CN205723962U - 一种金属背盖手机的天线结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种金属背盖手机的天线结构，其特征在于：包括金属背盖、封闭的金属边框、天线部件和PCB板，所述PCB板设置在金属背盖上，金属背盖的外周与金属边框底部端口的内壁连接；金属背盖外周与金属边框的连接处开设有一连续的条状开口，条状开口通过非导电连接件将金属背盖、金属边框连接起来。进一步拓宽了频段带宽，使得本方案在金属背盖的环境下只需要极窄的空间便能够满足GSM、UTMS、LTE的通讯带宽要求。

Description

一种金属背盖手机的天线结构

技术领域

本实用新型涉及手机天线领域，更具体地，涉及一种金属背盖手机的天线结构。

背景技术

当今社会物质越来越丰富，人们对于电子产品越来越挑剔。对于手机市场来说，那些屏占比大、机身薄、功能多的手机成为了人们争相追捧的对象。但是这些特点将压缩手机的设计空间，留给手机天线的设计空间越来越少。而为了迎合用户，大多手机厂商都采用金属材质替代传统的塑料材料作为手机终端的外壳。众所周知的是，手机的金属外壳能够屏蔽电磁波，会极大地抑制手机内置天线的信号收发，继而影响手机的正常通讯。传统的PIFA、IFA、Monopole、Loop等天线形式很难克服以上问题，因此不得不寻求新的天线设计方案。如专利：基于无断点的金属边框的手机天线（201520069083.X）提出来的环形天线方案，对于净空要求比较高，而且频段覆盖有限。而现有的具有金属外壳的手机终端，如苹果的Iphone系列、华为的Mates，都是需要在金属背盖开设多条平行的缝隙，通过使用切分出来的金属背盖的一部分作为天线辐射体。然而，这种在金属背盖上增加平行缝隙的设计方案会破坏金属边框的美观和整体性。因此，有必要提供一种新的天线系统。

实用新型内容

本实用新型旨在提出一种金属背盖手机的天线结构，该天线设计方案采用耦合馈电或直接馈电方式，通过充分利用金属背盖与金属边框之间的缝隙进行辐射，同时结合开关器件，使得在狭小的空间条件下，实现GSM、UMTS、LTE多频段覆盖。

为实现以上实用新型目的，采用的技术方案是：

一种金属背盖手机的天线结构，包括金属背盖、封闭的金属边框、天线部件和PCB板，所述PCB板设置在金属背盖上，金属背盖的外周与金属边框底部端口的内壁连接；金属背盖外周与金属边框的连接处开设有一连续的条状开口，条状开口通过非导电连接件将金属背盖、金属边框连接起来；所述天线部件包括两种结构方案，分别为方案A和方案B，具体如下：

A.所述天线部件包括馈电点、馈电线和耦合片，其中馈电点设置于PCB板上，馈电点通过馈电线与耦合片电连接，耦合片设置于非导电连接件上，耦合片与金属边框之间留有间隙，耦合片将非导电连接件分为长度相对较长的第一缝隙段和长度相对较短的第二缝隙段；

B.所述天线部件包括馈电点、馈电线和连接部件，其中馈电点设置于PCB板上，馈电点通过馈电线与连接部件的一端连接，连接部件设置于非导电连接件上，连接部件的另一端与金属边框连接，连接部件将非导电连接件分为长度相对较长的第一缝隙段和长度相对较短的第二缝隙段。

上述方案中，天线部件采用方案A时，天线部件采用耦合馈电方式，其工作原理如下：

馈电点接收信号后，信号将通过馈电线传输至耦合片进行激励，将信号通过第一缝隙段、第二缝隙段辐射出去。其中第一缝隙段主要用于形成低频谐振，第二缝隙段主要用于形成高频谐振。

天线部件采用方案B时，天线部件采用直接馈电方式，其工作原理如下：

馈电点接收信号后，信号将通过馈电线传输至连接部件进行激励，将信号通过第一缝隙段、第二缝隙段辐射出去。其中第一缝隙段主要用于形成低频谐振，第二缝隙段主要用于形成高频谐振。

需要说明的是，馈电点的位置以及金属边框与金属背盖之间的开口的宽度和两侧开缝的位置可以根据手机尺寸和内部环境的不同而改变以优化天线的性能。

优选地，所述连接部件为弹脚或顶针。

优选地，所述金属边框包括依次闭合连接的第一边框、第二边框、第三边框和第四边框，其中第二边框与金属背盖的部分连接处开设有连续且呈条状的第一开口，第三边框与金属背盖的连接处开设有连续且呈条状的第二开口，第四边框与金属背盖的部分连接处开设有连续且呈条状的第三开口，所述第一开口、第二开口、第三开口连通，所述第一开口、第二开口、第三开口通过非导电连接件将金属边框与金属背盖连接起来，耦合片或连接部件设置于第二开口对应的非导电连接件的具体位置上。

优选地，所述PCB板上设置有匹配电路，所述匹配电路包括第一开关器件和第一电容，第一开关器件通过第一电容与馈电点电连接；所述第一开关器件的输出阻抗值可为感性或容性。通过选取所述第一开关器件不同的输出阻抗值，实现频率的调谐，达到拓宽带宽的效果。

优选地，所述第一缝隙段上设置有与金属边框、金属背盖连接的第二开关器件，所述第二开关器件可设置两个或两个以上的状态，所述状态包括空置状态、短路状态、输出阻抗值为感性状态及输出阻抗值为容性状态。在第一缝隙段上设置第二开关器件，通过对第二开关器件输出状态的切换来调节第一缝隙段的长度，从而调整谐振的频偏，拓宽带宽，达到满足现有运营商要求的覆盖指标。

优选地，所述第二缝隙段上设置有分别与金属边框、金属背盖连接的第三开关器件，所述的第三开关器件可设置输出不同的阻抗值，用于调节第二缝隙段的谐振形态，从而丰富高频的谐振模式。

优选地，所述馈电线的阻抗为50欧姆。

优选地，所述非导电连接件为非金属件。

优选地，方案A 中，耦合片与金属边框之间的间隙上，填充有非导电材料。

优选地，所述非导电材料为ABS材料、PC材料或ABS+PC材料。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的天线结构充分利用第一缝隙段、第二缝隙段进行辐射，产生所需的谐振频率，并在第二缝隙段和匹配电路处增设开关器件，进一步拓宽了频段带宽，使得本方案在金属背盖的环境下只需要极窄的空间便能够满足GSM、UTMS、LTE的通讯带宽要求。

附图说明

图1为天线结构的俯视图。

图2为金属边框、金属背盖的连接示意图。

图3为天线部件的结构图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步的阐述。

实施例1

如图1~3所示，基于金属背盖的高隔离度手机天线方案，包括金属背盖1、全闭合的金属边框2、PCB板3和天线部件4；所述PCB板3设置在金属背盖1上，金属背盖1的外周与金属边框2底部端口的内壁连接；金属背盖1外周与金属边框2的连接处开设有一连续的条状开口5，条状开口5通过非导电连接件6将金属背盖1、金属边框2连接起来。

天线部件4包括两种结构方案，分别为方案A和方案B，具体如下：

A.所述天线部件4包括馈电点41、馈电线42和耦合片43，其中馈电点41设置于PCB板3上，馈电点41通过馈电线42与耦合片43电连接，耦合片43设置于非导电连接件6上，耦合片43与金属边框2之间留有间隙，耦合片43将非导电连接件6分为长度相对较长的第一缝隙段101和长度相对较短的第二缝隙段102；

B.所述天线部件4包括馈电点41、馈电线42和连接部件，其中馈电点41设置于PCB板3上，馈电点41通过馈电线42与连接部件的一端连接，连接部件设置于非导电连接件6上，连接部件的另一端与金属边框2连接，连接部件将非导电连接件6分为长度相对较长的第一缝隙段101和长度相对较短的第二缝隙段102。

上述方案中，馈电点41接收信号后，将信号通过馈电线42传输至耦合片43或连接部件，馈电点41、馈电线42、耦合片43或连接部件将通过耦合的方式或直接馈电的方式与金属边框2连接，将信号通过第一缝隙段101、第二缝隙段102辐射出去。其中第一缝隙段101主要用于形成低频谐振，第二缝隙段102主要用于形成高频谐振。需要说明的是，馈电点41的位置以及开口5的宽度与长度可以根据手机尺寸和内部环境的不同而改变以优化天线的性能。

本实施例中，所述金属边框2包括依次闭合连接的第一边框21、第二边框22、第三边框23和第四边框24，其中第二边框22与金属背盖1的部分连接处开设有连续且呈条状的第一开口51，第三边框23与金属背盖1的连接处开设有连续且呈条状的第二开口52，第四边框24与金属背盖1的部分连接处开设有连续且呈条状的第三开口53，所述第一开口51、第二开口52、第三开口53连通，所述第一开口51、第二开口52、第三开口53通过非导电连接件6将金属边框2与金属背盖1连接起来，耦合片43或连接部件设置于第二开口52对应的非导电连接件6的相应位置上。

为了优化该方案的天线性能，进一步实施设置：

在PCB板3上设置有匹配电路，包括第一开关器件和串联的电容元件；电容元件与馈电点41连接，第一开关器件的输出阻抗值可为感性或容性。通过选取所述第一开关器件的不同的输出阻抗值，实现频率的调谐，达到拓宽带宽的效果。

在第一缝隙段101上设置有与金属边框2、金属背盖1电连接的第二开关器7件，第二开关器7件可设置两个或两个以上的状态，所述状态包括空置状态、短路状态、输出阻抗值为感性状态及输出阻抗值为容性状态。通过切换不同的输出阻抗状态，实现谐振的调整，拓宽带宽，达到满足现有运营商要求的覆盖指标。

在第二缝隙段102上设置有与金属边框2、金属背盖1电连接的第三开关器件8，第三开关器件8设置有不同状态输出阻抗值，用于调节第二缝隙段102的谐振形态，从而丰富高频的谐振模式。

本实用新型的天线系统，打破常规的天线设计形式，充分利用金属背盖与金属边框之间的缝隙进行辐射，结合开关器件或调谐器件，在狭小的空间环境下，实现了多天线的设计，并达到运营商的相关技术指标。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种金属背盖手机的天线结构，其特征在于：包括金属背盖、封闭的金属边框、天线部件和PCB板，所述PCB板设置在金属背盖上，金属背盖的外周与金属边框底部端口的内壁连接；金属背盖外周与金属边框的连接处开设有一连续的条状开口，条状开口通过非导电连接件将金属背盖、金属边框连接起来；所述天线部件包括两种结构方案，分别为方案A和方案B，具体如下：

A.所述天线部件包括馈电点、馈电线和耦合片，其中馈电点设置于PCB板上，馈电点通过馈电线与耦合片电连接，耦合片设置于非导电连接件上，耦合片与金属边框之间留有间隙，耦合片将非导电连接件分为长度相对较长的第一缝隙段和长度相对较短的第二缝隙段；

B.所述天线部件包括馈电点、馈电线和连接部件，其中馈电点设置于PCB板上，馈电点通过馈电线与连接部件的一端连接，连接部件设置于非导电连接件上，连接部件的另一端与金属边框连接，连接部件将非导电连接件分为长度相对较长的第一缝隙段和长度相对较短的第二缝隙段。

2.根据权利要求1所述的金属背盖手机的天线结构，其特征在于：所述连接部件为弹脚或顶针。

3.根据权利要求2所述的金属背盖手机的天线结构，其特征在于：所述金属边框包括依次闭合连接的第一边框、第二边框、第三边框和第四边框，其中第二边框与金属背盖的部分连接处开设有连续且呈条状的第一开口，第三边框与金属背盖的连接处开设有连续且呈条状的第二开口，第四边框与金属背盖的部分连接处开设有连续且呈条状的第三开口，所述第一开口、第二开口、第三开口连通，所述第一开口、第二开口、第三开口通过非导电连接件将金属边框与金属背盖连接起来，耦合片或连接部件设置于第二开口对应的非导电连接件的具体位置上。

4.根据权利要求2所述的金属背盖手机的天线结构，其特征在于：所述PCB板上设置有匹配电路，所述匹配电路包括第一开关器件和第一电容，第一开关器件通过第一电容与馈电点电连接；所述第一开关器件的输出阻抗值可为感性或容性。

5.根据权利要求4所述的金属背盖手机的天线结构，其特征在于：所述第一缝隙段上设置有与金属边框、金属背盖连接的第二开关器件，所述第二开关器件可设置两个或两个以上的状态，所述状态包括空置状态、短路状态、输出阻抗值为感性状态及输出阻抗值为容性状态。

6.根据权利要求5所述的金属背盖手机的天线结构，其特征在于：所述第二缝隙段上设置有分别与金属边框、金属背盖连接的第三开关器件，所述的第三开关器件可设置输出不同的阻抗值。

7.根据权利要求1~6任一项所述的金属背盖手机的天线结构，其特征在于：所述馈电线的阻抗为50欧姆。

8.根据权利要求7所述的金属背盖手机的天线结构，其特征在于：所述非导电连接件为非金属件。

9.根据权利要求8所述的金属背盖手机的天线结构，其特征在于：方案A 中，耦合片与金属边框之间的间隙上，填充有非导电材料。