CN110474160A - 天线及移动终端 - Google Patents

Abstract

一种天线及移动终端，该天线包括金属框架，以及与金属框架连接的天线组件，金属框架上开设一缝隙，该天线组件包括天线馈电点、近馈接地引脚、跨缝接地引脚，以及与天线馈电点耦合作用的耦合辐射单元，该近馈接地引脚和跨缝接地引脚与金属框架连接，该天线馈电点和跨缝接地引脚分别设置在缝隙的两侧，该近馈接地引脚设置在天线馈电点远离所述缝隙的一侧。本发明中将移动终端中的金属框架作为该天线的外部辐射体，精简了该天线的结构，其在紧凑环境下通过单天线实现GPS、WIFI 2.4G/5G、LTE、Sub6G等多种工作频段。

Description

天线及移动终端

技术领域

本发明涉及天线技术领域，特别是涉及一种天线及移动终端。

背景技术

随着移动通信技术(5G)的逐步推广应用，移动终端的数据传输速率越来越快，人们对影音、游戏、高清实时视频通信等需求越来越多。在此趋势下，移动终端天线需要实现的频段也越来越多，导致移动终端中天线的数量增加。

当前大多数移动终端中天线实现多频段时，最多采用的还是增加天线数量的方法。这种方法经常会受限于移动终端的空间环境，特别是当前移动终端机型趋向轻薄、小型化设计。而且由于天线数量增多，天线间距变小导致天线间隔离度也出现恶化，难以确保所有天线都有较好的辐射环境以致部分天线性能偏差。因此通过增加数量来实现多频多模天线的方法已无法满足当前移动终端的需求。

发明内容

鉴于上述状况，有必要针对现有技术中天线受到机体空间限制无法实现多频段的问题提供一种天线及移动终端。

一种天线，包括金属框架，以及与所述金属框架连接的天线组件，所述金属框架上开设一缝隙，所述天线组件包括天线馈电点、近馈接地引脚、跨缝接地引脚，以及与所述天线馈电点耦合作用的耦合辐射单元，所述近馈接地引脚和所述跨缝接地引脚与所述金属框架连接，所述天线馈电点和所述跨缝接地引脚分别设置在所述缝隙的两侧，所述近馈接地引脚设置在所述天线馈电点远离所述缝隙的一侧。

进一步的，上述天线，其中，所述耦合辐射单元与所述天线馈电点之间具有间距，所述间距为0.2～8mm。

进一步的，上述天线，其中，所述耦合辐射单元的长度为3～30mm。

进一步的，上述天线，还包括滤波模块，所述滤波模块设置在跨缝接地引脚靠近所述缝隙的一侧，所述滤波模块一端与所述金属框连接，一端接地。

进一步的，上述天线，其中，所述天线馈电点通过一匹配电路连接所述金属框。

进一步的，上述天线，其中，所述缝隙的宽度为0.5mm～2mm。

进一步的，上述天线，其中，所述金属框架内还设置一主板，所述天线馈电点和所述主板射频通路相连。

进一步的，上述天线，其中，所述天线组件设置在所述金属框架和所述主板之间的空隙区。

本发明实施例还提供了一种移动终端，包括上述任意一项所述的天线。

本发明实施例中将移动终端中的金属框架作为该天线的外部辐射体，精简了该天线的结构，同时通过耦合辐射单元与天线馈电点之间的耦合作用产生新的谐振，实现更多的段，且并没有增加馈路数量。其在紧凑环境下通过单天线实现GPS、WIFI 2.4G/5G、LTE、Sub6G等多种工作频段。

附图说明

图1为本发明第一实施例中的天线的立体结构示意图；

图2为本发明第一实施例中的天线的结构示意图；

图3为本发明第一实施例中的匹配电路；

图4和图5为本发明其他实施例中的耦合辐射单元的结构示意图；

图6为本发明第一实施例中天线的S参数模拟结果；

图7为本发明第一实施例中未采用耦合辐射单元的天线S参数模拟结果；

图8为本发明第二实施例中的天线的结构示意图；

图9为本发明第二实施例中的滤波模块的电路图；

图10为本发明第二实施例中天线的S参数模拟结果。

主要元件符号说明

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供该实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”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“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

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。

请参阅图1和图2，为本发明第一实施例中的天线，应用于移动终端中，该移动终端例如为手机、平板电脑、可穿戴设备等。本实施例中以手机为例进行说明。该天线包括金属框架10和与该属框架10连接的天线组件。该金属框架10为手机中的金属组成部分的边框，例如本实施例中为手机的金属后盖的边框。该金属框架10开设有一缝隙11，该缝隙11作为天线电磁波的辐射口。该缝隙的宽度可为0.5～2mm，缝隙宽度过大影响美观，过小则会导致电流串流或短路，致使辐射性能恶化。

可以理解的，在本发明的其他实施例中，该金属框架还可为手机中的金属中框或FPC(柔性主板)框架等，此处不予限定。

该天线组件包括天线馈电点20、连接在金属框架10上的近馈接地引脚30和跨缝接地引脚40，以及与天线馈电点20耦合作用的耦合辐射单元50。该天线馈电点20和跨缝接地引脚40分别设置在缝隙11的一侧，该近馈接地引脚30设置在天线馈电点20远离缝隙11的一侧。该天线馈电点20用于馈入和接收射频信号，具体实施时，该天线馈电点20通过一匹配电路60连接金属框架10，该匹配电路60可由电感、电容、开关和可调电容组成，以用于匹配天线阻抗。例如，如图3所示，本实施例中，该匹配电路包括串联在馈线上的第一电容C2，以及并联在该馈线上的第二电容C1和第一电感L1，该匹配电路60中的各器件的取值根据实际需要进行设置。

在天线馈电点20附近的耦合辐射单元50与天线馈电点20耦合作用新增一个谐振，以实现多个天线频段。具体实施时，该耦合辐射单元50可以由贴在支架上的FPC、支架上LDS(Laser-Direct-structuring，激光直接成型技术)、支架内嵌钢片、支架上贴铜箔等任意一形式实现。

该耦合辐射单元50为悬空状态，其不与该天线馈电点20接触，即该耦合辐射单元50与天线馈电点20之间具有间距。耦合辐射单元50与天线馈电点之的距离影响了天线频率的偏移量和能量耦合量，如本发明实施例中耦合辐射单元50与天线馈电点20之的距离在0.2mm以上，优选为0.2～8mm。具体实施，该耦合辐射单元可设置在天线馈电点的正上方、正下方、左边或右边的任意一位置。

该耦合辐射单元50的长度根据其具体需要实现的频段来选择。例如，耦合辐射单元50实现的是WIFI 5G的工作频段，其长度可设置为3～30mm，其具体值则还需要根据实际需要及该天线的其他器件的参数值进行确定。

该耦合辐射单元50的形状主要受到移手机中的空间环境限制，当手机中的空间足够大时，该耦合辐射单元50的形状不受限制；当手机中的空间较小时，在总长度不变的情况下其可呈如附图4中的匚字形状，即其延伸方向先与馈电方向垂直后再反向弯折，以降低占地空间；或如5中的形状，即其延伸方向及形状为多次弯折的S形。

请参阅图6，为本实施例中天线的S参数图，其在1.6GHz附近具有一个谐振，实现GPS频段工作；在2.4GHz附近具有一个谐振，可实现WIFI 2.4G、B7、B41和n41频段工作；在5.5GHz和6GHz附近分别具有一个谐振，其可实现WIFI 5G频段工作。请参阅图7，在未采用该耦合辐射单元时，其在1.6GHz附近、2.4GHz附近和6GHz附近分别具有一个谐振。

从图6和图7中可看出，该耦合辐射单元主要作用是与馈电点耦合作用形成一个高频谐振，该高频谐振可通过调节耦合辐射单元长度进行调整，而与其他频段最大程度的互不影响。除此之外，该耦合辐射单元的加入明显增加了WIFI5G的频带宽度，从而增强了WIFI5G频段的天线性能。

本实施例中，该天线由外部辐射单元耦合辐射单元两部分。外部辐射单元又分为两部分，两部分天线体中间有0.5～2mm宽度的电介质填充的缝隙相隔。该外部辐射单元可实现GPS和WIFI 2.4G频段，耦合辐射单元主要实现WIFI 5G的频段。

本实施例中将移动终端中的金属框架作为该天线的外部辐射体，精简了该天线的结构，同时通过耦合辐射单元与天线馈电点之间的耦合作用产生新的谐振，实现更多的段，且并没有增加馈路数量。其在紧凑环境下通过单天线实现GPS、WIFI 2.4G/5G、LTE(包括频段B7和B41)、Sub6G(频段n41)等多种工作频段。

可以理解的，该天线可分布于移动终端金属框架的顶端、低端、侧边等任意一位置。并且，该移动终端中设置的多频多模天线不限于一个，在本发明的其他实施例在还可在该金属框架的其他区域开设缝隙，并设置一个或多个该天线，以实现移动终端中更多天线频段。

进一步的，该移动终端还包括主板80，该主板设置在金属框架10中，该天线馈电点20和主板80之间射频通路相连。并且，为了保证该天线具有良好的性能，可将该天线组件设在金属框架和主板之间的空隙区。

进一步的，如图8所示，在本发明的第二实施例中，该天线还包括滤波模块70，该波模块70与该跨缝接地引脚40在缝隙11的同侧，且其设置在跨缝接地引脚40靠近缝隙11的一侧。该滤波模块70用于控制该天线的阻抗状态，其一端与金属框架11连接，另一端接地。如图9所示，该滤波模块主要由第二电感L2和第三电容C3并联后，串联一个接地的第四电容C4组成。滤波模块70中各器件的值，决定了谐振的频率和该滤波模块的品质因素Q值。本实施例中，该第二电感L2取值为1.2nH，第三电容C3取值为2pF和第四电容C4取值为3.9pF。

请参阅图10，为本实施例中天线的S参数图，由图10可看出，相较于第一实施例中的天线S参数图，由于增加了该滤波模块，在3.5GHz附近新增了一个谐振，可实现Sub6G n78工作频段。同时，相较于第一实施例中将6GHz附近的谐振移至6.2GHz附近，从而增强天线在6～6.5GHz频率内的天线性能。

本发明实施例还提供了一种移动终端，包括上述任意一实施例中的天线。该移动终端例如为手机，该多频多模中天线中的金属框为该移动终端中的金属边框，例如为手机金属后盖的边框。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种天线，包括金属框架，以及与所述金属框架连接的天线组件，其特征在于，所述金属框架上开设一缝隙，所述天线组件包括天线馈电点、近馈接地引脚、跨缝接地引脚，以及与所述天线馈电点耦合作用的耦合辐射单元，所述近馈接地引脚和所述跨缝接地引脚与所述金属框架连接，所述天线馈电点和所述跨缝接地引脚分别设置在所述缝隙的两侧，所述近馈接地引脚设置在所述天线馈电点远离所述缝隙的一侧。

2.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述耦合辐射单元与所述天线馈电点之间具有间距，所述间距为0.2～8mm。

3.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述耦合辐射单元的长度为3～30mm。

4.如权利要求1所述的天线，其特征在于，还包括滤波模块，所述滤波模块设置在跨缝接地引脚靠近所述缝隙的一侧，所述滤波模块一端与所述金属框连接，一端接地。

5.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述天线馈电点通过一匹配电路连接所述金属框。

6.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述缝隙的宽度为0.5mm～2mm。

7.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述金属框架内还设置一主板，所述天线馈电点和所述主板射频通路相连。

8.如权利要求7所述的多频多模天线，其特征在于，所述天线组件设置在所述金属框架和所述主板之间的空隙区。

9.一种移动终端，其特征在于，包括如权利要求1至8任意一项所述的天线。