征在于:所述电流流经所述第二臂,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LTE-A高频模态,所述第三频段为2300-2690MHz频段。
13.一种无线通信装置,包括如权利要求1-12中任一项所述的天线结构。
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