CN207338621U - 天线系统以及移动终端 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及通讯技术领域，尤其涉及一种天线系统以及移动终端。天线系统包括系统地、环绕所述系统地设置且闭环无断点的金属框，以及第一辐射单元、第二辐射单元、第三辐射单元；系统地与金属框电连接；第一辐射单元包括与系统地连接的调谐开关，与调谐开关连接的第一金属走线，以及连接第一金属走线与金属框的第二金属走线；第二辐射单元包括馈电点以及与馈电点连接的第三金属走线；第三金属走线与第一金属走线至少部分相对；第三辐射单元包括与系统地连接的接地点，以及与接地点连接的第四金属走线。本实用新型的金属框不需要设置断点，从而增加了移动终端整体的结构强度，改善了现有技术中金属框断缝的外观缺陷。

Description

天线系统以及移动终端
技术领域
本实用新型涉及通讯技术领域，尤其涉及一种天线系统以及移动终端。
背景技术
目前，具有金属壳体的通信设备如手机，已经成为各大品牌手机的主流结构。在设计该手机的天线时，通常在金属壳体的金属框设置断缝，以满足天线频段性能要求。然而，这种断缝的宽度太大会影响整个手机的结构强度和外观质感；宽度太小，又会造成断缝两侧的部分产生相互耦合，且断缝的宽度越小，耦合越强，会严重影响天线性能。显然，这种断缝式的金属壳体很难同时满足手机的结构强度、外观质感以及天线性能的要求。
实用新型内容
本实用新型提供了一种天线系统以及移动终端，能够解决上述问题。
本实用新型的第一方面提供了一种天线系统，包括系统地、环绕所述系统地设置且闭环无断点的金属框，以及第一辐射单元、第二辐射单元、第三辐射单元；所述系统地与所述金属框电连接；
所述第一辐射单元包括与所述系统地连接的调谐开关，与所述调谐开关连接的第一金属走线，以及连接所述第一金属走线与所述金属框的第二金属走线；所述第二金属走线的一端连接于所述调谐开关与所述第一金属走线的末端之间，另一端与所述金属框连接，以使所述第一辐射单元与所述金属框电连接形成第一天线；
所述第二辐射单元包括馈电点以及与所述馈电点连接的第三金属走线；所述第三金属走线与所述第一金属走线间隔设置，且二者至少部分相对，以使所述第二辐射单元与所述第一辐射单元相互耦合形成第二天线；
所述第三辐射单元包括与所述系统地连接的接地点，以及与所述接地点连接的第四金属走线；所述第四金属走线与所述金属框间隔设置，以使所述第三辐射单元与所述金属框相互耦合形成第三天线。
优选地，在垂直于所述第一金属走线的方向，所述第一金属走线与所述第三金属走线之间的距离小于所述第四金属走线与所述第三金属走线之间的距离。
优选地，所述金属框包括底框和相对设置于所述底框两端的第一侧边框和第二侧边框；
所述系统地与所述第二侧边框连接；所述第四金属走线平行于所述底框。
优选地，还包括由非金属材质制成的支架，所述系统地与所述金属框之间设有净空区；所述第一辐射单元、所述第二辐射单元以及所述第三辐射单元通过所述支架设置于所述净空区。
优选地，所述第二侧边框与所述系统地之间留有缝隙，所述缝隙与所述净空区连通。
优选地，还包括连接件，所述系统地还通过所述连接件与所述第二侧边框连接，且所述连接件设置于所述缝隙。
优选地，所述连接件为0欧姆电阻。
优选地，所述调谐开关具有开路状态、第一电容接入状态、第二电容接入状态以及电感接入状态，
当所述调谐开关处于开路状态时，所述第一金属走线与所述系统地断开；
当所述调谐开关处于第一电容接入状态时，所述第一金属走线通过第一电容件与所述系统地连接；
当所述调谐开关处于第二电容接入状态时，所述第一金属走线通过第二电容件与所述系统地连接；
当所述调谐开关处于电感接入状态时，所述调谐开关通过电感件与所述系统地连接。
优选地，所述第一天线的工作频段为704～960MHZ；所述第二天线的工作频段为1710～2170MHZ；所述第三天线的工作频段为2300～2690MHZ。
本申请的第二方面提供了一种移动终端，包括如上任一项所述的天线系统。
本实用新型提供的技术方案可以达到以下有益效果：
本实用新型所提供的天线系统，通过第一辐射单元与金属框连接、第三辐射单元与金属框耦合、第二辐射单元与第一辐射单元耦合，以形成第一天线、第二天线以及第三天线，实现天线系统的辐射。在这种天线系统中，金属框不需要设置断点，可以为闭环结构，从而增加了移动终端整体的结构强度，改善了现有技术中金属框断缝的外观缺陷；且由于不需要精确匹配断缝尺寸，降低了生产成本和生产工时，减少了公差管控区域，能够提高产品的良品率；同时，通过第一辐射单元、第二辐射单元以及第三辐射单元分开设计，能够降低第一天线、第二天线以及第三天线的调试难度，对载波聚合有很大的帮助。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本实用新型。
附图说明
图1为本实用新型所提供的天线系统的一种具体实施例的结构示意图；
图2为本实用新型所提供的天线系统的一种具体实施例的正视图；
图3为本实用新型所提供的天线系统的一种具体实施例的局部结构示意图；
图4为本实用新型提供的移动终端的一种具体实施例的底视图；
图5为本实用新型所提供的移动终端的一种具体实施例的侧视图；
图6为本实用新型所提供的天线系统的回波损耗图；
图7为本实用新型所提供给的天线系统中第一天线在调谐开关处于不同状态时的回波损耗图；
图8为本实用新型所提供给的天线系统的辐射效率图。
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。
如图1-5所示，本实用新型实施例提供了一种移动终端，如手机。其中，该移动终端包括天线系统。
具体地，天线系统包括系统地90、环绕系统地90设置且闭环无断点的金属框10，以及第一辐射单元20、第二辐射单元30、第三辐射单元40。其中，如图1、2、4、5所示，金属框10呈环形结构，沿金属框10的周向没有断点。
通常，天线系统还包括电路板，系统地90可以为铺设于电路板上的金属层。该系统地90与金属框10电连接，以使金属框10接地。
第一辐射单元20包括与系统地连接的调谐开关21，与调谐开关21连接的第一金属走线23，以及连接第一金属走线23与金属框10的第二金属走线22。其中，第二金属走线22的一端连接于调谐开关21与第一金属走线23的末端(末端指第一金属走线23远离调谐开关21的一端)之间，另一端与金属框10连接，以使第一辐射单元20与金属框10电连接形成第一天线。
第二辐射单元30包括馈电点32以及与馈电点32连接的第三金属走线31。第三金属走线31与第一金属走线23间隔设置，且二者至少部分相对。即，在垂直于第一金属走线23的方向，第一金属走线23的投影与第三金属走线31的投影至少部分重合。一般地，第一金属走线23靠近末端的部分与第三金属走线31远离馈电点32的部分相对，以使第二辐射单元30与第一辐射单元20相互耦合形成第二天线。
第三辐射单元40包括与系统地90连接的接地点42，以及与接地点42连接的第四金属走线41。第四金属走线41与金属框10间隔设置，且第四金属走线41与底框11至少部分相对。也就是说，沿垂直于第四金属走线41的延伸方向，第四金属走线41的投影同时与底框11的投影存在交叠区域，以使第三辐射单元40与金属框相互耦合形成第三天线。
上述天线系统，通过第一辐射单元20和金属框10的连接形成第一天线，通过第二辐射单元30与第一辐射单元20耦合形成第二天线，并通过第三辐射单元40与金属框10耦合形成第三天线，以实现天线系统的辐射。在这种天线系统中，金属框10不需要设置断点，其为闭环结构，从而增加了移动终端整体的结构强度，改善了现有技术中金属框10断缝的外观缺陷。而且由于不需要精确匹配断缝尺寸，降低了生产成本和生产工时，减少了公差管控区域，能够提高产品的良品率。
系统地90与金属框10的连接处可以设置有一处、两处或者更多处金属框。可选地，如图2-3所示，金属框10可以包括底框11和相对设置于底框11两端的第一侧边框12和第二侧边框13。系统地90与第二侧边框13连接(二者可以直接连接，也可以间接连接)，且第四金属走线41平行于底框11。一般地，系统地90的边缘部分与第二侧边框13直接连接，以保证金属框10和系统地接地的稳定性。
由于第一金属走线23、第二金属走线22、第三金属走线31以及第四金属走线41为柔性电路板，或者采用激光直接成型技术制成，因此，天线系统还包括有支架70。其中，该支架70由非金属材质制成，如支架70为塑胶件。系统地90与金属框10之间设有净空区60，第一辐射单元20、第二辐射单元30以及第三辐射单元40通过支架70设置于净空区，以通过非金属材质的支架70承载第一辐射单元20、第二辐射单元30以及第三辐射单元40，以便于天线系统在移动终端中的安装。
为了改善天线的频带带宽以及提升辐射效率，如图2所示，第二侧边框13与系统地90之间留有缝隙80，且缝隙80与净空区60连通，由此可改善天线的带宽，尤其是低频带宽，同时提升天线的辐射效率。进一步地，第一侧边框12与系统地之间也可以设置有缝隙80金属框。
金属框进一步如图2所示，天线系统还可以包括连接件50，系统地90通过连接件50与第二侧边框13连接，且连接件50设置于缝隙80，以通过设置连接件50使第二侧边框13接地，进而保证金属框10接地的可靠性。
优选地，上述连接件50为0欧姆电阻，以尽可能减小系统地90与金属框10之间的能量损耗。
需要说明的是，天线系统还可以包括弹片，第二金属走线22、第四金属走线41与金属框10的连接可以通过弹片实现，在天线系统的制造装配中，难免会有误差存在，通过设置弹片，弹片的弹性行程能够补偿加工、装配中的误差，从而保证各金属走线与金属框10连接的可靠性。
可选地，第一金属走线23、第三金属走线31、第四金属走线41的延伸方向平行，且均平行于底框11，第二金属走线22的延伸方向与底框11垂直。通过该种设置，在保证上述各金属走线、底框11相对设置的同时，能够尽可能减小第一辐射单元20、第二辐射单元30以及第三辐射单元的空间占用率，从而便于移动终端的结构布置。
一般地，第一金属走线23、第四金属走线41设置于第三金属走线31与底框11之间。为了保证第一金属走线23与第三金属走线31的耦合效果，在垂直于第一金属走线23的方向上，第一金属走线23与第三金属走线31之间的距离小于第四金属走线41与第三金属走线31之间的距离，即第一金属走线23较第四金属走线41靠近第三金属走线31，从而既保证第一金属走线23与第三金属走线31的耦合，同时避免第四金属走线41的干扰。
同理，为了保证第四金属走线41与金属框10的耦合效果，在垂直于第四金属走线41的方向上，第四金属走线41与金属框10之间的距离小于第四金属走线41与第三金属走线31之间的距离，即相较于第三金属走线31，第四金属走线41更靠近金属框10。
进一步地，上述调谐开关21具有开路状态、第一电容接入状态、第二电容接入状态以及电感接入状态。当调谐开关21处于开路状态时，第一金属走线23与系统地断开；当调谐开关21处于第一电容接入状态时，第一金属走线23通过第一电容件与系统地连接；当调谐开关21处于第二电容接入状态时，第一金属走线23通过第二电容件与系统地连接；当调谐开关21处于电感接入状态时，调谐开关21通过电感件与系统地连接。其中，第一电容件的电容值可选为1.8～2.3PF，第二电容件的电容值可选为0.2～0.6PF，电感件的电感值可选为3～6NH。该第一电容件、第二电容件以及电感件的值可以根据需要调谐的天线的频段以及频带带宽具体选择。
上述各实施例中，第一天线的辐射体包括第一金属走线23、第二金属走线22，以及金属框10上自第二金属走线22连接到金属框10的连接处经第二侧边框13(不经过第一侧边框12)至连接件50处的部分。第一天线的工作频段为704～960MHZ。
第二天线的辐射体主要包括第三金属走线31本身。第二天线的工作频段为1710～2170MHZ。
第三天线的辐射体主要包括第四金属走线41，以及第四金属走线41与底框11之间的耦合辐射部分。第三天线的工作频段为2300～2690MHZ。
采用上述天线系统得到的第一天线、第二天线以及第三天线的反射系数曲线如图6所示。其中，通过调节调谐开关21的各个状态，可以调节第一天线工作频段的带宽，如图7所示，自右向左的各频段对应的调谐开关21的状态分别为开路状态、第一电容接入状态、第二电容接入状态以及电感接入状态。图6和图7中，S11表示反射系数。第一天线、第二天线以及第三天线的辐射效率图见图8所示，其中，第一天线中自右向左各段辐射效率对应调谐开关21的状态分别为开路状态、第一电容接入状态、第二电容接入状态以及电感接入状态。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种天线系统，其特征在于，包括系统地、环绕所述系统地设置且闭环无断点的金属框，以及第一辐射单元、第二辐射单元、第三辐射单元；所述系统地与所述金属框电连接；
所述第一辐射单元包括与所述系统地连接的调谐开关，与所述调谐开关连接的第一金属走线，以及连接所述第一金属走线与所述金属框的第二金属走线；所述第二金属走线的一端连接于所述调谐开关与所述第一金属走线的末端之间，另一端与所述金属框连接，以使所述第一辐射单元与所述金属框电连接形成第一天线；
所述第二辐射单元包括馈电点以及与所述馈电点连接的第三金属走线；所述第三金属走线与所述第一金属走线间隔设置，且二者至少部分相对，以使所述第二辐射单元与所述第一辐射单元相互耦合形成第二天线；
所述第三辐射单元包括与所述系统地连接的接地点，以及与所述接地点连接的第四金属走线；所述第四金属走线与所述金属框间隔设置，以使所述第三辐射单元与所述金属框相互耦合形成第三天线。
2.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，在垂直于所述第一金属走线的方向，所述第一金属走线与所述第三金属走线之间的距离小于所述第四金属走线与所述第三金属走线之间的距离。
3.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述金属框包括底框和相对设置于所述底框两端的第一侧边框和第二侧边框；
所述系统地与所述第二侧边框连接；所述第四金属走线平行于所述底框。
4.根据权利要求3所述的天线系统，其特征在于，还包括由非金属材质制成的支架，所述系统地与所述金属框之间设有净空区；所述第一辐射单元、所述第二辐射单元以及所述第三辐射单元通过所述支架设置于所述净空区。
5.根据权利要求4所述的天线系统，其特征在于，所述第二侧边框与所述系统地之间留有缝隙，所述缝隙与所述净空区连通。
6.根据权利要求5所述的天线系统，其特征在于，还包括连接件，所述系统地还通过所述连接件与所述第二侧边框连接，且所述连接件设置于所述缝隙。
7.根据权利要求6所述的天线系统，其特征在于，所述连接件为0欧姆电阻。
8.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述调谐开关具有开路状态、第一电容接入状态、第二电容接入状态以及电感接入状态，
当所述调谐开关处于开路状态时，所述第一金属走线与所述系统地断开；
当所述调谐开关处于第一电容接入状态时，所述第一金属走线通过第一电容件与所述系统地连接；
当所述调谐开关处于第二电容接入状态时，所述第一金属走线通过第二电容件与所述系统地连接；
当所述调谐开关处于电感接入状态时，所述调谐开关通过电感件与所述系统地连接。
9.根据权利要求1-6任一项所述的天线系统，其特征在于，所述第一天线的工作频段为704～960MHZ；所述第二天线的工作频段为1710～2170MHZ；所述第三天线的工作频段为2300～2690MHZ。
10.一种移动终端，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的天线系统。
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