CN110556619B - 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，包括壳体及至少一切换电路，所述壳体包括边框，所述边框由金属材料制成，所述边框上开设有至少一断点，进而自所述边框上划分出至少两个辐射部，所述切换电路对应所述断点设置，且所述切换电路的两端分别电连接至所述断点两侧的辐射部，通过控制所述至少一切换电路处于开路状态或短路状态，以调整所述辐射部的长度，进而调整所述天线结构的频宽。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，所述天线结构包括壳体及至少一切换电路，所述壳体包括边框，所述边框由金属材料制成，所述边框上开设有至少一断点，进而自所述边框上划分出至少两个辐射部，所述切换电路对应所述断点设置，且所述切换电路的两端分别电连接至所述断点两侧的辐射部，通过控制所述至少一切换电路处于开路状态或短路状态，以调整所述辐射部的长度，进而调整所述天线结构的频宽。
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断点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内部示意图。
图3为沿图1所示无线通信装置中III-III线的截面示意图。
图4为沿图1所示无线通信装置中IV-IV线的截面示意图。
图5为图1所示天线结构的内部示意图。
图6A至图6C为图5所示天线结构工作时的电流走向示意图。
图7A至图7D为图5所示天线结构中切换电路的电路图。
图8为图1所示天线结构的S参数(散射参数)曲线图。
图9为图1所示天线结构的总辐射效率图。
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所示无线通信装置的内部示意图。
图12为图10所示天线结构的内部示意图。
图13A至图13C为图12所示天线结构工作时的电流走向示意图。
图14为图10所示天线结构的S参数(散射参数)曲线图。
图15为图10所示天线结构的总辐射效率图。
主要元件符号说明
Figure BDA0001682471530000021
Figure BDA0001682471530000031
Figure BDA0001682471530000041
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。
实施例1
请参阅图1、图2、图3及图4，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。图1为天线结构100应用至无线通信装置200的示意图。图2为无线通信装置200的内部示意图。图3为沿图1所示无线通信装置200中III-III线的截面示意图。图4为沿图1所示无线通信装置200中IV-IV线的截面示意图。
所述天线结构100包括壳体11、第一馈入部12(参图5)以及至少一切换电路。所述壳体11至少包括系统接地面110、边框111、中框112及背板113。所述系统接地面110可由金属或其他导电材料制成，用以为所述天线结构100提供接地。
所述边框111大致呈环状结构，其由金属或其他导电材料制成。所述边框111设置于所述系统接地面110的周缘，即围绕所述系统接地面110设置。在本实施例中，所述边框111一侧的边缘与所述系统接地面110间隔设置，进而于两者之间形成相应的净空区114(参图3及图4)。可以理解，在本实施例中，所述边框111与所述系统接地面110之间的距离可根据需求进行调整。例如所述边框111在不同位置与所述系统接地面110的距离可为等距或不等距。
所述中框112大致呈矩形片状，其由金属或其他导电材料制成。所述中框112的形状及尺寸略小于所述系统接地面110。所述中框112叠设于所述系统接地面110上。
在本实施例中，所述边框111靠近所述中框112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。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。
所述背板113由金属或其他导电材料制成。所述背板113设置于所述边框111的边缘。在本实施例中，所述背板113设置于所述系统接地面110背向所述中框112的一侧，且与所述显示单元201的显示平面及所述中框112大致间隔平行设置。
在本实施例中，所述系统接地面110、边框111、中框112及背板113可以构成一体成型的金属框体。所述中框112是位于所述显示单元201与所述系统接地面110之间的金属片。所述中框112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。
在本实施例中，所述边框111至少包括末端部115、第一侧部116以及第二侧部117。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。
所述壳体11上还开设有开槽118及至少一断点。其中，所述开槽118开设于所述背板113上。所述开槽118大致呈U形，其开设于所述背板113靠近所述末端部115的一侧，且分别朝所述第一侧部116及第二侧部117所在方向延伸。在本实施例中，所述壳体11上开设有两个断点，即第一断点119及第二断点120。所述第一断点119及所述第二断点120均开设于所述边框111上。具体的，所述第一断点119及所述第二断点120均开设于所述末端部115。所述第一断点119与所述第二断点120间隔设置，两者均贯通且隔断所述边框111，并连通所述开槽118。
所述开槽118与所述至少一断点共同自所述壳体11上划分出至少两个辐射部。在本实施例中，所述开槽118、第一断点119以及所述第二断点120共同自所述壳体11划分出三个辐射部，即第一辐射部F1、第二辐射部F2以及第三辐射部F3。其中，在本实施例中，所述第一断点119与所述第二断点120之间的所述边框111形成所述第一辐射部F1。所述第一断点119与所述开槽118位于所述第一侧部116的端点E1之间的所述边框111形成所述第二辐射部F2。所述第二断点120与所述开槽118位于所述第二侧部117的端点E2之间的所述边框111形成所述第三辐射部F3。在本实施例中，所述第一辐射部F1与所述中框112间隔且绝缘设置。所述第二辐射部F2靠近所述端点E1的一侧及所述第三辐射部F3靠近所述端点E2的一侧均连接至所述系统接地面110及所述背板113，即接地。
可以理解，在本实施例中，所述开槽118的宽度小于等于两倍所述第一断点119及所述第二断点120的宽度。其中，所述开槽118的宽度为0.5-2mm。所述第一断点119以及所述第二断点120的宽度均为1-2mm。
可以理解，在本实施例中，所述开槽118、第一断点119以及所述第二断点120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)。
请一并参阅图5，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。所述第一电子元件21设置于所述中框112邻近所述第一辐射部F1的边缘，且通过所述开槽118与所述第一辐射部F1间隔绝缘设置。所述第二电子元件23为一扬声器。所述第二电子元件23设置于所述中框112邻近所述第一辐射部F1的一侧，且对应所述第二断点120设置。在本实施例中，所述第二电子元件23与所述开槽118之间的距离大致为2-10mm。所述第三电子元件25为一麦克风，其设置于所述中框112邻近所述第一辐射部F1的边缘。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，且邻近所述第一断点119设置。在本实施例中，所述第二电子元件23及所述第三电子元件25亦通过所述开槽118与所述第一辐射部F1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。
在本实施例中，所述第一馈入部12设置于所述系统接地面110与所述边框111之间的净空区114。所述第一馈入部12的一端可通过弹片、微带线、条状线、同轴电缆等方式电连接至所述系统接地面110上的信号馈入点(图未示)，另一端通过一匹配电路(图未示)电连接至所述第一辐射部F1靠近所述第二断点120的一侧，用以馈入电流信号至所述第一辐射部F1、第二辐射部F2及第三辐射部F3。
在本实施例中，所述第一馈入部12可以由铁件、金属铜箔、激光直接成型技术(Laser Direct structuring，LDS)制程中的导体等材质制成。
在本实施例中，所述天线结构100包括两个切换电路，即切换电路13、15。其中，所述切换电路13对应所述第二断点120设置。所述切换电路13的一端电连接至所述第一辐射部F1，另一端电连接至所述第三辐射部F3。所述切换电路15对应所述第一断点119设置。所述切换电路15的一端电连接至所述第一辐射部F1，另一端电连接至所述第二辐射部F2。
在本实施例中，通过控制所述切换电路13及切换电路15处于开路状态或短路状态，可有效调整所述天线结构100的辐射部(例如第一辐射部F1、第二辐射部F2及/或所述第三辐射部F3)的长度，以调整所述天线结构100的频宽，达到多频率调整的功能。
例如，请一并参阅图6A，为所述切换电路13、15均处于开路状态时，所述天线结构100的电流路径图。此时，所述第一辐射部F1与所述第二辐射部F2断开连接，且所述第一辐射部F1与所述第三辐射部F3断开连接。当所述第一馈入部12馈入电流后，所述电流流经所述第一辐射部F1，并流向所述第一断点119(参路径P1)。如此，所述第一辐射部F1构成单极(Monopole)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。当所述第一馈入部12馈入电流后，所述电流自所述第一辐射部F1耦合至所述第二辐射部F2(参路径P2)。如此，所述第二辐射部F2构成回路(loop)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。当所述第一馈入部12馈入电流后，所述电流自所述第一辐射部F1耦合至所述第三辐射部F3(参路径P3)。如此，所述第三辐射部F3构成回路(loop)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。
请一并参阅图6B，为所述切换电路13处于开路状态而所述切换电路15处于短路状态时，所述天线结构100的电流路径图。此时，所述第一辐射部F1与所述第二辐射部F2电连接，而所述第一辐射部F1与所述第三辐射部F3断开连接。当所述第一馈入部12馈入电流后，所述电流流经所述第一辐射部F1及第二辐射部F2(参路径P4)，进而激发一第四工作模态以产生第四辐射频段的辐射信号。当所述第一馈入部12馈入电流后，所述电流将流经所述第一辐射部F1及第二辐射部F2，接着流入所述系统接地面110及中框112，再流入所述第三辐射部F3(参路径P5)，进而激发一第五工作模态以产生第五辐射频段的辐射信号。
在本实施例中，所述第四工作模态为一超中频模态，所述第五工作模态为超高频模态。所述第四辐射频段的频率为1447.9-1510.9MHz。所述第五辐射频段的频率为3400-3800MHz。
请一并参阅图6C，为所述切换电路13处于短路状态而所述切换电路15处于开路状态时，所述天线结构100的电流路径图。此时，所述第一辐射部F1与所述第二辐射部F2断开连接，而所述第一辐射部F1与所述第三辐射部F3电连接。当所述第一馈入部12馈入电流后，所述电流将自所述第一辐射部F1耦合至第二辐射部F2，再流入所述系统接地面110及中框112(参路径P6)，进而激发所述第二工作模态以产生第二辐射频段的辐射信号。当所述第一馈入部12馈入电流后，所述电流将流经所述第一辐射部F1及第三辐射部F3，再流入所述系统接地面110及中框112(参路径P7)，进而激发所述第一工作模态以产生第一辐射频段的辐射信号。
可以理解，所述切换电路13、15的具体结构可以为多种形式，例如可包括单路开关、双路开关、双路开关搭配匹配元件、多路开关搭配匹配元件等。在本实施例中，仅以其中一个切换电路，例如切换电路13为例，对所述切换电路13、15的结构进行说明。
请一并参阅图7A，在其中一个实施例中，所述切换电路13包括一单路开关13a。所述单路开关13a包括动触点a1及静触点a2。所述动触点a1电连接至第一辐射部F1。所述单路开关13a的静触点a2电连接至所述第三辐射部F3。如此，通过控制所述单路开关13a开启或关闭，可控制所述切换电路13处于开路状态或短路状态，进而使得所述第一辐射部F1与所述第三辐射部F3电连接或者断开连接，以达到多频率调整的功能。
可以理解，请一并参阅图7B，在其中一个实施例中，所述切换电路13包括双路开关13b。所述双路开关13b包括动触点b1、第一静触点b2及第二静触点b3。所述动触点b1电连接至第一辐射部F1。所述第一静触点b2电连接至所述第三辐射部F3。所述第二静触点b3电连接至所述系统接地面110。
通过控制所述动触点b1的切换，可将所述动触点b1分别切换至所述第一静触点b2及第二静触点b3。如此，所述第一辐射部F1将电连接至所述第三辐射部F3或电连接至所述系统接地面110。当所述第一辐射部F1电连接至所述第三辐射部F3时，对应于所述切换电路13处于短路状态。而当所述第一辐射部F1电连接至所述系统接地面110时，对应于所述切换电路13处于开路状态。也就是说，通过控制所述动触点b1的切换，可控制所述切换电路13处于开路状态或短路状态，以使得所述第一辐射部F1与所述第三辐射部F3电连接或者断开连接(对应所述第一辐射部F1电连接至所述系统接地面110)，进而达到多频率调整的功能。
可以理解，请一并参阅图7C，在其中一个实施例中，所述切换电路13包括双路开关13c及匹配元件131。所述双路开关13c包括动触点c1、第一静触点c2及第二静触点c3。所述动触点c1电连接至第一辐射部F1。所述第一静触点c2电连接至所述第三辐射部F3。所述第二静触点c3通过所述匹配元件131电连接至所述系统接地面110。所述匹配元件131具有一预设阻抗。所述匹配元件131可包括电感、电容、或电感与电容的组合。
通过控制所述动触点c1的切换，可将所述动触点c1分别切换至所述第一静触点c2及第二静触点c3。如此，所述第一辐射部F1将电连接至所述第三辐射部F3或电连接至所述系统接地面110。当所述第一辐射部F1电连接至所述第三辐射部F3时，对应于所述切换电路13处于短路状态。而当所述第一辐射部F1通过所述匹配元件131电连接至所述系统接地面110时，对应于所述切换电路13处于开路状态。也就是说，通过控制所述动触点c1的切换，可控制所述切换电路13处于开路状态或短路状态，以使得所述第一辐射部F1与所述第三辐射部F3电连接或者断开连接(对应所述第一辐射部F1电连接至所述系统接地面110)，进而达到多频率调整的功能。
请一并参阅图7D，在其中一个实施例中，所述切换电路13包括多路开关13d以及至少一匹配元件133。在本实施例中，所述多路开关13d为一四路开关，且所述切换电路13包括三个匹配元件133。所述多路开关13d包括动触点d1、第一静触点d2、第二静触点d3、第三静触点d4以及第四静触点d5。所述动触点d1电连接至第一辐射部F1。所述第一静触点d2电连接至所述第三辐射部F3。所述第二静触点d3、第三静触点d4以及第四静触点d5分别通过相应的匹配元件133电连接至所述系统接地面110。每一个匹配元件133具有一预设阻抗，这些匹配元件133的预设阻抗可以相同也可以不同。每一个匹配元件133可包括电感、电容、或电感与电容的组合。每一个匹配元件133电连接至所述系统接地面110的位置可以相同也可以不同。
通过控制所述动触点d1的切换，可将所述动触点d1分别切换至所述第一静触点d2、第二静触点d3、第三静触点d4以及第四静触点d5。如此，所述第一辐射部F1将电连接至所述第三辐射部F3或通过不同的匹配元件133电连接至所述系统接地面110。当所述第一辐射部F1电连接至所述第三辐射部F3时，对应于所述切换电路13处于短路状态。而当所述第一辐射部F1通过不同的匹配元件133电连接至所述系统接地面110时，对应于所述切换电路13处于开路状态。也就是说，通过控制所述动触点d1的切换，可控制所述切换电路13处于开路状态或短路状态，以使得所述第一辐射部F1与所述第三辐射部F3电连接或者断开连接(对应所述第一辐射部F1电连接至所述系统接地面110)，进而达到多频率调整的功能。
可以理解，在本实施例中，所述边框111与所述系统接地面110之间还通过弹片、焊接、探针等连接方式进行电连接。所述边框111与所述系统接地面110之间的电连接点的位置可根据所需低频的频率进行调整。例如使得两者之间的电连接点靠近所述第一馈入部12，则所述天线结构100的低频频率往高频偏移。当使得两者之间的电连接点远离所述第一馈入部12，则所述天线结构100的低频频率往低频偏移。
图8为所述天线结构100的S参数(散射参数)曲线图。其中，曲线S81为所述切换电路13、15均处于开路状态时所述天线结构100的S11值。曲线S82为所述切换电路13处于开路状态而所述切换电路15处于短路状态时所述天线结构100的S11值。曲线S83为所述切换电路13处于短路状态而所述切换电路15处于开路状态时所述天线结构100的S11值。
图9为所述天线结构100的总辐射效率曲线图。其中，曲线S91为所述切换电路13、15均处于开路状态时所述天线结构100的总辐射效率。曲线S92为所述切换电路13处于开路状态而所述切换电路15处于短路状态时所述天线结构100的总辐射效率。曲线S93为所述切换电路13处于短路状态而所述切换电路15处于开路状态时所述天线结构100的总辐射效率。
显然，由图8及图9可看出，当所述切换电路13、15均处于开路状态时，所述天线结构100可涵盖相应的LTE-A低、中、高频频段。当所述切换电路13处于短路状态而所述切换电路15处于开路状态时，所述天线结构100通过所述切换电路13电连接所述第一辐射部F1及第三辐射部F3，进而实现辐射体的延伸，使得所述天线结构100激发出相应的低频及高频频段。当所述切换电路13处于开路状态而所述切换电路15处于短路状态时，所述天线结构100通过所述切换电路15电连接所述第一辐射部F1及第二辐射部F2，进而实现辐射体的延伸，使得所述天线结构100可进一步涵盖超中频及超高频频段。
也就是说，所述天线结构100通过所述切换电路13、15的切换，可产生各种不同的工作模态，例如低、中、高、超中频和超高频模态，涵盖全球常用的通信频段。具体而言，所述天线结构100在低频可涵盖GSM850/900/WCDMA Band5/Band8，中频可涵盖GSM 1800/1900/WCDMA 2100(1710-2170MHz)，高频涵盖LTE-A Band7、Band40、Band41(2300-2690MHz)，超中频涵盖1447.9-1510.9MHz，超高频涵盖3400-3800MHz。所述天线结构100的设计频段可应用于GSM Qual-band、UMTS Band I/II/V/VIII频段以及全球常用LTE850/900/1800/1900/2100/2300/2500频段的操作。
综上，本发明的天线结构100通过在所述边框111上设置至少一断点(例如第一断点119及第二断点120)，并设置相应的切换电路13、15。如此可通过不同的切换方式涵盖低频、中频、高频、超中频及超高频等多个频段。通过设置所述切换电路13、15，可在不同的辐射部(例如第一辐射部F1、第二辐射部F2及第三辐射部F3)之间连接辐射，使得所述天线结构100的辐射相较于一般的金属背盖天线更具宽频效果。所述天线结构100可提升低频频宽并兼具较佳天线效率，另外还可增加超中频与超高频使用频段，涵盖全球频段应用以及支援载波聚合应用(Carrier Aggregation，CA)的要求。
实施例2
请参阅图10、图11及图12，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。图10为天线结构100a应用至无线通信装置200a的示意图。图11为无线通信装置200a的内部示意图。图12为天线结构100a的内部示意图。
所述天线结构100a包括壳体11、第一馈入部12以及至少一切换电路。所述壳体11至少包括系统接地面110、边框111、中框112及背板113。所述边框111包括末端部115a、第一侧部116及第二侧部117。所述壳体11上设置有开槽118及至少一断点。所述无线通信装置200a包括第一电子元件21a、第二电子元件23a以及第三电子元件25a。
可以理解，在本实施例中，所述天线结构100a与实施例1中天线结构100的区别在于所述末端部115a并非为所述无线通信装置200a的底端，而是所述无线通信装置200a的顶端。即所述天线结构100a构成所述无线通信装置200a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100a与实施例1中天线结构100的区别在于所述壳体11上断点的数量为三个，而非两个。即除所述第一断点119及第二断点120外，所述壳体11上还开设有第三断点121。所述第三断点121开设于所述边框111上。具体的，所述第三断点121开设于所述第一侧部116，且邻近所述第一断点119设置。所述第三断点121贯通且隔断所述边框111，并连通所述开槽118。
如此，在本实施例中，所述开槽118、第一断点119、所述第二断点120以及所述第三断点121共同自所述壳体11划分出四个辐射部，即第一辐射部F1、第二辐射部F2a、第三辐射部F3以及第四辐射部F4。其中，所述第一断点119与所述第二断点120之间的所述边框111形成所述第一辐射部F1。所述第一断点119与所述第三断点121之间的所述边框111形成所述第二辐射部F2a。所述第二断点120与所述开槽118位于所述第二侧部117的端点E2之间的所述边框111形成所述第三辐射部F3。所述第三断点121与所述开槽118位于所述第一侧部116的端点E1之间的所述边框111形成所述第四辐射部F4。
可以理解，在本实施例中，所述天线结构100a与实施例1中天线结构100的区别在于所述第一电子元件21a、第二电子元件23a以及第三电子元件25a的类型及位置均与实施例1中天线结构100中第一电子元件21、第二电子元件23以及第三电子元件25的类型及位置不同。其中，所述第一电子元件21a为一接近传感器(proximity sensor)。所述第一电子元件21a设置于所述中框112邻近所述第一辐射部F1的边缘，且大致对应所述第一辐射部F1的中部位置设置。所述第二电子元件23a为一前置镜头模组。所述第二电子元件23a设置于所述第一电子元件21a背离所述第一辐射部F1一侧的所述中框112上。所述第三电子元件25a为一受话器，其设置于所述中框112邻近所述第一辐射部F1的边缘。所述第三电子元件25a设置于所述第一电子元件21a与所述第一断点119之间。
在本实施例中，所述第一电子元件21a、第二电子元件23a以及第三电子元件25a均通过所述开槽118与所述第一辐射部F1间隔绝缘设置。所述第一电子元件21a与所述开槽118之间的距离为2-10mm。所述第三电子元件25a与所述开槽118之间的距离为2-10mm。
在本实施例中，所述第一馈入部12的一端可通过弹片、微带线、条状线、同轴电缆等方式电连接至所述系统接地面110上的信号馈入点(图未示)，另一端通过一匹配电路(图未示)电连接至所述第一辐射部F1靠近所述第二断点120的一侧，用以馈入电流信号至所述第一辐射部F1。
可以理解，在本实施例中，所述天线结构100a与实施例1中天线结构100的区别还在于所述天线结构100a还包括第二馈入部16a、第三馈入部17a及接地部18a。所述第二馈入部16a的一端可通过弹片、微带线、条状线、同轴电缆等方式电连接至所述系统接地面110上的信号馈入点，另一端通过一匹配电路(图未示)电连接至所述第二辐射部F2a靠近所述第一断点119的一侧，用以馈入电流信号至所述第二辐射部F2a。所述第三馈入部17a的一端可通过弹片、微带线、条状线、同轴电缆等方式电连接至所述系统接地面110上的信号馈入点，另一端通过一匹配电路(图未示)电连接至所述第四辐射部F4靠近所述第三断点121的一侧，用以馈入电流信号至所述第四辐射部F4。所述接地部18a的一端电连接至所述第二辐射部F2a靠近所述第三断点121的一侧，另一端可电连接至所述系统接地面110，用以为所述第二辐射部F2a提供接地。
可以理解，在本实施例中，所述天线结构100a与实施例1中天线结构100的区别还在于所述天线结构100a中切换电路的数量为一个，而非两个。即所述天线结构100a仅包括一个切换电路，例如切换电路13。所述切换电路13对应所述第二断点120设置。所述切换电路13的一端电连接至所述第一辐射部F1，另一端电连接至所述第三辐射部F3。当然，在其他实施例中，所述切换电路13并不局限于对应所述第二断点120设置，其还可对应所述第一断点119或所述第三断点121设置，进而用以连接不同的辐射部。所述切换电路13的具体结构可以为多种形式，例如图7A至图7D其中的任一种形式。
请一并参阅图13A，为所述切换电路13处于开路状态时，所述天线结构100a的电流路径图。此时，所述第一辐射部F1与所述第三辐射部F3之间断开连接。当所述第一馈入部12馈入电流后，所述电流流经所述第一辐射部F1，并流向所述第一断点119(参路径P1a)。如此，所述第一辐射部F1构成单极(Monopole)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。当所述第一馈入部12馈入电流后，所述电流自所述第一辐射部F1耦合至所述第二辐射部F2a，并通过所述接地部18a接地(参路径P2a)。如此，所述第二辐射部F2a构成回路(loop)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。当所述第一馈入部12馈入电流后，所述电流自所述第一辐射部F1耦合至所述第三辐射部F3(参路径P3a)。如此，所述第三辐射部F3构成回路(loop)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。
当所述第一馈入部12馈入电流后，所述电流自所述第一辐射部F1耦合至第二辐射部F2a，并流向所述第三断点121(参路径P4a)，进而激发一第四工作模态以产生第四辐射频段的辐射信号。当所述第一馈入部12馈入电流后，所述电流自所述第一辐射部F1耦合至第三辐射部F3，接着流入所述系统接地面110及中框112(参路径P5a)，进而激发一第五工作模态以产生第五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。所述第四工作模态为一超中频模态，所述第五工作模态为超高频模态。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。所述第四辐射频段的频率为1447.9-1510.9MHz。所述第五辐射频段的频率为3400-3800MHz。
请一并参阅图13B，为所述切换电路13处于短路状态时，所述天线结构100a的电流路径图。此时，所述第一辐射部F1与所述第三辐射部F3电连接。当所述第一馈入部12馈入电流后，所述电流流经所述第一辐射部F1及第三辐射部F3，再流入所述系统接地面110及中框112(参路径P6a)，进而激发所述第一工作模态以产生所述第一辐射频段的辐射信号。当所述第一馈入部12馈入电流后，所述电流自所述第一辐射部F1耦合至所述第二辐射部F2a，接着流入所述系统接地面110及中框112，再流入所述第三辐射部F3(参路径P7a)，进而激发所述第五工作模态以产生第五辐射频段的辐射信号。
请一并参阅图13C，为所述切换电路13处于开路或短路状态时所述天线结构100a的电流路径图。其中，当所述第二馈入部16a馈入电流时，所述电流流经所述第二辐射部F2a(参路径P8)，进而激发一第六工作模态以产生第六辐射频段的辐射信号。当所述第三馈入部17a馈入电流时，所述电流流经所述第四辐射部F4，再流入所述系统接地面110及中框112(参路径P9)，进而激发一第七工作模态以产生第七辐射频段的辐射信号。
在本实施例中，第六工作模态包括全球定位系统(Global Positioning System，GPS)模态以及WIFI 2.4GHz模态。所述第七工作模态包括WIFI 5GHz模态及超高频模态。所述第六辐射频段的频率包括1575MHz及2400-2480MHz。所述第七辐射频段的频率包括5150-5850MHz及3400-3800MHz。
图14为所述天线结构100a的S参数(散射参数)曲线图。其中，曲线S141为所述切换电路13处于开路状态时所述第一馈入部12所对应的LTE-A低、中、高、超中频及超高频模态的S11值。曲线S142为所述切换电路13处于开路状态时所述第二馈入部16a所对应的GPS模态及WIFI 2.4GHz模态的S11值。曲线S143为所述切换电路13处于开路状态时所述第三馈入部17a所对应的WIFI5GHz模态及超高频模态的S11值。曲线S144为所述切换电路13处于短路状态时所述第一馈入部12所对应的LTE-A低、中、高、超中频及超高频模态的S11值。曲线S145为所述切换电路13处于短路状态时所述第二馈入部16a所对应的GPS模态及WIFI2.4GHz模态的S11值。曲线S146为所述切换电路13处于短路状态时所述第三馈入部17a所对应的WIFI 5GHz模态及超高频模态的S11值。
图15为所述天线结构100a的总辐射效率曲线图。其中，曲线S151为所述切换电路13处于开路状态时所述第一馈入部12所对应的LTE-A低、中、高、超中频及超高频模态的总辐射效率。曲线S152为所述切换电路13处于开路状态时所述第二馈入部16a所对应的GPS模态及WIFI 2.4GHz模态的总辐射效率。曲线S153为所述切换电路13处于开路状态时所述第三馈入部17a所对应的WIFI5GHz模态及超高频模态的总辐射效率。曲线S154为所述切换电路13处于短路状态时所述第一馈入部12所对应的LTE-A低、中、高、超中频及超高频模态的总辐射效率。曲线S155为所述切换电路13处于短路状态时所述第二馈入部16a所对应的GPS模态及WIFI2.4GHz模态的总辐射效率。曲线S156为所述切换电路13处于短路状态时所述第三馈入部17a所对应的WIFI 5GHz模态及超高频模态的总辐射效率。
显然，由图14及图15可看出，当所述切换电路13处于开路状态时，所述天线结构100a可涵盖相应的低频频段、中频频段、高频频段、超中频频段、超高频频段、GPS频段、WIFI2.4GHz频段及WIFI 5GHz频段等多个频段。当所述切换电路13处于短路状态时，所述天线结构100a通过所述切换电路13电连接所述第一辐射部F1及第三辐射部F3，进而实现辐射体的延伸，使得所述天线结构100a可激发更佳的低频特性以及超高频模态，同时亦涵盖相应的中频频段、高频频段、超中频频段、GPS频段、WIFI 2.4GHz频段及WIFI 5GHz频段等多个频段。
也就是说，所述天线结构100a通过所述切换电路13的切换，可产生各种不同的工作模态，包括低频模态、中频模态、高频模态、超中频模态、超高频模态、GPS模态、WIFI2.4GHz模态及WIFI 5GHz模态，涵盖全球常用的通信频段。具体而言，所述天线结构100a在低频可涵盖GSM850/900/WCDMA Band5/Band8，中频可涵盖GSM1800/1900/WCDMA 2100(1710-2170MHz)，高频涵盖LTE-A Band7、Band40、Band41(2300-2690MHz)，超中频涵盖1447.9-1510.9MHz，超高频涵盖3400-3800MHz。另可涵盖GPS频段、Wi-Fi 2.4GHz频段及Wi-Fi 5GHz频段。所述天线结构100a的设计频段可应用于GSM Qual-band、UMTS Band I/II/V/VIII频段以及全球常用LTE850/900/1800/1900/2100/2300/2500频段的操作。
综上，本发明的天线结构100a通过在所述边框111上设置至少一个断点(例如第一断点119、第二断点120及第三断点121)，并设置相应的切换电路13。如此可通过不同的切换方式涵盖低频、中频、高频、超中频、超高频、GPS、Wi-Fi 2.4GHz及Wi-Fi 5GHz等多个频段。通过设置所述切换电路13，可在不同的辐射部(例如第一辐射部F1及第三辐射部F3)之间连接，使得所述天线结构100a相较于一般的金属背盖天线更具宽频效果。所述天线结构100a可提升低频频宽并兼具较佳天线效率，另外还可增加超中频与超高频使用频段，涵盖全球频段应用以及支援载波聚合(carrier aggregation，CA)应用的要求。
可以理解，本发明第一较佳实施例的天线结构100及本发明第二较佳实施例的天线结构100a可应用在同一个无线通信装置。例如将天线结构100设置在所述无线通信装置的下端作为主天线，并将所述天线结构100a设置在所述无线通信装置的上端作为副天线。当所述无线通信装置发送无线信号时，所述无线通信装置使用所述主天线发送无线信号。当所述无线通信装置接收无线信号时，所述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。
本发明提出应用于高屏占比屏幕(屏幕面积大于70％的无线通讯装置的正面面积)的无线通讯装置的天线结构设计，利用环绕无线通讯装置的金属边框作为辐射部。金属边框的辐射部与系统接地面形成平行板电容，利用单极天线馈入电流。金属边框的辐射部与无线通信装置的整体外观整合。
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 (11)

1.一种天线结构，其特征在于，所述天线结构包括壳体、背板及切换电路，所述壳体包括边框，所述边框由金属材料制成，所述边框围绕所述背板的边缘设置，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，所述背板由金属材料制成，所述背板上开设有开槽，所述开槽开设于所述背板靠近所述末端部的一侧，且分别朝所述第一侧部及第二侧部所在方向延伸，所述边框上开设有第一断点、第二断点及第三断点，所述第一断点及所述第二断点间隔开设于所述末端部，所述第三断点开设于所述第一侧部，所述第一断点与所述第二断点之间的所述边框构成第一辐射部，所述第一断点与所述第三断点之间的所述边框构成第二辐射部，所述第二断点与所述开槽位于所述第二侧部的端点之间的所述边框构成第三辐射部，所述第三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构成第四辐射部，所述切换电路对应所述第二断点设置，且所述切换电路的两端分别电连接至所述第一辐射部及所述第三辐射部，通过控制所述切换电路处于开路状态或短路状态，以调整所述第一辐射部和/或所述第三辐射部的长度，进而调整所述天线结构的频宽。
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一馈入部、第二馈入部、第三馈入部、接地部及系统接地面，所述第一馈入部电连接至所述第一辐射部，以馈入电流至所述第一辐射部、第二辐射部及第三辐射部，所述第二馈入部电连接至所述第二辐射部，以馈入电流至所述第二辐射部，所述第三馈入部电连接至所述第四辐射部，以馈入电流至所述第四辐射部，所述接地部电连接至所述第二辐射部，以为所述第二辐射部提供接地；当所述切换电路处于开路状态且所述第一馈入部馈入电流时，所述电流流经所述第一辐射部，并流向所述第一断点，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，所述电流还自所述第一辐射部耦合至所述第二辐射部，并通过所述接地部接地，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，所述电流还自所述第一辐射部耦合至所述第三辐射部，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，所述电流还流经所述第一辐射部及第二辐射部，并流向所述第三断点，进而激发一第四工作模态以产生第四辐射频段的辐射信号，所述电流还流经所述第一辐射部及第三辐射部，接着流入所述系统接地面，进而激发一第五工作模态以产生第五辐射频段的辐射信号；当所述切换电路处于短路状态且所述第一馈入部馈入电流时，所述电流流经所述第一辐射部及第三辐射部，再流入所述系统接地面，进而激发所述第一工作模态以产生所述第一辐射频段的辐射信号，所述电流还自所述第一辐射部耦合至所述第二辐射部，接着流入所述系统接地面，再流入所述第三辐射部，进而激发所述第五工作模态以产生第五辐射频段的辐射信号；当所述第二馈入部馈入电流时，所述电流流经所述第二辐射部，进而激发一第六工作模态以产生第六辐射频段的辐射信号；当所述第三馈入部馈入电流时，所述电流流经所述第四辐射部，再流入所述系统接地面，进而激发一第七工作模态以产生第七辐射频段的辐射信号。
3.如权利要求2所述的天线结构，其特征在于：所述第一辐射频段的频率低于所述第四辐射频段的频率，所述第四辐射频段的频率低于所述第三辐射频段的频率，所述第三辐射频段的频率低于所述第二辐射频段的频率，所述第二辐射频段的频率低于所述第五辐射频段的频率，所述第六辐射频段的一部分频率位于所述第四辐射频段的频率和所述第三辐射频段的频率之间，所述第六辐射频段的另一部分频率和所述第二辐射频段的频率重叠，所述第七辐射频段的频率高于或等于所述第五辐射频段的频率。
4.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系统接地面，所述切换电路包括开关，所述开关包括动触点、第一静触点及第二静触点，所述动触点电连接至所述第一辐射部，所述第一静触点电连接至所述第三辐射部，所述第二静触点电连接至所述系统接地面。
5.如权利要求4所述的天线结构，其特征在于：所述第二静触点通过第一匹配元件电连接至所述系统接地面，所述第一匹配元件具有预设阻抗。
6.如权利要求5所述的天线结构，其特征在于：所述开关还包括第三静触点，所述第三静触点通过第二匹配元件电连接至所述系统接地面，所述第二匹配元件具有预设阻抗，所述第一匹配元件和第二匹配元件电连接至所述系统接地面的不同位置。
7.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系统接地面及中框，所述系统接地面由金属材料制成，用以为所述天线结构提供接地，所述边框设置于所述系统接地面的周缘，所述中框由金属材料制成，且叠设于所述系统接地面上，所述背板设置于所述系统接地面背向所述中框的一侧，所述系统接地面、边框及背板一体成型。
8.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部及系统接地面，所述第一馈入部设置于所述系统接地面与所述边框之间的净空区。
9.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系统接地面，所述边框围绕所述系统接地面设置，所述边框在不同位置与所述系统接地面的距离相同。
10.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系统接地面，所述边框围绕所述系统接地面设置，所述边框在不同位置与所述系统接地面的距离不相同。
11.一种无线通信装置，包括如权利要求1至10中任一项所述的天线结构。
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