WO2017166407A1 - 一种基于金属后壳的双馈可调谐终端天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于金属后壳的双馈可调谐终端天线，所述天线包括：PCB板；金属后壳，所述金属后壳上设置有两条缝隙，所述两条缝隙将所述金属后壳隔开为三部分，所述金属后壳的其中一部分作为天线辐射单元；接地元件，所述接地元件与所述金属后壳连接；两路馈电匹配网络以及对应的两个馈电点，所述两路馈电匹配网络经对应的所述两个馈电点馈入所述天线辐射单元。

Description

一种基于金属后壳的双馈可调谐终端天线 技术领域
本发明涉及天线技术，尤其涉及一种基于金属后壳的双馈可调谐终端天线。
背景技术
随着第四代(4G，4th Generation)通讯技术的飞速发展，目前的移动终端也越来越多地支持4G网络，这就需要天线具有较宽的带宽来满足用户的需求。另一方面，随着4G终端的进一步普及，手机同质化也越来越严重，人们对手机要求也越来越高，诸如：机身质感，用户上网体验等。为此，不少手机厂商推出了金属机型，其中全金属一体化手机因其美观、时尚备受消费者喜爱，如型号为iphone6、Mate S的产品。全金属手机在提升手机质感、档次的同时，也因金属具有天然的信号屏蔽特性，降低了天线的性能，为了不影响用户的体验，同时满足4G标准，这也就给天线设计带来了巨大的挑战。
为了不影响天线的性能，通过金属后壳开槽能够实现天线性能，但开槽过多影响美观，另外还引入复杂的调谐开关、天线支架单元、相关电气连接件以及预留各种地馈点，这些势必占用了较多的空间，同时也增加了设计成本及复杂度。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于金属后壳的双馈可调谐终端天线。
本发明实施例提供的基于金属后壳的双馈可调谐终端天线包括：
主板(PCB，Printed Circuit Board)；
金属后壳，所述金属后壳上设置有两条缝隙，所述两条缝隙将所述金属后壳隔开为三部分，所述金属后壳的其中一部分作为天线辐射单元；
接地元件，所述接地元件与所述金属后壳连接；
两路馈电匹配网络以及对应的两个馈电点，所述两路馈电匹配网络经对应的所述两个馈电点馈入所述天线辐射单元。
本发明实施例中，所述PCB板包括介质基板及表面铺铜区金属地。
本发明实施例中，所述金属后壳上设置有两条缝隙，所述两条缝隙将所述金属后壳隔开为三部分，所述金属后壳的其中一部分作为天线辐射单元，为：
所述金属后壳被上下对称等宽的两条缝隙隔开，分成为以下三部分：底部金属后壳、中部金属后壳、顶部金属后壳；
其中，所述底部金属后壳作为天线辐射单元，所述天线辐射单元位于所述PCB板的净空区上方。
本发明实施例中，所述接地元件连接所述中部金属后壳与所述PCB板的金属地。
本发明实施例中，所述上下对称等宽的两条缝隙的宽度的范围为1mm至2mm，所述缝隙内通过注塑将三部分金属后壳连接。
本发明实施例中，所述两路馈电匹配网络经对应的所述两个馈电点馈入所述天线辐射单元，为：
所述两路馈电匹配网络经对应的所述两个馈电点馈入所述底部金属后壳。
本发明实施例中，所述两路馈电匹配网络均位于所述PCB板的介质基板上；所述两路馈电匹配网络均由电感、电容或可调电容组成；其中，所述两路馈电匹配网络中的第一馈电匹配网络工作于高频工作频段；所述两 路馈电匹配网络中的第二馈电匹配网络包括可调电容，所述可调电容用于调谐天线的低频工作频段；所述两路馈电匹配网络分别由所述PCB板上的两个信号馈电端口馈入。
本发明实施例中，所述两路馈电匹配网络经对应的所述两个馈电点馈入所述天线辐射单元，为：
两路信号分别通过所述两路馈电匹配网络，经所述两个馈电点对所述底部金属后壳馈电，使得所述底部金属后壳形成天线辐射单元。
本发明实施例中，所述底部金属后壳的下方设置有通用串行总线(USB，Universal Serial Bus)和净空区；其中，其中，所述USB与所述PCB板的金属地相连；所述两路馈电匹配网络以及对应的两个馈电点分别位于所述USB的左右两侧。
本发明实施例中，其中，所述两个馈电点中的第一馈电点距离所述USB中心线为13mm至15mm，所述两个馈电点中的第二馈电点距离所述USB中心线为9mm至11mm。
本发明实施例的技术方案中，将基于金属后壳的天线辐射单元和两路馈电匹配网络结合，采用双信号馈电形式，通过两个信号馈电端口引入，经两路馈电匹配网络由对应的馈电点馈入天线辐射单元，实现天线带宽为698-960MHz，1710-2690MHz的工作频段。其中低频698-960MHz是通过采用简易的调谐形式实现，进一步拓宽了频带宽度，满足了目前终端的4G多频段标准要求。并且，上述技术方案，仅利用金属后壳和匹配网络，占用空间较小，同时，没有额外的天线支节及调谐开关，节省了成本，设计简单易行，可以很好地应用于基于金属后壳的终端天线设计中。
附图说明
图1为本发明实施例的基于金属后壳的双馈可调谐终端天线的整体模型示意图；
图2为本发明实施例的两路馈电匹配网络中的第一馈电匹配网络的电路图；
图3为本发明实施例的两路馈电匹配网络中的第二馈电匹配网络的电路图；
图4为本发明实施例的回波损耗曲线图。
具体实施方式
为了能够更加详尽地了解本发明实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本发明实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本发明实施例。
本发明实施例提出了一种基于金属后壳的双馈可调谐终端天线，本发明实施例的技术方案将基于金属后壳的天线辐射单元和信号馈电匹配网络结合，采用双信号馈电形式，经过信号馈电匹配网络馈入金属后壳，实现天线带宽为698-960MHz，1710-2690MHz的工作频段，其中低频698-960MHz是通过采用简易的调谐形式实现，进一步拓宽了频带宽度。同时，本发明实施例的技术方案仅利用金属后壳，没有额外的天线支节及调谐开关，节省了成本，设计简单易行，可以很好地应用于基于金属后壳的手机天线设计中。
本发明实施例提供的基于金属后壳的双馈可调谐终端天线包括：
PCB板；
金属后壳，所述金属后壳上设置有两条缝隙，所述两条缝隙将所述金属后壳隔开为三部分，所述金属后壳的其中一部分作为天线辐射单元；
接地元件，所述接地元件与所述金属后壳连接；
两路馈电匹配网络以及对应的两个馈电点，所述两路馈电匹配网络经对应的所述两个馈电点馈入所述天线辐射单元。
所述PCB板包括介质基板及表面铺铜区金属地。
所述金属后壳上设置有两条缝隙，所述两条缝隙将所述金属后壳隔开为三部分，所述金属后壳的其中一部分作为天线辐射单元，为：
所述金属后壳被上下对称等宽的两条缝隙隔开，分成为以下三部分：底部金属后壳、中部金属后壳、顶部金属后壳；
其中，所述底部金属后壳作为天线辐射单元，所述天线辐射单元位于所述PCB板的净空区上方。
所述接地元件连接所述中部金属后壳与所述PCB板的金属地。
所述上下对称等宽的两条缝隙的宽度的范围为1mm至2mm，所述缝隙内通过注塑将三部分金属后壳连接。
所述两路馈电匹配网络经对应的所述两个馈电点馈入所述天线辐射单元，为：
所述两路馈电匹配网络经对应的所述两个馈电点馈入所述底部金属后壳。
所述两路馈电匹配网络均位于所述PCB板的介质基板上；所述两路馈电匹配网络均由电感、电容或可调电容组成；其中，所述两路馈电匹配网络中的第一馈电匹配网络工作于高频工作频段；所述两路馈电匹配网络中的第二馈电匹配网络包括可调电容，所述可调电容用于调谐天线的低频工作频段；所述两路馈电匹配网络分别由所述PCB板上的两个信号馈电端口馈入。
所述两路馈电匹配网络经对应的所述两个馈电点馈入所述天线辐射单元，为：
两路信号分别通过所述两路馈电匹配网络，经所述两个馈电点对所述底部金属后壳馈电，使得所述底部金属后壳形成天线辐射单元。
所述底部金属后壳的下方设置有USB和净空区；其中，其中，所述USB与所述PCB板的金属地相连；所述两路馈电匹配网络以及对应的两个 馈电点分别位于所述USB的左右两侧。
其中，所述两个馈电点中的第一馈电点距离所述USB中心线为13mm至15mm，所述两个馈电点中的第二馈电点距离所述USB中心线为9mm至11mm。
下面结合具体实施例对本发明的基于金属后壳的双馈可调谐终端天线再做进一步详细描述。
图1为本发明实施例的基于金属后壳的双馈可调谐终端天线的整体模型示意图。本示例中的天线应用在手机中，当然，本领域技术人员应当理解，本发明实施例的基于金属后壳的双馈可调谐终端天线还可以应用在其他类型的终端中，例如平板电脑等。
图1中，天线包括：PCB板1、金属后壳4；金属后壳4上设置有一对对称的第一缝隙51、第二缝隙52，被第一缝隙51隔开的底部金属后壳43作为天线辐射单元使用。金属后壳的其他两部分为中部金属后壳43和顶部金属后壳41。
所述天线还包括两个接地元件分别为第一接地元件61、第二接地元件62，两路馈电匹配网络分别为第一馈电匹配网络2、第二馈电匹配网络3，以及对应的两个馈电点分别为第一馈电点21、第二馈电点31。所述第一馈电匹配网络2经第一馈电点21馈入所述天线辐射单元(底部金属后壳43)，所述第二馈电匹配网络3经第二馈电点31馈入所述天线辐射单元(底部金属后壳43)。
所述天线还包括USB 7和净空区8。
具体实现时，所述金属后壳4的外围尺寸为152mm×75mm×7mm，其中，金属后壳4的厚度为0.8mm；所述PCB板1包括介质基板11及表面覆铜区金属地12，所述天线辐射单元即为底部金属后壳43，位于PCB板1的净空区8上方；所述的底部金属后壳43与顶部金属后壳41的外围 尺寸均为75mm×9mm×7mm；所述第一接地元件61、第二接地元件62将中部金属后壳42与PCB板1的金属地相连；第一接地元件61和第二接地元件62可以采用金属弹片实现；所述两个上下对称的第一缝隙51、第二缝隙52的宽度的范围为1mm至2mm，在一实施方式中，第一缝隙51、第二缝隙52的宽度均为1.8mm，其中，所述的第一缝隙51、第二缝隙52采用模内注塑方式，使金属后壳4形成一个整体；底部金属后壳43的下方分布有USB 7以及净空区8；其中，USB 7与PCB板1金属地12相连，两路信号接入底部金属后壳43的两个馈电点(第一馈电点21、第二馈电点31)，两个馈电点分别位于USB 7的左右两侧。其中，第一馈电点21距离USB 7中心线13mm至15mm，第二馈电点31距离USB 7中心线9mm至11mm。
所述第一馈电匹配网络2、第二馈电匹配网络3均位于介质基板11上，由集中元件电感、电容或可调电容组成，其中第一馈电匹配网络2用于贡献天线的高频工作频段(1710-2690MHz)；第二馈电匹配网络3包含可调电容，用于调谐天线的低频工作频段(698-960MHz)。第一馈电匹配网络2、第二馈电匹配网络3分别由PCB板1上的两个信号馈电端口馈入，由第一馈电匹配网络2、第二馈电匹配网络3对应的第一馈电点21、第二馈电点31接入天线辐射单元43。
图2为本发明实施例的两路馈电匹配网络中的第一馈电匹配网络的电路图，如图2所示，所述第一馈电匹配网络2位于介质基板上，经射频同轴馈电端口9馈入，由串联电容、并联电感组成。该馈电匹配网络具有通高频、阻低频的特性，主要贡献所述天线的高频(1710-2690MHz)部分，通过优化各元件的值，可以提高高频带宽及带内性能，例如，适当减小并联电感Lh2，高频2GHz处谐振加深，适当增大串联电容Ch3的值，可以提升高频带宽，而对低频影响不大。
图3为本发明实施例的两路馈电匹配网络中的第二馈电匹配网络的电 路图，如图3所示，所述第二馈电匹配网络3位于介质基板上，经射频同轴馈电端口10馈入，由并、串联电感、并联可调电容组成。该馈电匹配网络具有通低频、阻高频的特性，主要调节所述天线的低频(698-960MHz)部分，通过优化各元件的值，可以改变低频带宽及带内回波损耗，其中，Cl3为可调电容，适当调节Cl3的值，可以调节低频的谐振频点，如，当Cl3＝3.5pF时，低频谐振在800MHz左右，可以很好地覆盖698-894MHz；当Cl3＝2.7pF，低频谐振在900MHz左右，可以很好地覆盖800-960MHZ，从而可以拓宽天线低频带宽，而高频变化不大。
本发明实施例中，为了满足频段的需求，还可以适当调节第一馈电点21、第二馈电点31的位置。另外，通过适当调节接地点的位置也可以进一步优化天线的性能，如：改变第一接地元件61和第二接地元件62的位置还可以优化天线高、低频带宽和谐振。
图4为本发明实施例的回波损耗曲线图，如图4所示，从图中可以看到引入两路信号馈电，分别通过两个新型的馈电匹配网络馈入天线辐射单元，通过简易的调谐使得天线具有两个谐振频段，拓宽了天线的带宽，可以很好地覆盖整个长期演进(LTE，Long Term Evolution)工作频段，即698-960MHz和1710-2690MHz，且两通带内回波损耗均小于-6dB，两通带的隔离度较高，满足了移动通信中宽频4G手机天线的技术要求，相比现有其他金属后壳手机天线实现形式，本发明实施例提出的方案具有设计简单易行、无需额外的开关调谐、同时天线带宽较宽等优点，可以很好地应用于当前全金属手机天线的设计当中。
本发明实施例的基于金属后壳的双馈可调谐终端天线，可设置在各种移动终端中。移动终端可以以各种形式来实施。例如，本发明实施例中描述的终端可以包括诸如移动电话、智能电话、数字广播接收器、个人数字助理(PDA，Personal Digital Assistant)、平板电脑(PAD)、便携式多媒体 播放器(PMP，Portable Media Player)、导航装置等等的移动终端。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，如，接地点的个数还可以是两个或四个等，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
工业实用性
本发明实施例的技术方案，将基于金属后壳的天线辐射单元和两路馈电匹配网络结合，采用双信号馈电形式，通过两个信号馈电端口引入，经两路馈电匹配网络由对应的馈电点馈入天线辐射单元，实现天线带宽为698-960MHz，1710-2690MHz的工作频段。其中低频698-960MHz是通过采用简易的调谐形式实现，进一步拓宽了频带宽度，满足了目前终端的4G多频段标准要求。并且，上述技术方案，仅利用金属后壳和匹配网络，占用空间较小，同时，没有额外的天线支节及调谐开关，节省了成本，设计简单易行，可以很好地应用于基于金属后壳的终端天线设计中。

Claims (10)

  1. 一种基于金属后壳的双馈可调谐终端天线，所述天线包括：
    主板PCB；
    金属后壳，所述金属后壳上设置有两条缝隙，所述两条缝隙将所述金属后壳隔开为三部分，所述金属后壳的其中一部分作为天线辐射单元；
    接地元件，所述接地元件与所述金属后壳连接；
    两路馈电匹配网络以及对应的两个馈电点，所述两路馈电匹配网络经对应的所述两个馈电点馈入所述天线辐射单元。
  2. 根据权利要求1所述的基于金属后壳的双馈可调谐终端天线，其中，所述PCB板包括介质基板及表面铺铜区金属地。
  3. 根据权利要求2所述的基于金属后壳的双馈可调谐终端天线，其中，所述金属后壳上设置有两条缝隙，所述两条缝隙将所述金属后壳隔开为三部分，所述金属后壳的其中一部分作为天线辐射单元，为：
    所述金属后壳被上下对称等宽的两条缝隙隔开，分成为以下三部分：底部金属后壳、中部金属后壳、顶部金属后壳；
    其中，所述底部金属后壳作为天线辐射单元，所述天线辐射单元位于所述PCB板的净空区上方。
  4. 根据权利要求3所述的基于金属后壳的双馈可调谐终端天线，其中，所述接地元件连接所述中部金属后壳与所述PCB板的金属地。
  5. 根据权利要求3所述的基于金属后壳的双馈可调谐终端天线，其中，所述上下对称等宽的两条缝隙的宽度的范围为1mm至2mm，所述缝隙内通过注塑将三部分金属后壳连接。
  6. 根据权利要求3所述的基于金属后壳的双馈可调谐终端天线，其中，所述两路馈电匹配网络经对应的所述两个馈电点馈入所述天线辐射单元，为：
    所述两路馈电匹配网络经对应的所述两个馈电点馈入所述底部金属后壳。
  7. 根据权利要求3所述的基于金属后壳的双馈可调谐终端天线，其中，
    所述两路馈电匹配网络均位于所述PCB板的介质基板上；所述两路馈电匹配网络均由电感、电容或可调电容组成；其中，所述两路馈电匹配网络中的第一馈电匹配网络工作于高频工作频段；所述两路馈电匹配网络中的第二馈电匹配网络包括可调电容，所述可调电容用于调谐天线的低频工作频段；所述两路馈电匹配网络分别由所述PCB板上的两个信号馈电端口馈入。
  8. 根据权利要求3所述的基于金属后壳的双馈可调谐终端天线，其中，所述两路馈电匹配网络经对应的所述两个馈电点馈入所述天线辐射单元，为：
    两路信号分别通过所述两路馈电匹配网络，经所述两个馈电点对所述底部金属后壳馈电，使得所述底部金属后壳形成天线辐射单元。
  9. 根据权利要求3所述的基于金属后壳的双馈可调谐终端天线，其中，
    所述底部金属后壳的下方设置有通用串行总线USB和净空区；其中，其中，所述USB与所述PCB板的金属地相连；所述两路馈电匹配网络以及对应的两个馈电点分别位于所述USB的左右两侧。
  10. 根据权利要求9所述的基于金属后壳的双馈可调谐终端天线，其中，所述两个馈电点中的第一馈电点距离所述USB中心线为13mm至15mm，所述两个馈电点中的第二馈电点距离所述USB中心线为9mm至11mm。
PCT/CN2016/083152 2016-03-29 2016-05-24 一种基于金属后壳的双馈可调谐终端天线 WO2017166407A1 (zh)

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