CN110690554A - 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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CN110690554A CN201810725796.5A CN201810725796A CN110690554A CN 110690554 A CN110690554 A CN 110690554A CN 201810725796 A CN201810725796 A CN 201810725796A CN 110690554 A CN110690554 A CN 110690554A
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Abstract

一种天线结构，设置于一无线通信装置的载体上，所述天线结构包括第一辐射体、第二辐射体、馈入部、第一接地部及第二接地部，所述第一辐射体为环形天线，设置于所述载体的至少三个不同平面上，并在两端分别电性连接至所述馈入部及第一接地部，所述第二辐射体和所述第一辐射体间隔设置，所述第二辐射体设置于所述载体的至少两个不同平面上，所述第二辐射体电性连接至所述第二接地部，所述第一辐射体通过所述馈入部从馈入源馈入电流，所述第二辐射体从第一辐射体耦合获得电流。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巧便携的趋势发展，消费者的要求也越来越高。在无线通信装置的一些设计中，在天线结构有限的设计空间中，既要兼顾获得较大的辐射频宽，也要兼顾与其他电子元件，如电线，的放置空间的配合。此外，电线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载体上，所述天线结构包括第一辐射体、第二辐射体、馈入部、第一接地部及第二接地部，所述第一辐射体为环形天线，设置于所述载体的至少三个不同平面上，并在两端分别电性连接至所述馈入部及第一接地部，所述第二辐射体和所述第一辐射体间隔设置，所述第二辐射体设置于所述载体的至少两个不同平面上，所述第二辐射体电性连接至所述第二接地部，所述第一辐射体通过所述馈入部从馈入源馈入电流，所述第二辐射体从第一辐射体耦合获得电流。
一种无线通信装置，包括上述天线结构。
所述天线结构的第一辐射体及第二辐射体设置于载体的多个不同的平面上，使得更佳地符合无线通信装置有限的设计内部空间，并在工作时可获得较宽的频宽。
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为本发明较佳实施例的天线结构中切换电路的电路图。
图4为本发明较佳实施例的天线结构的第一电流路径图。
图5为本发明较佳实施例的天线结构的第二电流路径图。
图6为本发明较佳实施例的天线结构的第三电流路径图。
图7为本发明较佳实施例的天线结构的第四电流路径图。
图8为图1所示天线结构工作时的回波损耗曲线图。
图9为图1所示天线结构工作时的辐射效率图。
图10为本发明另一实施例的天线结构的示意图。
主要元件符号说明
天线结构 100、500
第一辐射体 11
第一臂 111
第二臂 112
第三臂 113
第四臂 114
第一段 1142
第二段 1144
第三段 1146
第五臂 115
第四段 1152
第五段 1154
第六臂 116
第七臂 117
第八臂 118
第九臂 119
第十臂 120
第六段 1202
第七段 1204
第八段 1206
第九段 1208
第十一臂 121
第十二臂 122
第十三臂 123
第十四臂 124
第十五臂 125
第十六臂 126
第十七臂 127
第十八臂 128
第二辐射体 13
第十九臂 132
第二十臂 134
第二十一臂 136
馈入部 14
第一接地部 15
延伸臂 152
第二接地部 16
切换电路 20
切换单元 222
切换元件 224
无线通信装置 200
载体 210
第一表面 211
第二表面 212
第三表面 213
第四表面 214
第五表面 215
第六表面 216
第七表面 217
第八表面 218
第九表面 219
第十表面 220
电路板 230
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。
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。所述无线通信装置200还包括载体210及电路板230，所述天线结构100承载于所述载体210上并电性连接于所述电路板230。
请一并参阅图1及图2，所述载体210为多面体结构，至少包括第一表面211、第二表面212、第三表面213、第四表面214、第五表面215、第六表面216、第七表面217、第八表面218、第九表面219及第十表面220。其中，所述第一表面211与第十表面220分别为相互间隔平行的底面及顶面。所述第二表面212一端垂直连接于所述第一表面211，另一端相向所述第十表面220延伸。所述第三至第九表面213-219均为斜面且依次首尾连接。所述第三表面213与所述第二表面212倾斜地连接。所述第四表面214与所述第三表面213倾斜地连接。所述第五表面215与所述第四表面214倾斜地连接。所述第六表面216与第五表面215倾斜地连接。所述第七表面217与第六表面216倾斜地连接。所述第八表面218与第七表面217倾斜地连接。所述第九表面219与第八表面218倾斜地连接。同时，第四至第九表面214-219均与第十表面220倾斜地连接。
请一并参阅图1及图2，所述天线结构100包括第一辐射体11、第二辐射体13、馈入部14、第一接地部15、第二接地部16及切换电路20(参图3)。
所述第一辐射体11大致为一非平面环形金属臂，贴附于所述载体210上。所述第一辐射体11包括第一臂111、第二臂112、第三臂113、第四臂114、第五臂115、第六臂116、第七臂117、第八臂118、第九臂119、第十臂120、第十一臂121、第十二臂122、第十三臂123、第十四臂124、第十五臂125、第十六臂126、第十七臂127及第十八臂128。所述第一至第十四臂111-124依次首尾连接。
所述第一臂111设置于所述第一表面211上。所述第二臂112大致垂直连接于所述第一臂111，第二臂112设置于所述第二表面212上。所述第三臂113与所述第二臂112倾斜地连接，并设置于所述第三表面213上。所述第四臂114设置于所述第四表面214上，第四臂包括依次首尾连接的第一段1142、第二段1144及第三段1146。所述第一段1142与所述第三臂113倾斜地连接，所述第二段1144垂直地连接于所述第一段1142与第三段1146之间，所述第三段1146沿所述第四表面214的边缘延伸。所述第五臂115大致呈钝角L形臂，包括第四段1152及第五段1154，所述第四段1152与所述第三段1146倾斜地连接，所述第五段1154一端与所述第四段1152呈钝角连接，另一端与所述第六臂116倾斜地连接，所述第五臂115设置于所述第五表面215上。所述第六臂116设置于所述第六表面216上。所述第七臂117与所述第六臂116倾斜地连接，并设置于所述第七表面217上。所述第八臂118与所述第七臂117倾斜地连接，并设置于所述第八表面218上。所述第九臂119大致呈钝角L形臂，其一端与所述第八臂118倾斜地连接，所述第九臂119置于所述第九表面219上。所述第十臂120设置于所述第十表面220上，第十臂120包括依次首尾连接的第六段1202、第七段1204、第八段1206及第九段1208。所述第六段1202与所述第九臂119倾斜地连接，所述第七段1204呈曲线形，连接于所述第六段1202与第八段1206之间。所述第八段1206和所述第九段1208均呈直条状，所述第九段1208与第八段1206大致垂直地连接。所述第九段1208与所述第二段1144不在同一直线上。所述第十一臂121大致呈L形臂，其一端与所述第九段1208倾斜地连接，另一端与所述第十二臂122倾斜地连接，所述第十一臂121设置于所述第四表面214上。所述第十二臂122设置于所述第三表面213上，并与所述第三臂113间隔平行设置。所述第十三臂123与所述第十二臂122倾斜地连接，并与所述第二臂112间隔平行设置，所述第十三臂123设置于所述第二表面上。所述第十四臂124与所述第十三臂123大致垂直地连接，并与所述第一臂111间隔平行设置，所述第十四臂124设置于所述第一表面211上。
所述第十五臂125的一端垂直连接于所述第四臂114的第三段1146。所述第十六臂126垂直连接于所述第十五臂125的另一端，并与所述第三段1146间隔平行。所述第十五臂125及第十六臂126设置于所述第四表面214上。所述第十七臂127沿所述第十五臂125的延伸方向与所述第十五臂125倾斜地连接，并与所述第十臂120的第九段1208间隔平行，所述第十七臂127设置于所述第十表面220上。所述第十八臂128与所述第十六臂126倾斜地连接，与所述第五段1154间隔平行设置，并设置于所述第五表面215上。所述第十五臂125、第十六臂126、第十七臂127及第十八臂128均呈直条状。所述第一辐射体11形成一环形(Loop)天线。
所述第二辐射体13包括依次首尾连接的第十九臂132、第二十臂134及第二十一臂136。所述第十九臂132与所述第一臂111间隔平行，并设置于所述第一表面211上。本实施例中，所述第一臂111平行地设置于所述第十四臂124与所述第十九臂132之间。所述第二十臂134与所述第十九臂132垂直地连接，与所述第二臂112间隔平行，并设置于所述第二表面212上。本实施例中，所述第二臂112平行地设置于所述第十三臂123与所述第二十臂134之间。所述第二十一臂136与所述第二十臂134倾斜地连接，与所述第三臂113间隔平行，并设置于所述第三表面213上。本实施例中，所述第三臂113平行地设置于所述第十二臂122与所述第二十一臂136之间。
所述馈入部14、第一接地部15及第二接地部16相互间隔平行设置，所述馈入部14位于所述第一接地部15与第二接地部16之间。所述馈入部14分别电性连接至所述电路板230上的馈入源及所述第一臂111，用于从馈入源馈入电流至所述第一辐射体11。所述第一接地部15及第二接地部16分别电性连接至电路板230上的接地面。所述第一接地部15还电性连接至所述第十四臂124，用于为所述第一辐射体11提供接地。所述第二接地部16还电性连接至所述第十九臂132，用于为所述第二辐射体13提供接地。本实施例中，所述馈入部14、第一接地部15及第二接地部16可为具有弹性的金属弹片。
请参阅图3，所述切换电路20设置于电路板230上。所述切换电路20一端电性连接至所述第一接地部15，另一端连接至电路板230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电连接于所述第一接地部15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，可使得所述第一接地部15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，即699-960MHz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。
请一并参阅图4，所述馈入部14从电路板230上设置的馈入源馈入电流，电流流经馈入部14进入第一辐射体11，电流沿第一辐射体11的第一臂111、第二臂112、第三臂113、第四臂114、第五臂115、第六臂116、第七臂117、第八臂118、第九臂119、第十臂120、第十一臂121、第十二臂122、第十三臂123及第十四臂124流动，后经过所述第一接地部15及切换电路20连接至接地面，从而形成电流回路，并激发一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699-960MHz频段。所述LTE-A为进阶长期演进技术(Long Term Evolution Advanced)的简写。
请一并参阅图5，所述第二辐射体13从所述第一辐射体11耦合获得电流，电流沿所述第十九臂132、第二十臂134及第二十一臂136流动，后经过所述第二接地部16连接至接地面，从而激发一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1710-1880MHz。
请一并参阅图6，在所述第一辐射体11中的电流还分别沿第四臂114的第二段1144、第三段1146、以及第五臂115的第五段1154、第四段1152流向第十五臂125、第十七臂127、第十六臂126及第十八臂128；电流还同时沿所述第八臂118、第九臂119、第十臂120的第六段1202及第七段1204流动，而激发一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中频模态，所述第三频段为1920-2170MHz频段。
请一并参阅图7，在所述第一辐射体11中的电流还沿所述第六臂116、第七臂117、第八臂118、第九臂119及第十臂120流动，而激发一第四模态以产生第四频段的辐射信号。本实施例中，所述第四模态为LTE-A高频模态，所述第四频段为2300-2690MHz频段。
图8为所述天线结构100工作时的回波损耗(Return Loss)曲线图。曲线S81、S82、S83、S84分别为所述天线结构100工作于所述第一至四频段时的回波损耗值。
图9为所述天线结构100工作时的效率(Efficiency)曲线图。曲线为所述天线结构100工作于所述第一至四频段时的辐射效率。
显然，从图8至图9可知，所述天线结构100可工作于相应的低频频段(704-960MHz)与中高频频段(1710-2690MHz)，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。
请参阅图10，在另一实施例中，天线结构500在第一实施例的天线结构100的基础上还进一步包括一延伸臂152。所述延伸臂152垂直连接于所述第十七臂127的自由端(即远离所述第十五臂125和所述第十六臂126的一端)，沿相背所述第九段1208的方向延伸，并与所述第八段1206间隔平行。所述延伸臂152设置于所述第十表面220(参图1)。所述延伸臂152用于使所述天线结构100的所述第三频段往低频偏移。
所述天线结构100的第一辐射体11及第二辐射体13设置于载体210的多个不同的平面上，可更佳地符合无线通信装置200有限的设计内部空间，并在工作时可获得较宽的频宽。
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 (12)

1.一种天线结构，设置于一无线通信装置的载体上，其特征在于：所述天线结构包括第一辐射体、第二辐射体、馈入部、第一接地部及第二接地部，所述第一辐射体为环形天线，设置于所述载体的至少三个不同平面上，并在两端分别电性连接至所述馈入部及第一接地部，所述第二辐射体和所述第一辐射体间隔设置，所述第二辐射体设置于所述载体的至少两个不同平面上，所述第二辐射体电性连接至所述第二接地部，所述第一辐射体通过所述馈入部从馈入源馈入电流，所述第二辐射体从第一辐射体耦合获得电流。
2.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：所述第一辐射体包括第一臂、第二臂、第三臂、第四臂、第五臂、第六臂、第七臂、第八臂、第九臂、第十臂、第十一臂、第十二臂、第十三臂、第十四臂、第十五臂、第十六臂、第十七臂及第十八臂，所述第一臂至第十四臂依次首尾连接。
3.如权利要求2所述的天线结构，其特征在于：所述第一臂设置于载体的第一表面上；所述第二臂垂直连接于所述第一臂，并设置于载体的第二表面上；所述第三臂与所述第二臂倾斜地连接，并设置于载体的第三表面上；所述第四臂设置于载体的第四表面上，第四臂包括依次首尾连接的第一段、第二段及第三段，所述第一段与所述第三臂倾斜地连接，所述第二段垂直地连接于所述第一段与第三段之间，所述第三段沿所述第四表面的边缘延伸；所述第五臂呈钝角L形臂，包括第四段及第五段，所述第四段与所述第三段倾斜地连接，所述第五段一端与所述第四段呈钝角连接，另一端与所述第六臂倾斜地连接，所述第五臂设置于载体的第五表面上；所述第六臂设置于载体的第六表面上；所述第七臂与所述第六臂倾斜地连接，并设置于载体的第七表面上。
4.如权利要求3所述的天线结构，其特征在于：所述第八臂与所述第七臂倾斜地连接，并设置于载体的第八表面上；所述第九臂呈钝角L形臂，其一端与所述第八臂倾斜地连接，所述第九臂置于载体的第九表面上；所述第十臂设置于载体的第十表面上，第十臂包括依次首尾连接的第六段、第七段、第八段及第九段，所述第六段与所述第九臂倾斜地连接，所述第七段呈曲线形，连接于所述第六段与第八段之间，所述第八段和所述第九段均呈直条状，所述第九段与第八段垂直地连接，所述第九段与所述第二段不在同一直线上；所述第十一臂呈L形臂，其一端与所述第九段倾斜地连接，另一端与所述第十二臂倾斜地连接，所述第十一臂设置于所述第四表面上；所述第十二臂设置于所述第三表面上，并与所述第三臂间隔平行设置；所述第十三臂与所述第十二臂倾斜地连接，并与所述第二臂间隔平行设置，所述第十三臂设置于所述第二表面上；所述第十四臂与所述第十三臂垂直地连接，并与所述第一臂间隔平行设置，所述第十四臂设置于所述第一表面上。
5.如权利要求4所述的天线结构，其特征在于：所述第十五臂的一端垂直连接于所述第四臂的第三段；所述第十六臂垂直连接于所述第十五臂的另一端，并与所述第三段间隔平行，所述第十五臂及第十六臂设置于所述第四表面上；所述第十七臂沿所述第十五臂的延伸方向与所述第十五臂倾斜地连接，并与所述第十臂的第九段间隔平行，所述第十七臂设置于所述第十表面上；所述第十八臂与所述第十六臂倾斜地连接，与所述第五段间隔平行设置，并设置于所述第五表面上；所述第十五臂、第十六臂、第十七臂及第十八臂均呈直条状；所述第一表面至第十表面为相互不同的平面。
6.如权利要求5所述的天线结构，其特征在于：所述第二辐射体包括依次首尾连接的第十九臂、第二十臂及第二十一臂，所述第十九臂与所述第一臂间隔平行，并设置于所述第一表面上，所述第一臂平行地设置于所述第十四臂与所述第十九臂之间；所述第二十臂与所述第十九臂垂直地连接，与所述第二臂间隔平行，并设置于所述第二表面上，所述第二臂平行地设置于所述第十三臂与所述第二十臂之间；所述第二十一臂与所述第二十臂倾斜地连接，与所述第三臂间隔平行，并设置于所述第三表面上，所述第三臂平行地设置于所述第十二臂与所述第二十一臂之间。
7.如权利要求6所述的天线结构，其特征在于：所述馈入部、第一接地部及第二接地部相互间隔平行设置，所述馈入部位于所述第一接地部与第二接地部之间；所述馈入部分别电性连接至所述馈入源及所述第一臂，用于从馈入源馈入电流至所述第一辐射体；所述第一接地部及第二接地部分别电性连接至接地面，所述第一接地部还电性连接至所述第十四臂，用于为所述第一辐射体提供接地，所述第二接地部还电性连接至所述第十九臂，用于为所述第二辐射体提供接地。
8.如权利要求7所述的天线结构，其特征在于：所述馈入部从馈入源馈入电流，电流流经馈入部进入第一辐射体，电流沿第一辐射体的第一臂、第二臂、第三臂、第四臂、第五臂、第六臂、第七臂、第八臂、第九臂、第十臂、第十一臂、第十二臂、第十三臂及第十四臂流动，后经过所述第一接地部及切换电路连接至接地面，从而形成电流回路，并激发一第一模态以产生第一频段的辐射信号；所述第二辐射体从所述第一辐射体耦合获得电流，电流沿所述第十九臂、第二十臂及第二十一臂流动，后经过所述第二接地部连接至接地面，从而激发一第二模态以产生第二频段的辐射信号。
9.如权利要求8所述的天线结构，其特征在于：所述天线结构还包括切换电路，所述切换电路包括切换单元及多个切换元件，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，另一端电连接至接地面，所述切换单元电连接于所述第一接地部与所述多个切换元件之间，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。
10.如权利要求9所述的天线结构，其特征在于：所述第一辐射体中的电流还分别沿第四臂的第二段、第三段、以及第五臂的第五段、第四段流向第十五臂、第十七臂、第十六臂及第十八臂；电流还同时沿所述第八臂、第九臂、第十臂的第六段及第七段流动，而激发一第三模态以产生第三频段的辐射信号；所述第一辐射体中的电流还沿所述第六臂、第七臂、第八臂、第九臂及第十臂流动，而激发一第四模态以产生第四频段的辐射信号。
11.如权利要求10所述的天线结构，其特征在于：所述天线结构还包括一延伸臂，所述延伸臂垂直连接于所述第十七臂远离所述第十五臂和所述第十六臂的一端，沿相背所述第九段的方向延伸，并与所述第八段间隔平行，所述延伸臂设置于所述第十表面，所述延伸臂用于使所述天线结构的所述第三频段往低频偏移。
12.一种无线通信装置，包括如权利要求1-11中任一项所述的天线结构。
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