技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于天線技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于具有金屬框結(jié)構(gòu)移動終端的天線系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前的很多移動終端（例如手機(jī)）為了美觀而在機(jī)身四周采用金屬框結(jié)構(gòu)，且金屬框?yàn)榉忾]結(jié)構(gòu)，對內(nèi)部天線性能有較大影響，因此對天線結(jié)構(gòu)的設(shè)計帶來挑戰(zhàn)。此外，目前的移動終端越來越薄，天線空間高度被大大壓縮，且當(dāng)天線下方為金屬框時，天線環(huán)境進(jìn)一步惡化，常規(guī)的PIFA和單極天線無法實(shí)現(xiàn)天線性能。因此有必要針對具有金屬框結(jié)構(gòu)的且天線空間高度較低的移動終端設(shè)計一種全新的天線結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明在移動終端具有封閉金屬框且天線空間高度較低的前提下，提出一種適用于具有金屬框結(jié)構(gòu)的且天線空間高度較低的移動終端的天線結(jié)構(gòu)，且該天線系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)工作頻段為880Mhz-960Mhz以及1710Mhz-2170Mhz，滿足整個頻段的性能需求。本發(fā)明具體的技術(shù)方案如下：

一種適用于具有金屬框結(jié)構(gòu)移動終端的天線系統(tǒng)，該天線結(jié)構(gòu)包括金屬框、PCB板以及天線部分；

金屬框包括邊框和底框，邊框和底框圍成一封閉空間；PCB板設(shè)置在封閉空間內(nèi)；

天線部分包括饋電部分，饋電部分包括饋源、第一地點(diǎn)和饋電走線部分，第一地點(diǎn)設(shè)置在底框上；饋電走線部分設(shè)置在PCB板靠近底框的上方，且與PCB板平行；饋電走線部分包括環(huán)形線路主體和單級分支部分，環(huán)形線路主體包括依次相連的第一線路、第二線路、第三線路、第四線路、第五線路、第六線路、第七線路、第八線路和第九線路，第一線路接入饋源，第九線路接入第一地點(diǎn)，從而形成一環(huán)路；單級分支部分包括第一高頻分支、第二高頻分支、第三高頻分支以及第一低頻分支；第一高頻分支與饋源連接，且位于與第一線路相對應(yīng)的另一端；第二高頻分支的一端分別與第六線路和第七線路連接，第二高頻分支的另一端與第三高頻分支連接；第一低頻分支的一端分別與第八線路和第九線路連接；第三線路和第五線路之間留有第一間隙；

天線部分還包括寄生部分，寄生部分包括第一高頻寄生部分，第一高頻寄生部分與饋電走線部分設(shè)置在同一平面內(nèi)，第一高頻寄生部分靠近底框的一端與邊框的連接處，且與第六線路的位置相對應(yīng)；第一高頻寄生部分包括依次相連的第二地點(diǎn)、第一高頻寄生分支、第二高頻寄生分支和第三高頻寄生分支。

作為優(yōu)化方案，金屬框包裹在移動終端的四周；邊框與移動終端的兩側(cè)及頂部相對應(yīng)，底框與移動終端的底部相對應(yīng)。

作為優(yōu)化方案，第一高頻分支以及第一線路分別與第三線路之間留有第二間隙，第一線路和第六線路之間留有第三間隙，第一高頻分支以及第一線路分別與第一低頻分支之間留有第四間隙。

作為優(yōu)化方案，寄生部分還包括第二高頻寄生部分，第二高頻寄生部分與饋電走線部分設(shè)置在同一平面內(nèi)，第二高頻寄生部分靠近底框的另一端與邊框的連接處，且與第一低頻分支的位置相對應(yīng)；第二高頻寄生部分包括依次相連的第三地點(diǎn)、第四高頻寄生分支、第五高頻寄生分支和第六高頻寄生分支。

作為優(yōu)化方案，環(huán)形線路主體設(shè)有若干個線路支臂，線路支臂用于產(chǎn)生額外的耦合從而增加帶寬。

作為優(yōu)化方案，饋源連接設(shè)有一低頻切換電路，低頻切換電路設(shè)置在PCB板內(nèi)，用于實(shí)現(xiàn)多個低頻頻段間的切換；低頻切換電路包括射頻開關(guān)和匹配電路。

作為優(yōu)化方案，射頻開關(guān)為多路切換開關(guān)。

作為優(yōu)化方案，第九線路通過PCB板銜接的方式與第一地點(diǎn)連接；第九線路與PCB板的連接方式以及第一地點(diǎn)與PCB板的連接方式均采用頂針接觸式或者彈片接觸式。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

（1）在移動終端具有封閉金屬框且天線空間高度較低的前提下，本發(fā)明與傳統(tǒng)的單極天線相比，低頻頻段的工作性能具有明顯優(yōu)勢；

（2）在移動終端具有封閉金屬框且天線空間高度較低的前提下，傳統(tǒng)的PIFA天線無法實(shí)現(xiàn)天線功能，效率極低，而本發(fā)明則使天線具有較好的輻射特性；

（3）本發(fā)明的工作頻帶為880Mhz-960Mhz以及1710-2170Mhz，滿足整個頻段的性能需求；通過增加射頻開關(guān)和匹配電路的方案，可以使低頻帶寬覆蓋至704-960Mhz。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的金屬框和PCB板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖一；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖二；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖三；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例1的立體示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例1的回波損耗圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例1的效率示意圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。

上圖中序號為：100-金屬區(qū)域、101-凈空區(qū)域、102-邊框、103-底框、104-喇叭、105-麥克、200-饋源、201-第一地點(diǎn)、202-第一高頻分支、203-第一線路、204-第二線路、205-第三線路、206-第四線路、207-第五線路、208-第六線路、209-第二高頻分支、210-第三高頻分支、211-第七線路、212-第八線路、213-第九線路、214-第一低頻分支、217-第二間隙、218-第一間隙、219-第三間隙、220-第四間隙、221-第五間隙、222-第六間隙、300-第二地點(diǎn)、301-第三地點(diǎn)、302-第一高頻寄生分支、303-第二高頻寄生分支、304-第三高頻寄生分支、305-第一寄生間隙、306-第四高頻寄生分支、307、第五高頻寄生分支、308-第六高頻寄生分支、309-第二寄生間隙、4-低頻切換電路、400-射頻開關(guān)、401-匹配電路。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖以實(shí)施例的方式詳細(xì)描述本發(fā)明。

實(shí)施例1：

一種適用于具有金屬框結(jié)構(gòu)移動終端的天線系統(tǒng)，適用于具有封閉金屬框結(jié)構(gòu)的且天線空間高度較低的移動終端，該天線結(jié)構(gòu)包括金屬框、PCB板以及天線部分；PCB板即為一般的印刷電路板（Printedcircuitboard）。

如圖1所示，金屬框包括邊框102和底框103，邊框102和底框103圍成一封閉空間；金屬框包裹在移動終端的四周，邊框102與移動終端的兩側(cè)及頂部相對應(yīng)，底框103與移動終端的底部相對應(yīng)。在本實(shí)施例中，以一般手機(jī)為例，一般手機(jī)的尺寸大致為150mm×72mm，因此金屬框圍成的封閉空間設(shè)為長L1×寬W1=150mm×72mm；如圖5所示，金屬框的寬度h2為1.5mm。

如圖1所示，PCB板設(shè)置在封閉空間內(nèi)；PCB板包括金屬區(qū)域100和凈空區(qū)域101，凈空區(qū)域101靠近金屬框的底框103，在本實(shí)施例中，凈空區(qū)域101的寬度L2為8mm。

如圖2~圖5所示，天線部分包括饋電部分，饋電部分包括饋源200、第一地點(diǎn)201和饋電走線部分，第一地點(diǎn)201可以設(shè)置在底框103上的任意位置；饋源200可以設(shè)置在天線部分內(nèi)的任意位置；饋電走線部分設(shè)置在PCB板靠近底框103的上方（在本實(shí)施例中，設(shè)置在PCB板上方高度h1為4mm的平面上），且與PCB板平行，見圖5。饋電走線部分的大部分區(qū)域位于凈空區(qū)域101的上方，也有部分區(qū)域分別位于金屬區(qū)域100和金屬框的上方。

饋電走線部分包括環(huán)形線路主體和單級分支部分，環(huán)形線路主體包括依次相連的第一線路203、第二線路204、第三線路205、第四線路206、第五線路207、第六線路208、第七線路211、第八線路212和第九線路213，第一線路203接入饋源200，第九線路213接入第一地點(diǎn)201，從而形成一環(huán)路；本發(fā)明不對環(huán)形線路主體的走線方式進(jìn)行限制，環(huán)形線路主體的走線方式可以如圖2~圖5所示，但不限于此。單級分支部分包括第一高頻分支202、第二高頻分支209、第三高頻分支210以及第一低頻分支214；第一高頻分支202與饋源200連接，且位于與第一線路203相對應(yīng)的另一端；第二高頻分支209的一端分別與第六線路208和第七線路211連接，第二高頻分支209的另一端與第三高頻分支210連接；第一低頻分支214的一端分別與第八線路212和第九線路213連接；本發(fā)明不對單級分支部分的走線方式進(jìn)行限制，單級分支部分的走線方式可以如圖2~圖5所示，但不限于此。

天線部分還包括寄生部分，寄生部分包括第一高頻寄生部分，第一高頻寄生部分與饋電走線部分設(shè)置在同一平面內(nèi)，第一高頻寄生部分靠近底框103的一端與邊框102的連接處，且與第六線路208的位置相對應(yīng)；第一高頻寄生部分包括依次相連的第二地點(diǎn)300、第一高頻寄生分支302、第二高頻寄生分支303和第三高頻寄生分支304。

寄生部分還包括第二高頻寄生部分，第二高頻寄生部分與饋電走線部分設(shè)置在同一平面內(nèi)，第二高頻寄生部分靠近底框103的另一端與邊框102的連接處，且與第一低頻分支214的位置相對應(yīng)；第二高頻寄生部分包括依次相連的第三地點(diǎn)301、第四高頻寄生分支306、第五高頻寄生分支307和第六高頻寄生分支308。

第一高頻寄生部分用于產(chǎn)生1710-2170Mhz的第一高頻諧振，饋源200、第一地點(diǎn)201和環(huán)形線路主體組成的環(huán)路產(chǎn)生1710-2170Mhz的第二高頻諧振，第二高頻寄生部分用于產(chǎn)生1710-2170Mhz的第三高頻諧振，從而實(shí)現(xiàn)高頻的寬頻和多諧振。若第一高頻寄生部分產(chǎn)生的第一高頻諧振和環(huán)路產(chǎn)生的第二高頻諧振已滿足需求，則不需要加設(shè)第二高頻寄生部分。880Mhz-960Mhz的低頻諧振主要由環(huán)路走線再加上第一低頻分支214產(chǎn)生。

第一高頻分支202可以適當(dāng)調(diào)整高頻的諧振的深度，第二高頻分支209、第三高頻分支210可以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整高頻的諧振頻偏。第三線路205和第五線路207之間留有第一間隙218，第一間隙218對產(chǎn)生高頻的諧振非常重要，沒有此縫隙，高頻在所需頻段內(nèi)沒有諧振。第一高頻分支202以及第一線路203分別與第三線路205之間留有第二間隙217，第一線路203和第六線路208之間留有第三間隙219，第一高頻分支202以及第一線路203分別與第一低頻分支214之間留有第四間隙220；第二間隙217、第三間隙219和第四間隙220用來微調(diào)高頻的諧振帶寬和深度，縫隙越窄，高頻諧振越深，帶寬越窄。第二高頻分支209和第七線路211之間留有第五間隙221，用于增加第二高頻分支209和第三高頻分支210的走線長度，調(diào)整高頻的諧振頻偏。第九線路213和第一低頻分支214之間留有第六間隙222，用于增加第一低頻分支214的走線長度，微調(diào)低頻的諧振長度。第一高頻寄生分支302和第三高頻寄生分支304之間留有第一寄生間隙305，用于通過割槽，調(diào)整寄生走線的長度，從而調(diào)試寄生的諧振頻率。第四高頻寄生分支306和第六高頻寄生分支308之間留有第二寄生間隙309，用于通過割槽，調(diào)整寄生走線的長度，從而調(diào)試寄生的諧振頻率。

在本實(shí)施例中，如圖2所示，天線布線面積較小，有足夠的剩余空間用于布置喇叭104和麥克105，在實(shí)現(xiàn)天線性能的同時，也不影響移動終端內(nèi)的其他元件的布置。

本實(shí)施例的天線性能以及效率如圖6和圖7所示。如圖6所示，880-960Mhz、1710-2170Mhz各個頻段的回波損耗（S11）性能如表1所示：

表1：回波損耗（S11）性能

頻率（Mhz）88096017102170回波損耗（dB）-6-6-7.6-10

如圖7所示，880-960Mhz、1710-2170Mhz2各個頻段的效率如表2所示：

表2：平均效率

頻率（Mhz）880-9601710-2170平均效率32%42%

傳統(tǒng)PIFA天線的低頻性能較差，平均效率只有百分之十幾，與傳統(tǒng)PIFA天線相比，本發(fā)明的低頻平均效率大大提高了。

實(shí)施例2：

如圖8所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于：饋源200連接設(shè)有一低頻切換電路4，低頻切換電路4設(shè)置在PCB板內(nèi)，用于實(shí)現(xiàn)多個低頻頻段間的切換；低頻切換電路4包括射頻開關(guān)400和匹配電路401。在本實(shí)施例中，射頻開關(guān)400為多路切換開關(guān)，信號從射頻開關(guān)400輸入，通過射頻開關(guān)400選擇匹配電路401中不同的通路，實(shí)現(xiàn)低頻在多個頻帶間的切換。在本實(shí)施例中，匹配電路401設(shè)有四條支路；每條支路上均設(shè)有匹配元件，分別為RF1、RF2、RF3和RF4；匹配元件可以由電感、電阻等元器件組成，用于實(shí)現(xiàn)頻率的偏移。在本實(shí)施例中匹配元件RF1、RF2、RF3和RF4分別用于實(shí)現(xiàn)不同的頻率偏移，從而實(shí)現(xiàn)多頻的覆蓋。在本實(shí)施例中，低頻切換電路4可以實(shí)現(xiàn)天線在704-960Mhz范圍內(nèi)的多頻覆蓋。本實(shí)施例的其他技術(shù)特征均與實(shí)施例1相同，在此不在贅述。

實(shí)施例3：

本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于：本實(shí)施例的寄生部分不包括第二高頻寄生部分。本實(shí)施例適用于第一高頻寄生部分產(chǎn)生的第一高頻諧振和環(huán)路產(chǎn)生的第二高頻諧振已滿足需求的情況。本實(shí)施例的其他技術(shù)特征均與實(shí)施例1相同，在此不在贅述。

實(shí)施例4：

本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于：環(huán)形線路主體設(shè)有若干個線路支臂，線路支臂用產(chǎn)生額外的耦合從而增加帶寬。然而增設(shè)的線路支臂的數(shù)量不限于此，可根據(jù)需要增設(shè)多個線路支臂。本實(shí)施例的其他技術(shù)特征均與實(shí)施例1相同，在此不在贅述。

實(shí)施例5：

本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于：第九線路213通過PCB板銜接的方式與第一地點(diǎn)201連接；在本實(shí)施例中，第九線路213與PCB板通過一頂針連接，第一地點(diǎn)201與PCB板通過一彈片連接；第九線路213與PCB板的連接方式以及第一地點(diǎn)201與PCB板的連接方式不限于此，均可采用頂針接觸式或者彈片接觸式。本實(shí)施例的其他技術(shù)特征均與實(shí)施例1相同，在此不在贅述。

以上公開的僅為本技術(shù)的幾個具體實(shí)施例，但本技術(shù)并非局限于此任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化，都應(yīng)落在本技術(shù)的保護(hù)范圍內(nèi)。