CN204167466U - 一种金属边框多频环路天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及天线设计技术领域，尤其涉及一种金属边框多频环路天线。包括金属边框、PCB板、天线本体和缝隙；金属边框，包括依次首尾相接的第一边框、第二边框、第三边框和第四边框，包裹在移动终端的四周；PCB板，位于金属边框内，PCB板分为金属区域和净空区域，第一边框和第三边框分别在金属区域和净空区域的分界线两端连接金属区域进而接地；缝隙，设在第一边框或第四边框的其中一个上，作为信号辐射通道；天线本体，设置于净空区域内，包括高频分支部分和低频分支部分，低频分支部分连接第一边框和所述第四边框。本实用新型能满足移动终端具有全金属边框的需求，将不同频段的天线集成在金属边框内，节省空间，可广泛应用于超薄多频移动终端。

Description

一种金属边框多频环路天线

技术领域

本实用新型涉及天线设计技术领域，尤其涉及一种金属边框多频环路天线。

背景技术

在无线移动终端要求能够支持各种全球通信标准和业务的今天，多频段天线的设计凸显其举足轻重的地位。为了满足常用的通信应用，这类移动终端的天线应该要尽可能地覆盖更多的频段。通常移动终端设备频段包括GSM850/900、DCS、PCS、UMTS，其频率范围为0.824GHz-0.96GHz、1.71GHz-2.17GHz。随着LTE 技术的不断发展，低频要求带宽为704MHz—960MHz，高频要求带宽为1710—2700MHz，带宽迅速增加给天线设计带来了难点。金属质感的便携式终端产品受到消费者的青睐，但是金属边框不利于天线的设计，限制天线的辐射。而且基于造型的需求，手机厚度越来越薄，天线的空间也越来越小，天线周围的环境也越来越复杂。所以在有限的空间和复杂的环境下，整合金属结构，同步考虑用户体验，还需满足多频的天线，给天线设计带来了极大的挑战。

目前已有的天线形式包括多频单极子天线、单环或双环天线、倒置折叠天线（IFA）、平面倒置折叠天线（PIFA）。这些天线类型在不同的移动终端环境中各有其使用的条件和性能，根据不同的要求可以选择不同的天线形式。但是现有技术中很多金属外壳移动终端的多频天线，采用金属外壳和天线分离，通过绝缘缝隙将金属外壳和天线一体化整合在一起，无法实现全金属外壳边框；或者采用全金属边框制作，但是低频天线和高频天线分离设计，需占用较大空间。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提供一种金属边框多频环路天线，能满足移动终端具有全金属边框的需求，且将不同频段的天线集成在金属边框内，节省空间，可广泛应用于超薄多频移动终端。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了如下技术方案：

一种金属边框多频环路天线，其特征在于：包括金属边框、PCB板、天线本体和缝隙；

 具体的，所述金属边框，包括依次首尾相接的第一边框、第二边框、第三边框和第四边框，包裹在所述移动终端的四周；所述PCB板，位于所述金属边框内，所述PCB板分为金属区域和净空区域，所述第一边框和所述第三边框分别在金属区域和净空区域的分界线两端连接金属区域进而接地；所述缝隙，设在第一边框或第四边框的其中一个上，作为信号辐射通道；所述天线本体，设置于所述净空区域内，包括高频分支部分和低频分支部分，所述低频分支部分连接所述第一边框和所述第四边框。

优选的，所述净空区域的宽度为5mm。

优选的，所述金属边框高度为5mm。

进一步的，所述低频分支部分包括第一低频分支、第二低频分支、第三低频分支、第四低频分支、第五低频分支和第六低频分支， 第一低频分支，设于净空区域上方，一端与第一边框连接并平行于第四边框所在平面,其通过馈电走线连接馈源；所述馈源设置于金属区域和净空区域的分界线上；第四低频分支，设于净空区域上方，垂直连接于所述第四边框；所述第四边框被所述第四低频分支分割为第二低频分支和第三低频分支，所述第二低频分支和所述第一低频分支呈U型走线形式；第五低频分支，一端连接于所述第四低频分支，另一端连接所述分界线；第六低频分支，位于所述馈源的一侧，与所述金属区域电气连接，平行于所述馈电走线，垂直连接所述第一低频分支；

进一步的，所述高频分支部分，包括第一高频分支和高频寄生分支，第一高频分支，设于净空区域上方, 一端连接于第一低频分支且与第一低频分支垂直；高频寄生分支，位于所述馈源的另一侧，一端连接所述分界线且平行于所述第四边框所在平面呈L型走线向所述第一边框方向延伸。

更进一步的，在所述第四低频分支和第五低频分支之间设有调谐电容，所述调谐电容通过去耦电路连接电压输出电路，所述电压输出电路为所述调谐电容提供偏置电压。

优选的，所述第一低频分支与第一边框采用顶针接触式或弹片接触式连接，所述第四低频分支与所述第四边框采用顶针接触式或弹片接触式连接。

优选的，所述去耦电路为串联大电感或并联电容。

本实用新型与现有技术相比，其显著优点是：

1）本实用新型中采用全金属边框的形式，只是在净空区域所包围的金属边框上开设一个缝隙，通过缝隙形成无线信号辐射通路，既解决了全金属边框影响天线辐射的问题，又保证了用户对移动终端金属质感的外观追求；

2）本实用新型中低频分支部分连接第一边框和第四边框，充分利用金属边框作为天线的一部分，既能使无线信号更好的辐射，又能节省天线本体的体积；使天线本体可设置在高度仅有5mm的金属框内，且实现了天线多频段的要求，满足了移动终端多频轻薄化的要求；

3)本实用新型在所述第四低频分支和第五低频分支之间设有调谐电容，通过电压输出电路输出变化的电压来改变调谐电容的容值，进而调整谐振频率；采用调谐电容调整谐振频率灵活方便，且相对于现有技术中广泛采用的开关调谐，调谐电容较开关更节省体积。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书 、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。这些附图中，为了清楚起见，可能放大了结构和区域的尺寸及相对尺寸。

图1为本实用新型实施例1的结构示意图；

      图2为本实用新型中实施例1的立体示意图；

图3为本实用新型中实施例1调谐电容的电路原理图；

图4为本实用新型中实施例1的回波损耗图；

图5为本实用新型中实施例2的结构示意图；

图6为本实用新型中实施例3的立体示意图。

贯穿全部附图，相同的附图参考数字将被理解为指代相同的元件、特征和结构。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

实施例1：

参见图1和图2，一种金属边框多频环路天线，其高频工作频段为1710MHz～2500MHz，低频工作频段为704MHz～960MHz；适用于具有金属边框结构的移动终端，包括金属边框、PCB板、天线本体和缝隙。

以本实用新型用于手机这一移动终端为例，进行详细说明，当然本实用新型也可用于其它移动终端内，此处不作限制。假定手机的尺寸为140mm×70mm，因此金属框设为长L1×宽W1 = 140mm×70mm，金属边框的高度设为h =5mm，金属边框包裹在手机的四周。

所述金属边框，包括依次首尾相接的第一边框102、第二边框103、第三边框104和第四边框105。

所述PCB板，位于所述金属边框内，通过分界线将所述PCB板分为金属区域100和净空区域101，所述净空区域101的宽度优选为5mm，所述分界线两端分别连接所述第一边框102和所述第三边框104，所述第一边框102和所述第三边框104分别在金属区域100和净空区域101的分界线两端连接金属区域100进而接地。

所述缝隙A位于净空区域100中，设置在第一边框102或第四边框105的其中一个上，作为信号辐射通道。

所述天线本体，设置于所述净空区域100内，包括馈电部分、高频分支部分和低频分支部分，所述低频分支部分连接所述第一边框102和所述第四边框105，将第一边框102的一部分和第四边框105作为低频分支部分的一部分，充分利用金属边框作为天线的一部分，既能使无线信号更好的辐射，又能节省天线本体的体积。所述天线本体可以采用天线支架支撑，或通过金属边框等构件进行固定。

PCB板内还设置有第一接地点111和第二接地点112，所述第一接地点111位于所述分界线的一端，使得第一边框102连接到所述PCB板的接地端；所述第二接地点112位于所述分界线的另一端，使得第三边框104连接到所述PCB板的接地端。

所述馈电部分，包括相互连接的馈源300和馈电走线201，所述馈源300设置于金属区域100和净空区域101的分界线上，馈电走线201用于传输馈源信号。

低频分支部分包括第一低频分支202、第二低频分支203、第三低频分支204、第四低频分支205、第五低频分支207和第六低频分支208， 第一低频分支202，设于净空区域101上方，一端与第一边框102连接并平行于第四边框105所在平面，其通过馈电走线201连接馈源300，第一低频分支202与第一边框102采用顶针接触式或弹片接触式连接；第四低频分205，设于净空区域100上方，垂直连接于所述第四边框105，与所述第四边框105采用顶针接触式或弹片接触式连接；所述第四边框105被所述第四低频分支205分割为第二低频分支203和第三低频分支204，所述第二低频分支203和所述第一低频分支202呈U型走线形式，且两者之间的缝隙最佳间距为1-3mm，当然该缝隙宽度可根据具体情况进行设定；第五低频分支207，一端连接于所述第四低频分支205，另一端连接所述分界线；第六低频分支208，位于所述馈源300的一侧，与所述金属区域100电气连接，平行于所述馈电走线201，垂直连接所述第一低频分支202，用于改善天线的低频驻波。

所述高频分支部分包括第一高频分支210和高频寄生分支209，用于产生第三高频谐振。所述第一高频分支210，设于净空区域101上方, 一端连接于第一低频分支202且与第一低频分支202垂直；高频寄生分支209，位于所述馈源300的另一侧，一端连接所述分界线且平行于所述第四边框105平面呈L型走线向所述第一边框102方向延伸。高频寄生分支209通过耦合馈电走线201产生谐振，从而进一步扩展高频带宽。

参见图2和图3，在所述第四低频分支205和第五低频分支207之间设有调谐电容206，所述调谐电容206通过去耦电路401连接电压输出电路400，所述电压输出电路400为所述调谐电容206提供偏置电压，所述去耦电路401为串联大电感或并联电容。

参见图3，本实用新型实施例中去耦电路401优选采用串联大电感，用于消除电压输出电路400对天线本体的干扰，通过电压输出电路400输出变化的电压来改变调谐电容206的容值，进而调整谐振频率。优选的，本实用新型可采用软件控制电压输出电路400的输出电压值，本领域内普通技术人员也可采用其他公知方式来实现谐振电容206的偏置电压的变化，均应包含在本技术方案的保护范围之内。

参见图4，为本实用新型中实施例1的回波损耗图。通过软件控制调谐电容206的偏置电压，即可使得天线低频谐振在704MHz-960MHz范围内。

在不同通信环境中，只需通过软件控制设定偏置电压的幅值，即可使得移动终端工作在所需的通信频段。

从图4中可看出，随着调谐电容206两端偏置电压逐渐从0变化到20V时，本实施例中天线的高频回波损耗逐渐加深，且当电压达到20V时，天线在1710-2500MHz范围内的回波损耗达到最佳状态。

本实施例704-756MHz、740-780MHz、780-824MHz、824-894MHz和880-960MHz各个低频段的平均效率如表1所示。

表1：

频率/MHz	704-756	740-780	780-824	824-894	880-960
						平均效率	30℅	40℅	40℅	45℅	45℅

表2为调谐电容两端偏置电压为20V时，1710-1880MHz、1880-1990MHz、1990-2170MHz、2170-2300MHz和2300-2500MHz各个高频段的平均效率，此时的天线高频性能达到最优。

表2：

频率/MHz	1710-1880	1880-1990	1990-2170	2170-2300	2300-2500
						平均效率	65℅	65℅	65℅	70℅	70℅

实施例2：

本实施例与实施例1的区别在于：缝隙A在实施例1中开设在第一边框102上，本实施例将缝隙A改为开设在第四边框105上，其他的结构和原理均与实施例1相同，在此不重复说明。参见图5，本实施例考虑到实施例1中将缝隙A开在手机侧面的第一边框102上，容易被用户使用时所碰，从而影响天线性能，本实施例则将缝隙A开在手机底部的第四边框105上，避免了用户使用过程中被用户所碰而影响通信性能。

实施例3：

参见图6，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例采用USB接口500代替实施例1的第五低频分支207，并通过一串联调谐电容206的柔性电路501连接第四低频分支205与USB接口500，所述柔性电路501分别通过螺钉或顶针连接第四低频分支205和USB接口500的引脚。采用USB接口500代替实施例1中的第五低频分支207，利用移动终端中的USB接口500来实现第五低频信号的传输，电路更简洁，空间更小。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种金属边框多频环路天线，其特征在于：包括金属边框、PCB板、天线本体和缝隙；

 所述金属边框，包括依次首尾相接的第一边框、第二边框、第三边框和第四边框，包裹在所述移动终端的四周；

 所述PCB板，位于所述金属边框内，所述PCB板分为金属区域和净空区域，所述第一边框和所述第三边框分别在金属区域和净空区域的分界线两端连接金属区域进而接地；

所述缝隙，设在第一边框或第四边框的其中一个上，作为信号辐射通道；

所述天线本体，设置于所述净空区域内，包括高频分支部分和低频分支部分，所述低频分支部分连接所述第一边框和所述第四边框。

2.如权利要求1所述的一种金属边框多频环路天线，其特征在于：所述净空区域的宽度为5mm。

3.如权利要求1所述的一种金属边框多频环路天线，其特征在于：所述金属边框的高度为5mm。

4.如权利要求1所述的一种金属边框多频环路天线，其特征在于：所述低频分支部分包括第一低频分支、第二低频分支、第三低频分支、第四低频分支、第五低频分支和第六低频分支， 

第一低频分支，设于所述净空区域上方，一端与第一边框连接并平行于第四边框所在平面，其通过馈电走线连接馈源；所述馈源设置于金属区域和净空区域的分界线上；

第四低频分支，设于净空区域上方，垂直连接于所述第四边框；

所述第四边框被所述第四低频分支分割为第二低频分支和第三低频分支，所述第二低频分支和所述第一低频分支呈U型走线形式；

第五低频分支，一端连接于所述第四低频分支，另一端连接所述分界线；

第六低频分支，位于所述馈源的一侧，与所述金属区域电气连接，平行于所述馈电走线，垂直连接所述第一低频分支；

所述高频分支部分，包括第一高频分支和高频寄生分支，

第一高频分支，设于净空区域上方, 一端连接于第一低频分支且与第一低频分支垂直；

高频寄生分支，位于所述馈源的另一侧，一端连接所述分界线且平行于所述第四边框所在平面呈L型走线向所述第一边框方向延伸。

5.如权利要求4所述的一种金属边框多频环路天线，其特征在于：在所述第四低频分支和第五低频分支之间设有调谐电容，所述调谐电容通过去耦电路连接电压输出电路，所述电压输出电路为所述调谐电容提供偏置电压。

6.如权利要求4所述的一种金属边框多频环路天线，其特征在于：所述第一低频分支与第一边框采用顶针接触式或弹片接触式连接，所述第四低频分支与所述第四边框采用顶针接触式或弹片接触式连接。

7.如权利要求5所述的一种金属边框多频环路天线，其特征在于：所述去耦电路为串联大电感或并联电容。