CN112768926A - 基于后壳上的金属框的5g天线结构及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于后壳上的金属框的5G天线结构及电子设备，包括后壳、金属框、馈电点和回地点，所述后壳上设有摄像头开孔，所述金属框设置于所述摄像头开孔上，所述馈电点和回地点设置于所述金属框上；所述馈电点和回地点之间的金属框的长度为四分之一的波长长度；所述后壳的材质为绝缘材料。本发明可减少天线占用的设备空间，增大天线可使用面积。

Description

基于后壳上的金属框的5G天线结构及电子设备
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基于后壳上的金属框的5G天线结构及电子设备。
背景技术
全球通信技术发展迅速，第五代移动通信技术已经开始商用并普及，搭载5G天线的智能终端设备开始更新换代，第五代通信技术较之前数据传输速率和信道容量大大提高，相对应为了满足高速率的信息传输，5G时代设备需要更多数量的天线。5G天线频率在6GHz以下划分为Sub6频段，频率在6GHz以上的为毫米波频段，为了满足带宽和信息的高速率传输，多天线系统开始被运用。多天线系统被称为多进多出天线系统(MIMO)，MIMO系统可以极大地提高天线信道容量，使信号高速传输。较4G时代智能电子设备通常搭载3～4根天线，而MIMO系统在发送端和接收端都需要使用多根天线，Sub6频段较宽的带宽使得5G智能电子设备至少需要8只及以上天线。智能电子设备的空间是有限的，天线频段的增加必然增加天线的数量，目前智能电子设备趋向于轻薄化设计，使整机内部空间被压缩，从而需要净空环境的内置天线已无法满足性能要求，市场主流开始使用金属边框来代替之前传统内置天线。
现有的天线设计基本是在内置支架上形成LDS/FPC天线或者将整机外围两边断缝的金属边框做天线。前者需要使用内置天线支架，要求天线支架有足够的净空和高度；两边断缝的金属边框需要边框间有一定的距离，距离影响天线的性能，距离越大，性能越好；且金属边框多天线间隔离度和宽频段的设计难点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于后壳上的金属框的5G天线结构及电子设备，可减少天线占用的设备空间，增大天线可使用面积。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于后壳上的金属框的5G天线结构，包括后壳、金属框、馈电点和回地点，所述后壳上设有摄像头开孔，所述金属框设置于所述摄像头开孔上，所述馈电点和回地点设置于所述金属框上；所述馈电点和回地点之间的金属框的长度为四分之一的波长长度；所述后壳的材质为绝缘材料。
本发明还提出一种电子设备，包括如上所述的基于后壳上的金属框的5G天线结构。
本发明的有益效果在于：利用后壳上的装饰金属框就可以实现天线性能，不占用设备整机外围的金属边框，增大天线可使用面积，增加了天线布局的多种可行性；同时，天线占用设备空间很小，且具有设计简单和使用方便的特点，不使用天线支架和天线走线，减少成本。本发明可有效覆盖第五代移动通信中3G-5GHz频段，并满足所需天线性能，降低了天线的调试难度。
附图说明
图1为本发明实施例一的一种基于金属框的5G天线结构的结构示意图；
图2为图1中A处的放大示意图；
图3为本发明实施例一的一种基于金属框的5G天线结构的侧面示意图；
图4为本发明实施例一的天线参数示意图。
标号说明：
1、后壳；2、摄像头开孔；3、金属框；4、馈电点；5、回地点。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
请参阅图1，一种基于后壳上的金属框的5G天线结构，包括后壳、金属框、馈电点和回地点，所述后壳上设有摄像头开孔，所述金属框设置于所述摄像头开孔上，所述馈电点和回地点设置于所述金属框上；所述馈电点和回地点之间的金属框的长度为四分之一的波长长度；所述后壳的材质为绝缘材料。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：利用后壳上的装饰金属框就可以实现天线性能，不占用设备整机外围的金属边框，增大天线可使用面积，增加了天线布局的多种可行性；同时，天线占用设备空间很小，且具有设计简单和使用方便的特点，不使用天线支架和天线走线，减少成本。
进一步地，还包括PCB板，所述PCB板设置于所述后壳内侧，所述馈电点与所述PCB板电连接。
进一步地，所述回地点通过接地弹片与所述PCB板上的接地层连接。
进一步地，所述金属框上设有缝隙。
由上述描述可知，通过在金属框上增加断缝，可增加谐振频段，缝隙的位置根据所需谐振频率来调整。
进一步地，所述缝隙的宽度为1.5mm。
进一步地，所述金属框的形状为环形、方形、椭圆形或不规则形状。
进一步地，所述后壳的材质为塑胶、玻璃或陶瓷。
本发明还提出一种电子设备，包括如上所述的基于后壳上的金属框的5G天线结构。
实施例一
请参照图1-4，本发明的实施例一为：一种基于金属框的5G天线结构，可应用于智能终端设备。如图1-2所示，包括后壳1，所述后壳1上设有摄像头开孔2，即对应设备的后置摄像头位置的开孔，所述摄像头开孔2上设有金属框3，所述金属框3上设有馈电点4和回地点5，所述馈电点4和回地点5之间的金属框3的长度为四分之一的波长长度。
其中，所述金属框设置于所述后壳朝向设备外部的一面上且沿着所述摄像头开孔的边缘设置，所述金属框可作为摄像头开孔的装饰边框。
进一步地，如图3所示，所述摄像头开孔的边缘设有凸台，所述金属框3设置于所述凸台上，使得摄像头的镜片不易被磨损刮花。
进一步地，还包括PCB板(图中未示出)，所述PCB板设置于所述后壳朝内的一侧，所述馈电点与所述PCB板电连接。进一步地，馈电点可通过连接件与PCB板上的射频信号源连接，所述连接件为金属弹片或pogo pin(天线顶针)。所述回地点通过接地弹片与所述PCB板上的接地层连接。
进一步地，所述金属框上设有缝隙(图中未示出)。通过在金属框上增加断缝，可优化天线性能，缝隙的位置根据所需谐振频率来调整。优选地，所述缝隙的宽度为1.5mm。
进一步地，所述后壳的材质为绝缘材料，如塑胶、玻璃和陶瓷等。
本实施例利用摄像头开孔上的金属装饰框作为天线，天线的谐振频率由馈电点和回地点的位置决定，馈电点的移动可以控制天线的带宽和谐振频率的偏移；回地点位置的变化可以控制谐振的左右偏移。通过调整馈电点和回地点的位置来得到所需谐振频率，馈电点和回地点之间的金属框即为天线辐射体，天线辐射体的长度为谐振频率的1/4波长。在实际场景中，可以将馈电点设置在靠近板边位置，通过调整回地点位置来控制天线的波长，从而实现天线所需的谐振频率。
还可以在金属装饰框上增加缝隙来增加谐振频段，缝隙的位置根据所需谐振频率来调整，一般为馈电点到缝隙之间的金属框的长度为二分之一的波长长度。天线形式可以采用Loop、IFA等形式。另外，还可以通过电容电感元器件调整天线阻抗趋近50欧，来优化天线性能。本实施例基本能实现5G中N77/78/79频段。
金属框的形状不局限于本实施例中的长方形，方形、圆形、椭圆形或不规则形状，位置不限于整机左上角，都可以满足天线性能。
本实施例中，整个设备的尺寸为165mm*76mm*6mm，摄像头开孔及金属框位于设备左上角作为，金属框的尺寸的为30mm*19mm，这个尺寸适用于手机和平板等电子设备。图4为本实施例的天线的S参数示意图，从图4中可以看出，本实施例可以产生两个谐振，谐振频率分别为3.3-3.8GHz和4.4-5GHz。其中，3.3-3.8GHz的谐振是由馈电点到金属框断缝之间的金属框激励出来的，该部分金属框的长度约等于3.3-3.8GHz谐振的1/2波长，4.4-5GHz的谐振是由馈电点到回地点之间的金属框激励出来的，该部分金属框的长度约等于4.4-5GHz谐振的1/4波长。
本实施例利用摄像头开孔外围装饰金属框设计了一种新型的5G天线，通过调整馈电点和回地点位置以及在金属框上开缝，可以调整天线频率，根据这个特性可以设计所需5G频段天线，同时通过利用摄像头开孔外围装饰金属框做天线，可不占用整机外围金属边框，使天线可利用的面积更大，可以实现更多频段天线并满足所需天线性能，降低了天线的调试难度。
综上所述，本发明提供的一种基于后壳上的金属框的5G天线结构及电子设备，利用后壳上的装饰金属框就可以实现天线性能，不占用设备整机外围的金属边框，增大天线可使用面积，增加了天线布局的多种可行性；同时，天线占用设备空间很小，且具有设计简单和使用方便的特点，不使用天线支架和天线走线，减少成本。本发明可有效覆盖第五代移动通信中3G-5GHz频段，并满足所需天线性能，降低了天线的调试难度。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于后壳上的金属框的5G天线结构，其特征在于，包括后壳、金属框、馈电点和回地点，所述后壳上设有摄像头开孔，所述金属框设置于所述摄像头开孔上，所述馈电点和回地点设置于所述金属框上；所述馈电点和回地点之间的金属框的长度为四分之一的波长长度；所述后壳的材质为绝缘材料。
2.根据权利要求1所述的基于后壳上的金属框的5G天线结构，其特征在于，还包括PCB板，所述PCB板设置于所述后壳内侧，所述馈电点与所述PCB板电连接。
3.根据权利要求2所述的基于后壳上的金属框的5G天线结构，其特征在于，所述回地点通过接地弹片与所述PCB板上的接地层连接。
4.根据权利要求1所述的基于后壳上的金属框的5G天线结构，其特征在于，所述金属框上设有缝隙。
5.根据权利要求4所述的基于后壳上的金属框的5G天线结构，其特征在于，所述缝隙的宽度为1.5mm。
6.根据权利要求1所述的基于后壳上的金属框的5G天线结构，其特征在于，所述金属框的形状为环形、方形、椭圆形或不规则形状。
7.根据权利要求1所述的基于后壳上的金属框的5G天线结构，其特征在于，所述后壳的材质为塑胶、玻璃或陶瓷。
8.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的基于后壳上的金属框的5G天线结构。
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