CN114447574A - 天线结构及具有该天线结构的无线通信装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种天线结构，所述天线结构包括壳体、第一馈入源、第二馈入源及谐振电路，所述壳体上形成有间隔设置的第一辐射部及第二辐射部，第一辐射部上接地，第二辐射部上设置第二接地部，第一馈入源的一端电连接第一辐射部，以为第一辐射部馈入电流信号，进而激发出第一模态、第二模态及第三模态以产生第一频段、第二频段及第三频段的信号，第二馈入源的一端电连接第二辐射部，以为第二辐射部馈入电流信号，激发出第四模态以产生第四频段的信号，谐振电路一端接地，另一端电连接第二接地部，调整所述谐振电路的阻抗，通过第二辐射部耦合所述第一辐射部，调整第三模态。该天线结构具有较宽频宽。本申请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
随着智能型行动通讯不断的发展与演进，手机已经成为现今人们生活中的必配品。现今手机正朝向功能多样化、轻薄化以及数据传输更加快速有效率等，因此在有限的空间及复杂的环境下，天线设计显得更加艰难。在被限制的空间下进型天线的全频设计，全频天线旁有其他单频天线，调整单频天线势必会让全频天线造成频率上的影响。
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，用于解决上述技术问题。
本申请实施例提供一种天线结构，所述天线结构包括壳体、第一馈入源、第二馈入源及谐振电路，所述壳体上形成有间隔设置的第一辐射部及第二辐射部，所述第一辐射部和所述第二辐射部均接地；
所述第一馈入源的一端电连接所述第一辐射部，以为所述第一辐射部馈入电流信号，进而激发出第一模态、第二模态及第三模态以产生第一频段、第二频段及第三频段的信号；
所述第二馈入源的一端电连接所述第二辐射部，以为所述第二辐射部馈入电流信号，进而激发出第四模态以产生第四频段的信号；
所述第二辐射部用于根据所述谐振电路的阻抗调整所述第二辐射部的辐射频段；
所述第一辐射部用于根据所述第二辐射部的辐射频段调整所述第三模态。
在其中一种可能实现方式中，所述第一辐射部上设置第一接地部，所述第一接地部接地，所述第二辐射部上设置第二接地部；
所述谐振电路一端接地，另一端电连接所述第二接地部。
在其中一种可能实现方式中，所述壳体上还形成耦合部，所述耦合部与所述第一辐射部间隔设置，当电流自所述第一馈入源馈入所述第一辐射部，流经所述第一辐射部，并耦合至所述耦合部。
在其中一种可能实现方式中，所述壳体至少包括边框，所述边框上开设有断点及缝隙，所述断点及所述缝隙均贯通且隔断所述边框，所述断点与所述缝隙之间的所述边框构成所述第一辐射部，所述断点远离所述辐射部一侧的所述边框构成所述第二辐射部，所述缝隙远离所述辐射部一侧的所述边框构成所述耦合部。
在其中一种可能实现方式中，所述天线结构还包括第一匹配电路，所述第一匹配电路包括第一匹配元件、第二匹配元件及第三匹配元件；
所述第一匹配元件的一端电连接所述第一馈入源，另一端电连接所述第二匹配元件的一端、所述第三匹配元件的一端及所述第一辐射部，所述第二匹配元件的另一端接地，所述第三匹配元件的另一端接地，所述第一匹配电路用以对所述天线结构的辐射频段进行阻抗匹配。
在其中一种可能实现方式中，所述天线结构还包括第二匹配电路，所述二匹配电路包括第四匹配元件及第五匹配元件，所述第四匹配元件的一端电连接至所述第二辐射部，另一端电连接至所述第二馈入源和所述第五匹配元件的一端，所述第五匹配元件的另一端接地，所述第二匹配电路用以对所述天线结构的辐射频段进行阻抗匹配。
在其中一种可能实现方式中，所述天线结构还包括切换电路，所述切换电路的一端电连接所述第一接地部，另一端接地。
在其中一种可能实现方式中，所述壳体还包括背板，所述边框围绕所述背板的边缘设置。
在其中一种可能实现方式中，所述谐振电路包括第一谐振元件和第二谐振元件；
所述第一谐振元件的一端电连接所述第二谐振元件的一端和所述第二接地部，所述第一谐振元件的另一端电连接所述第二谐振元件的另一端和地面。
本申请实施例还提供一种无线通信装置，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及缝隙自所述壳体划分出天线结构，解决在被限制的空间下进型天线的全频设计，全频天线旁有其他单频天线，调整单频天线势必会让全频天线造成频率上的影响的问题。
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所示天线结构中第一匹配电路的电路图。
图3为图1所示天线结构中的第二匹配电路的电路图。
图4为图1所示天线结构中谐振电路的电路图。
图5为本申请实施例提供的一种天线结构的S参数(散射参数)曲线图。
图6为本申请实施例提供的另一种天线结构的S参数(散射参数)曲线图。
图7为本申请实施例提供的另一种天线结构的S参数(散射参数)曲线图。
图8为本申请实施例提供的一种天线结构的史密斯图。
图9为本申请实施例提供的另一种天线结构的S参数(散射参数)曲线图。
图10为本申请实施例提供的另一种天线结构的史密斯图。
主要元件符号说明
天线结构 100
无线通信装置 200
壳体 11
谐振电路 13
第一匹配电路 14
第二匹配电路 15
切换电路 16
边框 17
背板 18
容置空间 19
末端部 171
第一侧部 172
第二侧部 173
断点 174
缝隙 175
基板 20
第一电子元件 21
第二电子元件 22
第三电子元件 23
第四电子元件 24
第五电子元件 25
显示单元 26
第一辐射部 31
第一接地部 311
第二辐射部 32
第二接地部 321
耦合部 33
第一馈入源 121
第二馈入源 122
第一匹配元件 141
第二匹配元件 142
第三匹配元件 143
第四匹配元件 151
第五匹配元件 152
第一谐振元件 131
第二谐振元件 132
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。
请参阅图1，本发明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。
所述天线结构100包括壳体11、谐振电路13、第一匹配电路14、第二匹配电路15及切换电路16。所述壳体11可以为所述无线通信装置200的外壳。所述壳体11至少包括背板18及边框17。在本申请实施例中，所述背板18由非金属材料，例如塑胶、玻璃制成。所述边框17由金属材料制成。所述背板18及边框17构成所述无线通信装置200的外壳。
所述边框17大致呈环状结构。所述边框17上设置有一开口(图未标)，用于容置所述无线通信装置200的显示单元。可以理解，所述显示单元具有一显示平面，该显示平面裸露于该开口，且该显示平面与所述背板18大致平行设置。在本申请实施例中，所述边框17环绕所述背板18的周缘设置，以与所述背板18共同围成具有所述开口的容置空间19。所述容置空间19用以容置所述无线通信装置200的电路板、处理单元等电子元件或电路模块于其内。
所述边框17至少包括末端部171、第一侧部172以及第二侧部173。在本申请实施例中，所述末端部171为所述无线通信装置200的底端。所述第一侧部172与所述第二侧部173相对设置，两者分别设置于所述末端部171的两端，优选垂直设置。所述末端部171、所述第一侧部172与所述第二侧部173均垂直连接至所述背板18。
所述边框17上还开设有端口(图未示)、断点174及缝隙175。所述端口开设于所述末端部171的中部位置，且贯通所述末端部171。
所述无线通信装置200还包括基板20及至少一电子元件。所述基板20为印刷电路板(printed circuit board，PCB)，其可采用环氧树脂玻璃纤维(FR4)等介电材质制成。在本申请实施例中，所述无线通信装置200至少包括五个电子元件，即第一电子元件21、第二电子元件22、第三电子元件23、第四电子元件24以及第五电子元件25。其中，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，其设置于所述容置空间19内，且邻近且电连接至所述基板20。所述第一电子元件21与所述端口相对应，以使得所述第一电子元件21从所述端口部分露出。如此用户可将一USB设备通过所述端口插入，进而与所述第一电子元件21建立电性连接。
所述第二电子元件22为一麦克风，其设置于所述容置空间19内，且位于所述缝隙175与所述第一电子元件21之间。所述第三电子元件23为一电池，其设置于所述容置空间19内，且与所述第一电子元件21及第二电子元件22间隔设置。所述第四电子元件24为扬声器。所述第四电子元件24设置于所述容置空间19内，且位于所述基板20与所述第一侧部172之间。所述第五电子元件25为一震动器。所述第五电子元件25设置于所述容置空间19内，且位于所述基板20与第二侧部173之间。
在本申请实施例中，所述断点174开设于所述端口与所述第一侧部172之间的所述边框17。所述缝隙175开设于所述端口与所述第二侧部173之间的所述边框17，即所述断点174及所述缝隙175分别设置于所述端口两侧。在本申请实施例中，所述断点174及所述缝隙175均贯通且隔断所述边框17，进而将边框17划分为三部分，即第一辐射部31、第二辐射部32及耦合部33。其中，所述断点174与所述缝隙175之间的所述边框17形成所述第一辐射部31。所述断点174邻近所述第一侧部172一侧的所述边框17形成所述耦合部33。所述缝隙175远离所述断点174且邻近所述第二侧部173的所述边框17形成所述第二辐射部32。在本申请实施例中，所述第一辐射部31及第二辐射部32均接地。所述第一辐射部31由全频天线构成，所述第二辐射部32由单频天线构成。
在本申请实施例中，所述断点174及所述缝隙175内均填充有绝缘材料(例如塑胶、橡胶、玻璃、木材、陶瓷等，但不以此为限)，以区隔所述第一辐射部31、耦合部33及第二辐射部32。
所述第一馈入源121及第二馈入源122设置于所述容置空间19内，所述第一馈入源121和所述第二馈入源122可电连接所述基板20上。
所述第一馈入源121通过所述第一匹配电路14电连接所述第一辐射部31。当电流自所述第一馈入源121馈入后，电流流经所述第一辐射部31，以为所述第一辐射部31馈入电流信号，进而激发出第一模态、第二模态及第三模态以产生第一频段、第二频段及第三频段的信号。具体地，可以一部分电流流经所述第一辐射部31，通过所述断点174耦合至所述耦合部33，进而使得所述第一馈入源121、第一辐射部31及耦合部33构成耦合馈入天线，从而激发出第二模态以产生第二频段的辐射信号。
在本申请实施例中，所述第三频段的频率高于所述第二频段的频率，所述第二频段的频率高于第一频段的频率。具体的，所述第一模态为LTE低频模态，所述第一频段为699-960MHz频段。所述第二模态为LTE中频模态，所述第二频段为1710-2170MHz频段。所述第三模态为LTE高频模态，所述第三频段为2490-2690频段。
请一并参阅图2，在本申请实施例中，所述第一匹配电路14用于对所述天线结构100的辐射频段进行阻抗匹配。所述第一匹配电路14包括第一匹配元件141、第二匹配元件142及第三匹配元件143，所述第一匹配元件141的一端电连接所述第一馈入源121，另一端电连接所述第二匹配元件142的一端、所述第三匹配元件143的一端及所述第一辐射部31，所述第二匹配元件142的另一端接地，所述第三匹配元件143的另一端接地。
在本申请实施例中，所述第一匹配元件141为电容。所述第二匹配元件142为电容。所述第三匹配元件143为电感。所述第一匹配元件141的电容值为1.5pF。所述第二匹配元件142的电容值为0.6pF。所述第三匹配元件143的电感值为6.3nH。当然，在其他实施例中，所述第一匹配元件141、第二匹配元件142及所述第三匹配元件143不局限于上述所述的电感及电容，其还可为其他的匹配元件或其组合。
所述第二馈入源122通过所述第二匹配电路15电连接所述第二辐射部32，当电流自所述第二馈入源122馈入后，电流流经所述第二辐射部32，以为所述第二辐射部32馈入电流信号，进而激发出第四模态和或第五模态，以产生第四频段和/或第五频段的信号。具体地，可以一部分电流流经所述第二辐射部32，并通过所述缝隙175耦合至所述第一辐射部31，进而使得所述第二馈入源122、第一辐射部31及第二辐射部32构成耦合馈入天线，从而调整所述第一辐射部31的第三模态。
在本申请实施中，所述第四频段的频率低于所述第三频段的频率，所述第四频段的频率高于所述第二频段的频率。具体地，所述第四模态为高频模态，所述第四频段为1400-1500MHz。所述第五模态为GPS工作模态，所述第五频段为1575.42MHz。
请一并参阅图3，在本申请实施例中，所述第二匹配电路15用于对所述天线结构100的辐射频段进行阻抗匹配。所述二匹配电路包括第四匹配元件151及第五匹配元件152，所述第四匹配元件151的一端电连接至所述第二辐射部32，另一端电连接至所述第二馈入源122和所述第五匹配元件152的一端，所述第五匹配元件152的另一端接地。
在本申请实施例中，所述第四匹配元件151为电感。所述第五匹配元件152为电容，所述四匹配元件的电感值为3.9nH。所述第五匹配元件152的电容值为3.6pF。当然，在其他实施例中，所述第四匹配元件151及所述第五匹配元件152不局限于上述所述的电感及电容，其还可为其他的匹配元件或其组合。
请再次参阅图1，在本申请实施例中，所述天线结构100还包括切换电路16，所述切换电路16用于调整所述第一辐射部31的工作模态。所述切换电路16的一端电连接所述第一接地部311，另一端接地。在其中一种可能实现方式中，所述切换电路16包括切换器及至少一电抗器件。
请一并参阅图4，在本申请实施例中，所述天线结构100还包括谐振电路13。所述谐振电路13设置于所述容置空间19内，位于所述基板20与所述第二辐射部32之间。本申请实施例对所述谐振电路13的位置不做具体限定。
如图4所示，借由所述第二辐射部32的谐振电路13的细微调整，对应所述第一辐射部31的高频变化调整。所述谐振电路13包括第一谐振元件131和第二谐振元件132，所述第一谐振元件131的一端电连接所述第二谐振元件132的一端和所述第二接地部321，所述第一谐振元件131的另一端电连接所述第二谐振元件132的另一端和地面。
在本申请实施例中，所述第一谐振元件131为电感。所述第二谐振元件132为电容。在其中一种可能实现方式中，所述第一谐振元件131为电容。所述第二谐振元件132为电感。本申请对此不做具体限定。
在本申请实施例中，计算出谐振电路13的谐振频率，将谐振电路13的谐振频率设定于所述第三频段(2490-2690MHz)下，调整所述谐振电路13的电容值大小，进而改变所述谐振电路13的谐振频率，改变所述第二辐射部32的工作频段，影响所述第二辐射部32的末端，所述第二辐射部32与所述第一辐射部31耦合，进而通过调整所述谐振电路13的电容值可以调整LTE高频模态的偏移，调整所述第一辐射部31的第四频段2490-2690MHz，以达到高频频段2490-2690MHz接收和发送。
图5为本申请实施例提供的一种天线结构的S参数(散射参数)曲线图。当电流馈入所述第一馈入源121，自所述第一馈入源121流经所述第一辐射部31时，所述天线结构100的S参数(散射参数)曲线如图5所示。图6为本申请实施例提供的另一种天线结构的S参数(散射参数)曲线图。当电流馈入所述第二馈入源122，自所述第二馈入源122流经所述第二辐射部32时，所述天线结构100的S参数(散射参数)曲线如图6所示。
图7为本申请实施例提供的另一种天线结构的S参数(散射参数)曲线图。改变所述谐振电路13的电容值大小，所述天线结构100的S参数(散射参数)曲线如图7所示。图8为本申请实施例提供的一种天线结构的史密斯图。当改变所述谐振电路13的电容值大小，所述天线结构100的史密斯图如图8所示。如图7和图8所示，改变电容值大小分别为0.6pF、0.9pF及1.2pF。
图9为本申请实施例提供的另一种天线结构的S参数(散射参数)曲线图。改变所述谐振电路13的电感值大小，所述天线结构100的S参数(散射参数)曲线如图9所示。图10为本申请实施例提供的另一种天线结构的史密斯图。当改变所述谐振电路13的电感值大小，所述天线结构100的史密斯图如图10所示。如图9和图10所示，改变电容值大小分别为4.3nH、4.7nH及5.1nH。
显然，从图5至图10可知，所述天线结构100可工作于相应的LTE低频频段，例如699-960MHz频段。另外，所述天线结构100还可工作于LTE中频频段，例如1710-2170MHz频段。另外，所述天线结构100还可工作于LTE高频频段，例如2490-2690频段，即涵盖至低、中、高频频段，即涵盖了4G LTE手机所须涵盖的低频(699-960MHz)、中频(1710-2170Mz)及高频(2490-2690MHz)，另外，所述天线结构100还可以工作于1.5GHz频带(1400～1500MHz)，并涵盖GPS(1575.42MHz)频带，频率范围较广。且当所述天线结构100工作于上述频段时，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。
如前面各实施例所述，所述天线结构100通过设置所述断点174以及缝隙175，以自所述边框17划分出第一辐射部31、第二辐射部32、及第耦合部33。所述天线结构100还设置有第一馈入源121和第二馈入源122，所述第一馈入源121的电流馈入所述第一辐射部31，并耦合至所述耦合部33，激发出所述第一模态、第二模态及第三模态，以产生低频频段、中频频段及高频频段。所述第二馈入源122的电流馈入所述第二辐射部32，激发出第四模态，以产生第四频段。
另外，所述第一辐射部31为全频天线，所述第二辐射部32为单频天线，则调整单频天线会让全频天线造成频率上的影响。为此，通过调整电连接所述第二辐射部32的谐振电路13的谐振频率，将所述谐振电路13的谐振频率设置于高频频段下，进而影响所述第二辐射部32的工作频段，所述第二辐射部32耦合所述第一辐射部31，进而调整所述第一辐射部31高频模态的偏移，有效调整高频(2490～2690MHz)频带的变化。
另外，该天线结构100通过设置所述壳体11，且所述壳体11上的断点174及缝隙175均设置于所述边框17上，并未设置于所述背板18上。如此，该天线结构100仅利用所述边框17便可设置出相应的低、中、高频天线，而使得所述背板18整体可采用非金属材料，较为完整及美观，且可有效适应手机天线净空区越来越小的趋势，同时可有效确保无线信号接收的稳定性。
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。
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 (10)

1.一种天线结构，其特征在于，所述天线结构包括壳体、第一馈入源、第二馈入源及谐振电路，所述壳体上形成有间隔设置的第一辐射部及第二辐射部，所述第一辐射部和所述第二辐射部均接地；
所述第一馈入源的一端电连接所述第一辐射部，以为所述第一辐射部馈入电流信号，进而激发出第一模态、第二模态及第三模态以产生第一频段、第二频段及第三频段的信号；
所述第二馈入源的一端电连接所述第二辐射部，以为所述第二辐射部馈入电流信号，进而激发出第四模态以产生第四频段的信号；
所述第二辐射部用于根据所述谐振电路的阻抗调整所述第二辐射部的辐射频段；
所述第一辐射部用于根据所述第二辐射部的辐射频段调整所述第三模态。
2.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：所述第一辐射部上设置第一接地部，所述第一接地部接地，所述第二辐射部上设置第二接地部；
所述谐振电路一端接地，另一端电连接所述第二接地部。
3.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：所述壳体上还形成耦合部，所述耦合部与所述第一辐射部间隔设置，当电流自所述第一馈入源馈入所述第一辐射部，流经所述第一辐射部，并耦合至所述耦合部。
4.如权利要求3所述的天线结构，其特征在于：所述壳体至少包括边框，所述边框上开设有断点及缝隙，所述断点及所述缝隙均贯通且隔断所述边框，所述断点与所述缝隙之间的所述边框构成所述第一辐射部，所述断点远离所述辐射部一侧的所述边框构成所述第二辐射部，所述缝隙远离所述辐射部一侧的所述边框构成所述耦合部。
5.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匹配电路，所述第一匹配电路包括第一匹配元件、第二匹配元件及第三匹配元件；
所述第一匹配元件的一端电连接所述第一馈入源，另一端电连接所述第二匹配元件的一端、所述第三匹配元件的一端及所述第一辐射部，所述第二匹配元件的另一端接地，所述第三匹配元件的另一端接地，所述第一匹配电路用以对所述天线结构的辐射频段进行阻抗匹配。
6.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二匹配电路，所述二匹配电路包括第四匹配元件及第五匹配元件，所述第四匹配元件的一端电连接至所述第二辐射部，另一端电连接至所述第二馈入源和所述第五匹配元件的一端，所述第五匹配元件的另一端接地，所述第二匹配电路用以对所述天线结构的辐射频段进行阻抗匹配。
7.如权利要求2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，所述切换电路的一端电连接所述第一接地部，另一端接地。
8.如权利要求4所述的天线结构，其特征在于：所述壳体还包括背板，所述边框围绕所述背板的边缘设置。
9.如权利要求2所述的天线结构，其特征在于：所述谐振电路包括第一谐振元件和第二谐振元件；
所述第一谐振元件的一端电连接所述第二谐振元件的一端和所述第二接地部，所述第一谐振元件的另一端电连接所述第二谐振元件的另一端和地面。
10.一种无线通信装置，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的天线结构。
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