CN112615140B - 天线结构及移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种天线结构及移动终端。其中，天线结构包括金属边框、天线调谐单元、信号源、第一导体、第二导体和第三导体；金属边框内设有第一导体，金属边框上设有凸起且凸起与第一导体之间具有第一缝隙；第二导体设置在第一导体的上方，第二导体与金属边框之间具有第二缝隙，第一导体与第二导体之间具有第三缝隙；第三导体设置在第一导体的下方，第三导体与金属边框之间具有第四缝隙，第一导体与第三导体之间具有第五缝隙。移动终端，包括有上述天线结构。本发明通过第二导体和第三导体对金属边框加载，使得天线的尺寸缩小，通过第一缝隙和金属边框产生谐振使得天线具有高的辐射效率，通过天线调谐单元的调谐使得天线覆盖了多个频段。

Description

天线结构及移动终端

技术领域

本发明涉及通讯技术领域，尤其涉及一种天线结构及移动终端。

背景技术

移动终端是指可以在移动中使用的计算机设备，广义的讲包括手机、笔记本、平板电脑和POS机等。随着网络技术越来越宽带化，同时集成电路技术的飞速发展，移动终端正在从简单的通话工具变成一个智能化的综合信息处理平台。而智能化的移动终端不仅支持语音业务，更支持多种无线数据业务，这就需要移动终端具有强大的无线数据接收能力。现有技术中移动终端的无线数据接收是通过其内置的天线实现的。

移动终端的外壳可以采用金属、玻璃和塑料等材质进行制作，其结构可以是两半式的结构，也可以是包括边框的三层结构。由于三层结构的外壳可以采用金属边框来提升移动终端的质感和美感，而且金属边框还可以作为天线辐射元件的一部分，从而可以使移动终端的结构变得更紧凑，故目前市场上越来越多的移动终端的开始采用金属边框。

但是，金属边框作为天线辐射元件的一部分，还需要其他金属部分来配合作为天线的补充辐射元件，这就使得金属边框和补充辐射元件之间的电磁场耦合会干扰到天线的辐射，从而降低了天线的辐射性能；同时移动终端的功能变得越来越多，使得其需要设置更多的电子元件，从而导致了天线的净空区域变得越来越小，使得天线的全向通信效果变差，进一步导致天线的辐射性能降低。如此，就使得天线在狭小的空间中很难覆盖多个频段。

发明内容

本发明提供一种天线结构及移动终端，用以解决现有技术中天线在狭小的空间中全向通信效果差的问题。

根据本发明的实施例，一方面，提供一种天线结构，用于移动终端，包括金属边框、天线调谐单元、信号源、第一导体、第二导体和第三导体；所述天线调谐单元的一端与金属边框电连接，所述天线调谐单元的另一端与信号源电连接；所述金属边框内设有沿第一方向延伸的第一导体，所述第一导体与所述金属边框电连接，所述金属边框上设有沿所述第一方向延伸的凸起，并且所述凸起与所述第一导体之间具有第一缝隙；所述第二导体沿垂直于所述第一方向的第二方向设置在所述第一导体的上方，所述第二导体与所述第一导体电连接，所述第二导体靠近所述金属边框的一端延伸至所述凸起的上方，所述金属边框与所述第二导体之间具有第二缝隙，所述第一导体与所述第二导体之间具有第三缝隙；所述第三导体沿所述第二方向设置在所述第一导体的下方，所述第三导体与所述第一导体电连接，所述第三导体靠近所述金属边框的一端延伸至所述凸起的下方，所述金属边框与所述第三导体之间具有第四缝隙，所述第一导体与所述第三导体之间具有第五缝隙。

在一种可能地实现方式中，还包括集总元件，所述集总元件串联在所述天线调谐单元和所述信号源之间，所述集总元件用于调整线路中信号的谐振频率。通过集总元件设置在天线调谐单元和信号源之间，可以对线路中信号的谐振频率进行调整，从而可以满足天线覆盖多个频段。

在一种可能地实现方式中，所述第一缝隙、所述第二缝隙和所述第四缝隙的宽度均大于0.5mm。通过将第一缝隙、第二缝隙和第四缝隙的宽度均大于0.45mm，使得天线辐射过程中具有一定的阻抗带宽。

在一种可能地实现方式中，所述第三缝隙的宽度小于所述第一缝隙的宽度，和/或，所述第五缝隙的宽度大于所述第一缝隙的宽度。为了便于第二导体与第一导体安装以及第二导体对金属边框的加载，第三缝隙的宽度小于所述第一缝隙的宽度；为了便于第三导体与第一导体安装以及第三导体对金属边框的加载，第五缝隙1的宽度大于第一缝隙的宽度。

在一种可能地实现方式中，所述凸起沿所述第一方向的长度为大于金属边框的一半，和/或，所述凸起沿所述第二方向的高度为大于0.5mm；和/或，所述凸起在所述第一方向和所述第二方向构成的平面内的投影为矩形。凸起沿第一方向的长度大于金属边框沿第三方向的长度的一半，以及凸起沿第二方向的高度为大于0.5mm，可以使得第一缝隙、第二导体和第三导体之间形成的空间配合金属边框更容易产生谐振，从而使得天线具有更高的辐射效率。

在一种可能地实现方式中，所述第一导体和所述第三导体的其中一个为金属支撑板，所述第一导体和所述第三导体的另一个为PCBA板。金属支撑板即可以用于支撑移动终端的框架，金属支撑板还可以用于与金属边框形成缝隙且通过此缝隙向金属边框加载，通过对金属边框的加载，从而可以减小天线的整体尺寸；PCBA板即可以用来安装其他电子元件，同时还可以用于与金属边框形成缝隙且通过次缝隙向金属边框加载，从而可以减小天线的整体尺寸。

在一种可能地实现方式中，所述第二导体为用于补强LCM结构的金属补强板。LCM结构的金属补强板既可以用于对支撑LCM，其还可以与金属边框形成缝隙且通过此缝隙向金属边框加载，从而可以减小天线的整体尺寸。

在一种可能地实现方式中，所述第一导体和第二导体通过螺钉或金属弹片或导电泡棉电连接。通过螺钉或金属弹片或导弹泡棉的设置，从而可以使得第一导体和第二导体良好导通。

在一种可能地实现方式中，所述第一导体与第三导体通过螺钉或金属弹片或导电泡棉电连接。通过螺钉或金属弹片或导弹泡棉的设置，从而可以使得第一导体与第三导体良好导通。

根据本发明的实施例，另一方面，提供一种移动终端，包括上述的天线结构。天线结构的小型化且能够覆盖更多的频段，使得移动终端在其他功能模块增加的基础上还具有良好的无线数据接收能力。

本发明提供的一种天线结构，通过第一缝隙上部被第二导体遮挡，第一缝隙的下部被第三导体遮挡，进而使得被遮挡后的第一缝隙和金属边框配合能够产生谐振，从而使得天线具有较高的辐射效率，同时配合天线调谐单元调节信号源与金属边框之间的阻抗匹配，从而使得天线能够覆盖更多的频段；而第二导体和第三导体均通过第二缝隙、第三缝隙、第四缝隙和第五缝隙可以对金属边框进行加载作用，可以进一步展宽天线的工作频带且使得天线的尺寸进一步缩小。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1为本发明实施例提供的一种天线结构与移动终端装配俯视示意图；

图2为图1中的A-A面剖视图；

图3为图2中天线结构的主视结构示意图；

图4为图3中B部放大图。

附图标记：

10-金属边框；

20-天线调谐单元；

30-信号源；

40-第一导体；

50-第二导体；

60-第三导体；

70-凸起；

80-第一缝隙；

90-第二缝隙；

100-第三缝隙；

110-第四缝隙；

120-第五缝隙。

通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

移动终端的外壳可以采用金属、玻璃和塑料等材质进行制作，金属边框的使用即可以使得移动终端的质感和美感提升，同时金属边框还可以作为天线辐射元件的一部分，金属边框作为天线辐射元件的一部分可以使移动终端的结构变得更紧凑，基于上述优点，更多的移动终端开始采用金属边框。

但是，现有的移动终端中金属边框始终是作为天线辐射元件的一部分，这种情况下，还需要设置补充辐射元件来与金属边框组合用来接收或发出信号，这就使得金属边框和补充辐射元件之间的电磁场耦合会相互干扰，从而降低了天线的辐射性能；同时随着移动终端的功能越来越强大，需要在移动终端的主板上安装的电子元件越来越多，从导致了天线需要的净空区越来越小，进一步降低了天线的辐射性能，因此，就使得天线在狭小的空间中很难覆盖多个频段。

有鉴于此，本公开设计了一种天线结构，包括金属边框、天线调谐单元、信号源、第一导体、第二导体和第三导体；通过金属边框内设有沿第一方向延伸的第一导体，在金属边框上设有沿第一方向延伸的凸起，并且凸起与第一导体之间具有第一缝隙；在第一导体上方设有第二导体且第二导体的靠近金属边框的一端延伸至凸起的上方，在第一导体下方设有第三导体且第三导体的靠近金属边框的一端延伸至凸起的下方，从而使得第一缝隙的上部被第二导体覆盖，第一缝隙的下部被第三导体覆盖，同时金属边框与第二导体之间具有第二缝隙，第一导体与第二导体之间具有第三缝隙；金属边框与第三导体之间具有第四缝隙，第一导体与第三导体之间具有第五缝隙，通过第一缝隙使得金属边框与接地分隔，从而可以使得信号在第一缝隙中产生谐振，同时第二缝隙、第三缝隙、第四缝隙和第五缝隙对金属边框进行加载，从而使得金属边框的尺寸进一步缩小，使得金属边框可以小于现有的移动终端狭小的范围，同时通过天线调谐单元对信号的调谐使得天线可以覆盖多个频段。

下面结合附图，对本发明的典型实现方式进行介绍，以便本领域技术人员能更清晰地了解本公开的方案。需要指出的是，下文中介绍的不同实现方式中的某个或者某些结构可以相互替换，并且本公开的实现方式也不仅限于下述示例，在上述构思下，本领域技术人员还可以根据下文中的示例得到其他可能的实现方式，这些实现方式同样应当视为本公开的内容。

图1示出了一种天线结构与移动终端装配俯视示意图；图2为图1中A-A的示意图；图3为图2中天线结构的主视结构示意图；图4为图3中B部放大图。如图1-图4所示，其提供的天线结构，用于移动终端，包括金属边框10、天线调谐单元20、信号源30、第一导体40、第二导体50和第三导体60；天线调谐单元20的一端与金属边框10电连接，天线调谐单元20的另一端与信号源30电连接。

金属边框10可用于接收外部空间的信号并传输至移动终端内的处理模块，也可以将将移动终端的信号源30发送来的信号向外空间辐射。金属边框10内设有沿第一方向延伸的第一导体40，其中，第一方向为图4中从左向右的水平方向，金属边框10上设有沿第一方向延伸的凸起70，并且凸起70与第一导体40之间具有第一缝隙80。

第二导体50沿垂直于第一方向的第二方向设置在第一导体40的上方，其中，第二方向即为图4中的竖直方向，第二导体50靠近金属边框10的一端延伸至凸起70的上方，金属边框10与第二导体50之间具有第二缝隙90。

第三导体60沿第二方向设置在第一导体40的下方，第三导体60靠近金属边框10的一端延伸至凸起70的下方，金属边框10与第三导体60之间具有第四缝隙110，第一导体40与所述第三导体60之间具有第五缝隙120。

其中，第一缝隙80的上部被第二导体50遮挡，第一缝隙80的下部被第三导体60遮挡，进而使得第一缝隙80只有两端开口相当于金属边框10的谐振腔，使得金属边框10可以产生谐振，从而使得天线的辐射效率高。

第一导体40、第二导体50和第三导体60均可以通过相应的第二缝隙90、第三缝隙100、第四缝隙110和第五缝隙120对金属边框10产生加载作用，通过第二缝隙90、第三缝隙100、第四缝隙110和第五缝隙120一同对金属边框10进行加载，使得金属边框10的尺寸可进一步缩小，从而使得金属边框10可以安装在移动终端较为狭小的空间内。

同时，天线调谐单元20的一端与金属边框10电连接，天线调谐单元20的另一端与信号源30电连接。通过天线调谐单元20用来调节信号源30与金属边框10之间的阻抗匹配，从而使金属边框10在任何频路上均可以有较大的辐射功率，从而使得天线可以覆盖更多的频段。

需要说明的是，天线加载是对天线加上一种负载。天线加载可以改变天线上电流分布，使得天线的输入阻抗能按照规律分布，即使之尽可能地接近行波状态，从而展宽工作频带。同时由于天线长度远小于半波长时将呈现出很强的电抗性输入阻抗，加载可以对其进行补偿，从而可以改变天线的谐振频率或者在同样的工作频率下降低天线的高度。天线调谐单元20是指天线调谐器，天线调谐器由匹配网络，检测电路和控制电路组成。匹配网络由电感，电容和继电器组成，天线调谐器的一端与信号源30连接，天线调谐器的另一端与金属边框10连接。信号源30为向外发射射频信号的设备，当信号源30频率改变时，信号源30与金属边框10之间的阻抗不匹配，就会降低辐射功率，此时通过天线调谐器，可以调节信号源30与金属边框10之间的阻抗匹配，从而使得天线在任何频率上有最大的辐射功率。

本实例提供的天线结构，由于金属边框10的凸起70与第一导体40之间的第一缝隙80的上部被第二导体50遮挡，第一缝隙80的下部又被第三导体60遮挡，使得第一缝隙80相当于金属边框10的谐振腔，使得金属边框10能够产生谐振，从而使得金属边框10具有较高的辐射效率，同时配合天线调谐单元20调节信号源30与金属边框10之间的阻抗匹配，从而使得天线能够覆盖更多的频段；通过第一导体40、第二导体50和第三导体60均与地连接，使得第一导体40、第二导体50和第三导体60通过第二缝隙90、第三缝隙100、第四缝隙110和第五缝隙120可以对金属边框10进行加载作用，可以展宽天线的工作频带，同时也可以使得天线的尺寸进一步缩小，通过上述结构，可以使得金属边框10具有较小的尺寸同时还具有较大的覆盖频段范围。

请继续参见图2-图4，在一些可实现的方式中，在天线机构中还可以设有集总元件，集总元件串联在天线调谐单元20和信号源30之间，集总元件用于调整线路中的阻抗或者信号的谐振频率。集总元件可以为电感和/或电容，其中电感和电容的数量可以根据具体的电路来设置。具体的，本实施例中，集总元件为一个电感和一个电容，电感和电容串联在天线调谐单元20和信号源30之间，其中电感靠近天线调谐单元20、电容靠近信号源30。

在一些可实现的方式中，凸起70沿第一方向的长度大于金属边框10沿第三方向的长度的一半，和/或，凸起70沿第二方向的高度为大于0.5mm；和/或，凸起70在第一方向和第二方向构成的平面内的投影为矩形。

具体的，第三方向为图4中垂直于纸面方向。凸起70沿第一方向的长度大于金属边框10沿第三方向的长度的一半，可以使得凸起70能够沿第一方向延伸且凸起70的自由端与第一导体40形成第一缝隙80，同时凸起70与第二导体50的在第一方向和第三方向构成的平面内的投影部分重叠，凸起70与第三导体60在第一方向和第三方向构成的平面内的投影部分重叠。即第一缝隙80的上部被第二导体50遮挡，第一缝隙80的下部被第三导体60遮挡，从而第一缝隙80的上述结构可以使得金属边框10产生谐振，从而使得金属边框10可以有较高的辐射效率。

在本公开中，凸起70沿第一方向的长度大于金属边框10沿第三方向的长度的一半，以及凸起70沿第二方向的高度为大于0.5mm，可以使得第一缝隙80、第二导体50和第三导体60之间形成的空间配合金属边框10更容易产生谐振，从而使得天线具有更高的辐射效率。例如，金属边框10沿第三方向的长度可以为12mm，凸起70沿第一方向的长度可以为6mm，凸起70沿第二方向的高度可以为2mm。

在一些可实现的方式中，第一导体40和第三导体60的其中一个为金属支撑板，第一导体40和第三导体60的另一个为PCBA板。

其中，PCBA板上可以形成有孔或槽等结构，PCBA板上形成的孔或槽结构可以用来用于安装各元器件。同时PCBA板还可以用于与金属边框10形成缝隙且通过次缝隙向金属边框10加载，加载作用可以改变金属边框10中的电流分布，从而可以减小金属边框10的尺寸以及改变金属边框10的输入宽带。

金属支撑板可以为铜板或者铝板，金属支撑板用于支撑移动终端的框架，金属支撑板还可以用于与金属边框10形成缝隙且通过此缝隙向金属边框10加载，加载作用可以改变金属边框10中的电流分布，从而可以减小金属边框10的尺寸以及改变金属边框10的输入宽带。

其中，第一导体40与第三导体60通过螺钉或金属弹片或导电泡棉电连接，从而可以使得第一导体40和第三导体60良好导通。当然第一导体40和第三导体60电连接方式也不限于以上几种，只要可以实现第一导体40和第三导体60导通即可。

在一些可实现的方式中，第二导体50为用于补强LCM结构的金属补强板。LCM结构的金属补强板可以用于对支撑LCM。LCM结构的金属补强板还可以与金属边框10形成缝隙且通过此缝隙向金属边框10加载，从而可以改变金属边框10中的电流分布，从而可以减小金属边框10的尺寸以及改变金属边框10的输入宽带。

其中，第一导体40和第二导体50通过螺钉或金属弹片或导电泡棉电连接，从而可以使得第一导体40和第二导体50良好导通。当然第一导体40和第二导体50电连接方式也不限于以上几种，只要可以实现第一导体40和第二导体50导通即可。

在一些可实现的方式中，第一缝隙80、第二缝隙90和第四缝隙110的宽度均大于0.5mm。第三缝隙100的宽度小于第一缝隙80的宽度，和/或，第五缝隙120的宽度大于第一缝隙80的宽度。

具体的，金属边框10、凸起70、第一导体40、第二导体50以及第三导体60之间形成的缝隙的宽度可以降低天线的品质因数，从而提高天线的阻抗带宽。为了使得天线具有一定的阻抗带宽，第一缝隙80、第二缝隙90和第四缝隙110的宽度均大于0.5mm。例如，本实施例中考虑到移动终端中天线预留的尺寸，第一缝隙80的宽度可以为0.8mm，第二缝隙90的宽度可以为0.8mm，第四缝隙110的宽度可以为0.8mm。为了便于第二导体50与第一导体40安装以及第二导体50对金属边框10的加载，第三缝隙100的宽度小于第一缝隙80的宽度，为了便于第三导体60与第一导体40安装以及第三导体60对金属边框10的加载，第五缝隙120的宽度大于第一缝隙80的宽度。例如，当第一缝隙80的宽度为0.8mm时，第三缝隙100的宽度可以为0.25mm，第五缝隙120的宽度可以为1.5mm。

另一方面，本实施例提供一种移动终端，其包括有上述的天线结构。基于上文的描述可知，由于移动终端采用了小型化的天线结构且该天线结构能够覆盖更多的频段，使得移动终端在其他功能模块增加的基础上还具有良好的无线数据接收能力。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本发明旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (10)

1.一种天线结构，用于移动终端，其特征在于，包括金属边框、天线调谐单元、信号源、第一导体、第二导体和第三导体；

所述天线调谐单元的一端与金属边框电连接，所述天线调谐单元的另一端与信号源电连接；

所述金属边框内设有沿第一方向延伸的第一导体，所述金属边框上设有沿所述第一方向延伸的凸起，并且所述凸起与所述第一导体之间具有第一缝隙；

所述第二导体沿垂直于所述第一方向的第二方向设置在所述第一导体的上方并遮挡所述第一缝隙，所述第二导体与所述第一导体电连接，所述第二导体靠近所述金属边框的一端延伸至所述凸起的上方，所述金属边框与所述第二导体之间具有第二缝隙，所述第一导体与所述第二导体之间具有第三缝隙；

所述第三导体沿所述第二方向设置在所述第一导体的下方并遮挡所述第一缝隙，所述第三导体与所述第一导体电连接，所述第三导体靠近所述金属边框的一端延伸至所述凸起的下方，所述金属边框与所述第三导体之间具有第四缝隙，所述第一导体与所述第三导体之间具有第五缝隙。

2.根据权利要求1所述的，其特征在于，还包括集总元件，所述集总元件串联在所述天线调谐单元和所述信号源之间，所述集总元件用于调整线路中信号的谐振频率。

3.根据权利要求1所述的，其特征在于，所述第一缝隙、所述第二缝隙和所述第四缝隙的宽度均大于0.5mm。

4.根据权利要求1-3任一项所述的天线结构，其特征在于，所述第三缝隙的宽度小于所述第一缝隙的宽度，和/或，所述第五缝隙的宽度大于所述第一缝隙的宽度。

5.根据权利要求1-3任一项所述的天线结构，其特征在于，所述凸起沿所述第一方向的长度大于金属边框沿第二方向高度的一半，和/或，所述凸起沿所述第二方向的高度大于0.5mm；和/或，所述凸起在所述第一方向和所述第二方向构成的平面内的投影为矩形。

6.根据权利要求1-3任一项所述的天线结构，其特征在于，所述第一导体和所述第三导体的其中一个为金属支撑板，所述第一导体和所述第三导体的另一个为PCBA板。

7.根据权利要求6所述的天线结构，其特征在于，所述第二导体为用于补强LCM结构的金属补强板。

8.根据权利要求7所述的天线结构，其特征在于，所述第一导体和所述第二导体通过螺钉或金属弹片或导电泡棉电连接。

9.根据权利要求6所述的天线结构，其特征在于，所述第一导体与所述第三导体通过螺钉或金属弹片或导电泡棉电连接。

10.一种移动终端，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的天线结构。