CN205211923U - 基于完整金属外壳的天线结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于完整金属外壳的天线结构，包括金属外壳、主板和天线主体，所述天线主体设于所述金属外壳和所述主板之间，所述金属外壳包括基板和侧板，所述侧板沿基板的边缘设置于基板上，所述金属外壳上设有功能开孔，所述天线主体的一端与所述主板电连接，天线主体的另一端围绕功能开孔设置。本实用新型提供的基于完整金属外壳的天线结构，通过耦合方式使金属外壳产生耦合电流实现天线辐射，不仅保持了金属外壳的完整性，加工简单；而且天线结构简单，可根据功能开孔的形状灵活调整天线的结构，不需要增加额外的匹配元器件就可达到设计需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及通信领域，尤其涉及基于完整金属外壳的天线结构。
背景技术
目前在移动终端上，越来越多的移动设备采用“金属后壳+金属边框”的设计，已达到用户手感好、结构更坚固且可以将整机做的更薄等优势。符合现在移动设备外观的设计趋势。
现在，较常用的金属外壳4设计方法为在金属后壳和金属环上开设缝隙。如图1所示，在金属后壳上设置两个第一缝隙1，金属环上设置两个第二缝隙2，金属环与金属后壳之间设置第三缝隙3，将整个金属壳分割为三部分，通过缝隙保证天线的辐射性能，如果不设置缝隙，根据传统的天线设计方法，天线辐射性能会受到较大的影响。但是在金属外壳上设置缝隙破坏了金属外壳的完整性，且金属外壳上设置的缝隙对天线的性能影响较大，因此，缝隙的加工精度要高，增加了加工难度和成本。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种在保持金属外壳完整性的同时，仍具有良好的辐射性能的基于完整金属外壳的天线结构。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
一种基于完整金属外壳的天线结构，包括金属外壳、主板和天线主体，所述天线主体设于所述金属外壳和所述主板之间，所述金属外壳包括基板和侧板，所述侧板沿基板的边缘设置于基板上，所述金属外壳上设有功能开孔，所述天线主体的一端与所述主板电连接，天线主体的另一端围绕功能开孔设置并与所述功能开孔具有距离。
进一步地，所述天线主体通过馈电系统与所述主板电连接。
进一步地，所述馈电系统包括可发射射频信号的馈源。
进一步地，所述天线主体包括天线辐射体和馈电点，所述天线辐射体通过馈电点与所述馈源连接。
进一步地，还包括接地装置，接地装置的一端与所述主板电连接，接地装置的另一端与所述金属外壳电连接。
进一步地，所述功能开孔为为实现摄像、耳机或USB功能开设的孔。
进一步地，所述天线主体为5GWiFi天线。
进一步地，所述功能开孔设于所述基板上。
进一步地，所述功能开孔设于所述侧板上。
进一步地，所述天线主体的截面为L型或U型。
本实用新型的有益效果在于：
利用金属外壳上必须要开设的功能开孔，将天线主体设置在功能开孔附近，将天线主体的一端与所述主板电连接，天线主体的另一端围绕功能开孔设置并与所述功能开孔具有距离，上述结构设置使天线与金属外壳进行良好的耦合，再通过耦合方式使金属外壳产生耦合电流，从而确保天线的辐射性能，同时不需要对金属外壳开设不必要的缝隙，保持了金属外壳的完整性，此外还具有加工简单的优点；本实用新型的天线结构简单，可根据所开孔的形状灵活调整天线的结构，不需要增加额外的匹配元器件就可达到设计需求。
附图说明
图1为现有技术中金属外壳结构示意图；
图2为本实用新型实施例的基于完整金属外壳的天线结构的天线主体围绕摄像头功能开孔设置的移动设备剖面图；
图3为本实用新型实施例的基于完整金属外壳的天线结构的天线主体围绕USB功能开孔设置的移动设备剖面图；
图4为本实用新型实施例一的基于完整金属外壳的天线结构的天线主体围绕摄像头功能开孔设置的移动设备结构示意图；
图5为图4中A处的局部放大图；
图6为本实用新型实施例一的基于完整金属外壳的天线结构的回波损耗图；
图7为本实用新型实施例二的基于完整金属外壳的天线结构的回波损耗图；
图8为本实用新型实施例三的基于完整金属外壳的天线结构的回波损耗图。
标号说明：
1、第一缝隙；2、第二缝隙；3、第三缝隙；4、金属外壳；41、功能开孔；5、主板；6、天线主体；61、馈电点；62、天线辐射体；7、接地装置。
具体实施方式
为详细说明本实用新型的技术内容、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。
本实用新型最关键的构思在于：将天线主体设于开孔内侧，金属外壳不需要开设缝隙，即可通过耦合方式实现天线辐射。
请参阅图2至图3，一种基于完整金属外壳的天线结构，包括金属外壳4、主板5和天线主体6，所述天线主体6设于所述金属外壳4和所述主板5之间，所述金属外壳4包括基板和侧板，所述侧板沿基板的边缘设置于基板上，所述金属外壳4上设有功能开孔41，所述天线主体6的一端与所述主板5电连接，天线主体6的另一端围绕功能开孔41设置并与所述功能开孔41具有距离。
从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：利用金属外壳上必须要开的功能开孔41，将天线主体6设置在功能开孔41附近，将天线主体6的一端与所述主板5电连接，天线主体6的另一端围绕功能开孔41设置并与所述功能开孔41具有距离，上述结构设置使天线与金属外壳4进行良好的耦合，通过耦合方式使金属外壳4产生耦合电流，从而确保天线的辐射性能，同时不需要对金属外壳4开设不必要的缝隙，保持了金属外壳4的完整性，此外还具有加工简单的优点；本实用新型的天线结构简单，可根据所开孔的形状灵活调整天线的结构，不需要增加额外的匹配元器件就可达到设计需求。
进一步地，所述天线主体6通过馈电系统与所述主板5电连接。
进一步地，所述馈电系统包括可发射射频信号的馈源。
进一步地，所述天线主体6包括天线辐射体62和馈电点61，所述天线辐射体62通过馈电点与所述馈源连接。
由上述描述可知，天线主体6通过馈电点馈入射频能量，在实际设计中，可通过调整馈电点的位置来改变天线的阻抗。
进一步地，还包括接地装置7，接地装置7的一端与所述主板5电连接，接地装置7的另一端与所述金属外壳4电连接。
由上述描述可知，接地装置7的作用是连接金属外壳4和主板5，接地装置7的位置和个数可改变天线的阻抗，在实际设计过程中可根据性能需求对接地装置7进行调整，以使天线性能最优。
进一步地，所述功能开孔41为为实现摄像、耳机或USB功能开设的孔。
由上述描述可知，金属外壳4上的功能开孔41为由于功能设计必须要开的孔，可保持金属外壳4的完整性。
进一步地，所述天线主体6为5GWiFi天线。
进一步地，所述功能开孔41设于所述基板上。
进一步地，所述功能开孔41设于所述侧板上。
由上述描述可知，功能开孔41可设置在移动设备的外壳上的任意位置，设置方式较灵活。
进一步地，所述天线主体6的截面为L型或U型。
由上述描述可知，可根据移动设备外壳上的功能开孔41的位置和形状设计天线主体6的形状，设计较灵活。
请参照图2至图6，本实用新型的实施例一为：
一种基于完整金属外壳的天线结构，包括金属外壳4、主板5和天线主体6，所述天线主体6设于所述金属外壳4和所述主板5之间，所述金属外壳4包括基板和侧板，所述侧板沿基板的边缘设置于基板上，所述金属外壳4上设有功能开孔41，所述天线主体6的一端与所述主板5通过馈电系统电连接，天线主体6的另一端围绕功能开孔41设置并与所述功能开孔41具有距离，上述结构设置使天线与金属外壳4进行良好的耦合，通过耦合方式使金属外壳4产生耦合电流，从而确保天线的辐射性能。功能开孔41为由于功能设计必须要开的孔，如摄像头功能开孔、耳机功能开孔、USB功能开孔等，功能开孔41可设于基板和侧板上。天线主体6包括馈电点61和天线辐射体62，馈电系统包括可发射射频信号的馈源，天线辐射体62通过馈电点61与所述馈源连接。所述天线结构适用于手机、掌上电脑等电子设备。如图2所示为天线主体围绕摄像头功能开孔设置的移动设备剖面图；如图3所示为天线主体围绕USB功能开孔设置的移动设备剖面图，天线主体的截面可为L型或U型，在优化过程中还可根据实际的功能开孔41的形状和大小进行设计。
本实施例以实现摄像头功能的功能开孔41为例，所述天线主体6为5GWiFi天线，可选的，其也可以为3G或4G等天线，为避让摄像头功能开孔下方的摄像头，天线辐射体62设计成环形走线，如图4和图5所示，天线辐射体62环形走线形成了一个圆环，圆环的外径小于摄像头孔的内径，即天线辐射体62的外边缘与摄像头功能开孔的边缘有一定的间距，间距可根据实际移动设备的结构进行调整，优选的，本实施例中的间距为0.2mm。
如图6所示为本实施例基于完整金属外壳的天线结构的回波损耗图，其中横坐标为频率(GHz)，纵坐标为回波损耗(dB)。从图6中可看到该天线工作在4.9GHz～5.9GHz频段内，天线的回波损耗小于-6dB，满足5GWiFi的带宽要求和性能，天线效率满足设计要求。表1所示为上述工作频带内各频点的辐射效率模拟结果。
表1
| 频率(GHz) | 4.9 | 4.94 | 4.98 | 5.02 | 5.06 | 5.1 | 5.14 | 5.18 | 5.22 |
| 效率(dB) | -1.83 | -1.92 | -1.75 | -1.34 | -0.86 | -0.57 | 0.63 | -0.89 | -1.09 |
| 频率(GHz) | 5.26 | 5.3 | 5.34 | 5.38 | 5.42 | 5.46 | 5.5 | 5.54 | 5.58 |
| 效率(dB) | -1.10 | -0.98 | -0.93 | -1.05 | -1.31 | -1.60 | -1.80 | -1.84 | -1.69 |
| 频率(GHz) | 5.62 | 5.66 | 5.7 | 5.74 | 5.78 | 5.82 | 5.86 | 5.9 | |
| 效率(dB) | -1.37 | -0.95 | -0.61 | -0.56 | -0.80 | -1.15 | -1.44 | -1.58 |
本实用新型的实施例二为：
一种基于完整金属外壳的天线结构，参见实施例一，本实施例的天线结构与实施例一的区别在于：
天线辐射体62环形走线形成的圆环的内径等于摄像头功能开孔的内径，即天线辐射体62的内边缘与摄像头功能开孔的边缘重合。
如图7所示为本实施例基于完整金属外壳的天线结构的回波损耗图，其中横坐标为频率(GHz)，纵坐标为回波损耗(dB)。从图7中可看到该天线工作在4.9GHz～5.9GHz频段内，天线的回波损耗小于-5dB，满足5GWiFi的带宽要求和性能，天线效率满足设计要求。表2所示为上述工作频带内各频点的辐射效率模拟结果。
表2
| 频率(GHz) | 4.9 | 4.94 | 4.98 | 5.02 | 5.06 | 5.1 | 5.14 | 5.18 | 5.22 |
| 效率(dB) | -0.97 | -0.79 | -0.87 | -1.04 | -1.12 | -1.0 | 0.76 | -0.58 | -0.56 |
| 频率(GHz) | 5.26 | 5.3 | 5.34 | 5.38 | 5.42 | 5.46 | 5.5 | 5.54 | 5.58 |
| 效率(dB) | -0.67 | -0.73 | -0.72 | -0.72 | -0.89 | -1.26 | -1.73 | -2.14 | -2.36 |
| 频率(GHz) | 5.62 | 5.66 | 5.7 | 5.74 | 5.78 | 5.82 | 5.86 | 5.9 | |
| 效率(dB) | -2.30 | -1.92 | -1.32 | -0.75 | -0.57 | -0.89 | -1.46 | -1.96 |
本实用新型的实施例三为：
一种基于完整金属外壳的天线结构，参见实施例一，本实施例的天线结构与实施例一的区别在于：
还包括一接地装置7，接地装置7的一端与主板5电连接，接地装置7的另一端与金属外壳4电连接。接地装置7的作用是连接金属外壳4和主板5，接地装置7可设置在金属外壳4与主板5之间的任意位置，个数可以为零个或多个，在实际设计过程中可根据性能需求对接地装置7进行调整，以改变天线的阻抗，使天线性能最优。本实施例中的接地装置的个数为1个。如图8所示为本实施例基于完整金属外壳的天线结构的回波损耗图，其中横坐标为频率(GHz)，纵坐标为回波损耗(dB)。从图8中可看到该天线工作在4.9GHz～5.9GHz频段内，天线的回波损耗小于-5dB，5GHz～5.9GHz频段内，天线的回波损耗小于-9dB，满足5GWiFi的带宽要求和性能，天线效率满足设计要求。表3所示为上述工作频带内各频点的辐射效率模拟结果。
表3
| 频率(GHz) | 4.9 | 4.94 | 4.98 | 5.02 | 5.06 | 5.1 | 5.14 | 5.18 | 5.22 |
| 效率(dB) | -2.15 | -2.05 | -1.76 | -1.30 | -0.83 | -0.64 | 0.80 | -1.0 | -1.02 |
| 频率(GHz) | 5.26 | 5.3 | 5.34 | 5.38 | 5.42 | 5.46 | 5.5 | 5.54 | 5.58 |
| 效率(dB) | -0.88 | -0.72 | -0.65 | -0.72 | -0.88 | -1.05 | -1.17 | -1.20 | -1.12 |
| 频率(GHz) | 5.62 | 5.66 | 5.7 | 5.74 | 5.78 | 5.82 | 5.86 | 5.9 | |
| 效率(dB) | -0.95 | -0.73 | -0.58 | -0.61 | -0.79 | -0.99 | -1.14 | -1.21 |
综上所述，本实用新型提供的基于完整金属外壳的天线结构，通过耦合方式使金属外壳产生耦合电流实现天线辐射，不仅保持了金属外壳的完整性，加工简单；而且天线结构简单，可根据功能开孔的形状灵活调整天线的结构，不需要增加额外的匹配元器件就可达到设计需求。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型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，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于完整金属外壳的天线结构，包括金属外壳、主板和天线主体，所述天线主体设于所述金属外壳和所述主板之间，所述金属外壳包括基板和侧板，所述侧板沿基板的边缘设置于基板上，所述金属外壳上设有功能开孔，其特征在于，所述天线主体的一端与所述主板电连接，天线主体的另一端围绕功能开孔设置并与所述功能开孔具有距离。
2.根据权利要求1所述的基于完整金属外壳的天线结构，其特征在于，还包括馈电系统，所述天线主体通过馈电系统与所述主板电连接。
3.根据权利要求2所述的基于完整金属外壳的天线结构，其特征在于，所述馈电系统包括可发射射频信号的馈源。
4.根据权利要求3所述的基于完整金属外壳的天线结构，其特征在于，所述天线主体包括天线辐射体和馈电点，所述天线辐射体通过馈电点与所述馈源连接。
5.根据权利要求1所述的基于完整金属外壳的天线结构，其特征在于，还包括接地装置，接地装置的一端与所述主板电连接，接地装置的另一端与所述金属外壳电连接。
6.根据权利要求1所述的基于完整金属外壳的天线结构，其特征在于，所述功能开孔为为实现摄像、耳机或USB功能开设的孔。
7.根据权利要求1所述的基于完整金属外壳的天线结构，其特征在于，所述天线主体为5GWiFi天线。
8.根据权利要求1所述的基于完整金属外壳的天线结构，其特征在于，所述功能开孔设于所述基板上。
9.根据权利要求1所述的基于完整金属外壳的天线结构，其特征在于，所述功能开孔设于所述侧板上。
10.根据权利要求1所述的基于完整金属外壳的天线结构，其特征在于，所述天线主体的截面为L型或U型。
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| CN110994134A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-04-10 | 深圳市信维通信股份有限公司 | 天线结构及移动终端 |
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