專利名稱：一種提高移動通信天線效率的方法及移動通信終端的制作方法
一種提高移動通信天線效率的方法及移動通信終端技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于移動通信技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是涉及一種為提高移動通信天線的輻射效率而提出的處理方法以及采用所述方法設(shè)計的移動通信終端。
背景技術(shù)：
自從2010年1月份，蘋果發(fā)布iPAD開始，平板電腦這種大屏幕、娛樂多功能、移動互聯(lián)的掌上設(shè)備逐漸被市場所接受，發(fā)展并最終成為了目前娛樂設(shè)備的新潮流。與手機和筆記本電腦兩種主流移動設(shè)備相比，平板電腦擁有傳統(tǒng)電腦的大部分功能，支持手寫輸入、 支持顯示輸出、具備數(shù)據(jù)處理、圖形處理能力，且體積重量較小，移動性強，方便隨身攜帶， 可長時間手持使用。平板電腦擁有Edge/3G/4G/WiFi等無線網(wǎng)絡(luò)模塊，可以在覆蓋上述信號的區(qū)域內(nèi)進行無線網(wǎng)絡(luò)連接，實現(xiàn)網(wǎng)頁瀏覽、互動交流、下載上傳等互聯(lián)網(wǎng)功能。
隨著平板電腦技術(shù)的快速發(fā)展，產(chǎn)品的外形也逐漸向輕薄化方向發(fā)展，并且為了追求高品質(zhì)的外觀和觸感，金屬外殼被廣泛使用。金屬外殼的大面積使用在給消費者帶來外觀新穎感受的同時，也給平板電腦的天線設(shè)計帶來了很大的困擾。由于天線要實現(xiàn)其方向、效率和增益，必須要有一定的參考地平面長度、天線高度、走線面積和金屬避讓，這些都是要在平板電腦設(shè)計時需要重點考慮的。而且，隨著TD/GSM、EVDO、WCDMA、EDGE等無線模塊在平板電腦中的集中使用，如何實現(xiàn)多頻段天線并存，且保證天線的無線接收和發(fā)射性能， 提高天線的輻射帶寬和效率，便成為目前各平板電腦生產(chǎn)廠家急需解決的一項主要問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對目前移動通信終端內(nèi)部的天線環(huán)境，提出了一種提高移動通信天線效率的方法，通過更改天線周邊金屬器件所形成的閉合環(huán)路的尺寸或者改變孤立金屬器件的尺寸，來改善天線的輻射帶寬，提高天線的輻射效率，并最終達到滿足天線性能的設(shè)計要求。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)
一種提高移動通信天線效率的方法，在所述移動通信天線的周圍布設(shè)有金屬器件，將所述移動通信天線所接收的無線電信號的波長范圍用λ表示；
若布設(shè)在所述移動通信天線周圍的金屬器件形成閉合環(huán)路，且該閉合環(huán)路的周長落入所述λ、^或者4的范圍內(nèi)，則更改所述閉合環(huán)路的周長，使該周長避開所述λ、委和4 2 42 4的范圍；
若布設(shè)在所述移動通信天線周圍的金屬器件為孤立金屬器件，且該孤立金屬器件的尺寸落入所述λ、|或者*的范圍內(nèi)，則更改所述孤立金屬器件形成等效天線的尺寸，使該尺寸避開所述λ、^!和^的范圍。 2 4
其中，當布設(shè)在所述移動通信天線周圍的金屬器件形成閉合環(huán)路時，采用金屬連接件連接在所述的閉合環(huán)路中，將閉合環(huán)路分成兩部分，一部分靠近移動通信天線，一部分
遠離移動通信天線，且使靠近移動通信天線的閉合環(huán)路的周長避開所述λ、.和4的范圍。
2 4進一步的，所述金屬器件為移動通信產(chǎn)品中的金屬后蓋或者金屬邊框、以及顯示屏金屬固定支架，所述顯示屏金屬固定支架與金屬后蓋或者金屬邊框在移動通信天線周圍形成閉合環(huán)路。當布設(shè)在所述移動通信天線周圍的金屬器件為孤立金屬器件時，在所述孤立金屬器件與系統(tǒng)地之間連接金屬連接件，以改變孤立金屬器件形成等效天線的尺寸，并使該尺
寸避開所述λ、4和4的范圍。 2 4進一步的，所述孤立金屬器件由移動通信產(chǎn)品內(nèi)部的揚聲器及與其連接的引線構(gòu)成，所述金屬連接件連接在揚聲器的金屬外殼與系統(tǒng)地之間。當然，所述孤立金屬器件也可以是移動通信產(chǎn)品內(nèi)部連接馬達或者聽筒的接地導線，在移動通信產(chǎn)品內(nèi)部的電路板上另外選擇一條系統(tǒng)地線，并通過金屬連接件與所述接
地導線連通，以改變所述接地導線形成等效天線的尺寸，并使該尺寸避開所述λ、|和*的范圍。作為另一種設(shè)計方案，當布設(shè)在所述移動通信天線周圍的金屬器件為孤立金屬器件時，在所述孤立金屬器件上連接金屬連接件，并使所述孤立金屬器件與金屬連接件形成
一條閉合環(huán)路，且所述閉合環(huán)路的周長避開所述λ、.和4的范圍。
2 4優(yōu)選的，所述金屬連接件可以采用導電布或者金屬彈片或者其他具有導電功能的介質(zhì)?；谏鲜鎏岣咭苿油ㄐ盘炀€效率的方法，本發(fā)明還提供了一種采用所述方法設(shè)計的移動通信終端，包括移動通信天線，在所述移動通信天線的周圍布設(shè)有金屬器件，將所述移動通信天線所接收的無線電信號的波長范圍用λ表示；若布設(shè)在所述移動通信天線周圍的金屬器件形成閉合環(huán)路，且該閉合環(huán)路的周長
落入所述λ、^或者4的范圍內(nèi)，則更改所述閉合環(huán)路的周長，使該周長避開所述λ、委和4 2 42 4
的范圍；若布設(shè)在所述移動通信天線周圍的金屬器件為孤立金屬器件，且該孤立金屬器件的尺寸落入所述λ、|或者*的范圍內(nèi)，則更改所述孤立金屬器件形成等效天線的尺寸，使
該尺寸避開所述λ、^!和^的范圍。 2 4進一步的，在所述移動通信終端內(nèi)部還設(shè)置有藍牙天線或者WiFi天線，設(shè)置所述藍牙天線或者WiFi天線與移動通信天線之間的距離，使兩個天線之間的隔離度小于-20dB。優(yōu)選的，所述移動通信終端可以是平板電腦或者手機等。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是本發(fā)明針對移動通信天線周圍布設(shè)的金屬器件，采用更改金屬器件所形成的閉合環(huán)路的周長或者孤立金屬器件的長度的方法，在不影響移動通信天線輻射空間的情況下，減小了移動通信天線與周邊金屬器件的互耦，進而降低了移動通信天線的損耗電阻，提高了移動通信天線的輻射效率，優(yōu)化了移動通信終端的接收和發(fā)射性能。


圖1是改變移動通信天線周邊金屬器件所形成的閉合環(huán)路尺寸的一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖2是未采用圖1所示改進措施之前移動通信天線的駐波比波形圖3是采用圖1所示改進措施后且金屬閉合環(huán)路的周長為^Omm時移動通信天線的駐波比波形圖4是采用圖1所示改進措施后且金屬閉合環(huán)路的周長為310mm時移動通信天線的駐波比波形圖5是改變移動通信天線周邊孤立金屬器件長度的一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行詳細地描述。
天線是無線移動通信系統(tǒng)中的必須并且重要的器件，起到了能量轉(zhuǎn)換的功能，是外部空間電磁波/電磁場與系統(tǒng)內(nèi)部電路聯(lián)系的紐帶和橋梁。目前，平板電腦和手機等移動通信終端受限于所預留的天線空間，常使用的天線多為PIFA天線(即平面倒F天線)或者單極天線，這兩種天線都是平面小型天線。由于在天線的周圍往往布設(shè)有金屬器件，例如平板電腦的金屬邊框、金屬后蓋、安裝顯示屏的金屬支架等，這些金屬器件會吸收空間內(nèi)的電磁波，從而導致天線的輻射效率下降。同時，這些金屬器件也容易引起天線的阻抗失配問題，從而導致部分能量被反射回系統(tǒng)電路，由此也進一步降低了天線的接收和發(fā)射性能。
衡量天線性能的一個重要指標就是效率，對于孤立天線的輻射效率，其定義為輻射功率與天線的輸入功率之比
d = ^= 1汰‘2 = Rr 。Pm 1I {Rr + Rohm,c )/2 (Rr + Rohm,c )
其中，R,+R。tai。為天線的輸入電阻Rin ;Rr為計算天線輻射功率的輻射電阻；R。tai。為天線上損耗的歐姆電阻，即損耗電阻。而天線的輸入阻抗為Zin = I in+jXin，Xin為天線的電抗分量，電抗分量的存在會減少天線從饋線對信號功率的提取，因此，必須使電抗分量盡可能為零，也就是應(yīng)盡可能使天線的輸入阻抗為純電阻。
在天線的實際應(yīng)用環(huán)境中，當在天線附近放置具有金屬材料的物體時，它不僅縮小了天線實際占用的空間，導致帶寬的下降；而且達到一定尺寸的金屬器件也會與天線發(fā)生互耦，吸收天線的輻射功率，增大天線的損耗電阻，造成輻射效率的降低。因此，在天線周圍布設(shè)金屬器件會直接導致天線性能的急劇惡化。
從上述輻射效率的定義公式可和提高輻射效率的途徑不外乎從提高輻射電阻艮和降低損耗電阻R。tai。入手。對于天線周圍的金屬器件，如果僅按照目前的常規(guī)做法，即進行簡單的接地處理，盡管可以減少對于天線的干擾影響，但是也降低了天線的輻射空間，導致天線的帶寬不足，甚至根本無法實現(xiàn)。
本實施例為提高天線的輻射效率，提出從改變天線周圍金屬器件所形成的閉合環(huán)路的尺寸或者孤立金屬器件的長度大小入手，在不影響天線輻射空間的前提下，減少天線與周邊金屬器件的互耦度，進而降低天線的損耗電阻R。tai。，達到提高天線輻射效率的設(shè)計目的。本實施例以平板電腦內(nèi)部的移動通信天線為例，對移動通信天線周邊的金屬環(huán)境進行更改，以提高移動通信天線的輻射效率。在移動通信終端的天線設(shè)計中，經(jīng)常用到的天線有半波振子天線、折合振子天線、 周長和波長相近的環(huán)形天線、1/4波長的單極子天線、以及PIFA等小型天線。當移動通信終端所選用的天線的周圍金屬長度達到該類天線的理論尺寸或者形成與所述天線所要接收的無線電信號波長相近的閉合環(huán)路時，就會對所述天線形成一個強烈的互耦，使得該天線輻射的功率有大部分經(jīng)由這些金屬器件分流，造成天線輻射效率的降低。本實施例所提出的提高天線輻射效率的措施就是避免天線周圍的金屬形成導致在天線的工作頻段上形成諧振的尺寸。首先，針對移動通信天線周邊的金屬器件形成閉合環(huán)路的情況，闡述一下改善天線輻射效率的具體措施。參見圖1所示，在目前的平板電腦產(chǎn)品上大都選用金屬后蓋1或者金屬邊框，以提高產(chǎn)品的整體美觀性和手觸質(zhì)感。在平板電腦內(nèi)部用于安裝IXD顯示屏的顯示屏金屬固定支架2通常需要通過螺絲固定在金屬后蓋1上，由此形成一個金屬閉合環(huán)路，而移動通信天線3恰恰需要布設(shè)在所述金屬閉合環(huán)路內(nèi)或者臨近所述金屬閉合環(huán)路的位置處。若該金屬閉合環(huán)路的周長剛好落入所述移動通信天線3所要收發(fā)的無線電信號的波長范圍內(nèi)(本實施例用λ來表示所述移動通信天線3所要收發(fā)的無線電信號的波長范圍)，或者1/2波長或1/4波長的范圍內(nèi)，則會與移動通信天線3形成一個強烈的互耦，從而嚴重影響移動通信天線3的輻射效率。為了提高移動通信天線3的輻射效率，本實施例更改所述金屬閉合環(huán)路的尺寸，
使其周長避開所述λ、.和4的范圍，從而避免該金屬閉合環(huán)路在移動通信天線3的工作頻
2 4
段上形成諧振，降低其對移動通信天線3收發(fā)性能的影響，實現(xiàn)提高天線3輻射效率的設(shè)計目的。作為一種優(yōu)選的具體實施方案，可以在移動通信天線3周邊金屬器件所形成的閉合環(huán)路中連接一個金屬連接件4，如圖1所示，將金屬閉合環(huán)路分成A、B兩部分閉合環(huán)路。 其中，A部分環(huán)繞在移動通信天線3周邊或者位于臨近移動通信天線3的位置處，B部分遠離移動通信天線3。限制A部分閉合環(huán)路的周長避開所述移動通信天線3所要收發(fā)的無線電信號的波長范圍，以及1/2波長和1/4波長范圍，從而改善移動通信天線3的輻射效率。為了驗證本實施例所提出的改進方案的有效性，本實施例以TD/GSM雙頻段天線為例進行分析說明。表1為TD/GSM雙頻段天線的兩個工作頻段以及對應(yīng)的波長尺寸。
權(quán)利要求
1.一種提高移動通信天線效率的方法，其特征在于在所述移動通信天線的周圍布設(shè)有金屬器件，將所述移動通信天線所接收的無線電信號的波長范圍用 i表示；若布設(shè)在所述移動通信天線周圍的金屬器件形成閉合環(huán)路，且該閉合環(huán)路的周長落入所述 、4或者4的范圍內(nèi)，則更改所述閉合環(huán)路的周長，使該周長避開所述。、4和4的 AZ 4AZ 4范圍；若布設(shè)在所述移動通信天線周圍的金屬器件為孤立金屬器件，且該孤立金屬器件的尺寸落入所述^、#或者 的范圍內(nèi)，則更改所述孤立金屬器件形成等效天線的尺寸，使該 Λ I 4尺寸避開所述。、|和4的范圍。A Z 4
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高移動通信天線效率的方法，其特征在于當布設(shè)在所述移動通信天線周圍的金屬器件形成閉合環(huán)路時，采用金屬連接件連接在所述的閉合環(huán)路中，將閉合環(huán)路分成兩部分，一部分靠近移動通信天線，一部分遠離移動通信天線，且使靠近移動通信天線的閉合環(huán)路的周長避開所述ι、.和§的范圍。Λ I 4
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提高移動通信天線效率的方法，其特征在于所述金屬器件為移動通信產(chǎn)品中的金屬后蓋或者金屬邊框、以及顯示屏金屬固定支架，所述顯示屏金屬固定支架與金屬后蓋或者金屬邊框在移動通信天線周圍形成閉合環(huán)路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高移動通信天線效率的方法，其特征在于當布設(shè)在所述移動通信天線周圍的金屬器件為孤立金屬器件時，在所述孤立金屬器件與系統(tǒng)地之間連接金屬連接件，以改變孤立金屬器件形成等效天線的尺寸，并使該尺寸避開所述、4和IA I 4的范圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的提高移動通信天線效率的方法，其特征在于所述孤立金屬器件由移動通信產(chǎn)品內(nèi)部的揚聲器及與其連接的引線構(gòu)成，所述金屬連接件連接在揚聲器的金屬外殼與系統(tǒng)地之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的提高移動通信天線效率的方法，其特征在于所述孤立金屬器件為移動通信產(chǎn)品內(nèi)部連接馬達或者聽筒的接地導線，在移動通信產(chǎn)品內(nèi)部的電路板上另外選擇一條系統(tǒng)地線，并通過金屬連接件與所述接地導線連通，以改變所述接地導線形成等效天線的尺寸，并使該尺寸避開所述3、吞和f的范圍。A Z 4
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高移動通信天線效率的方法，其特征在于當布設(shè)在所述移動通信天線周圍的金屬器件為孤立金屬器件時，在所述孤立金屬器件上連接金屬連接件，并使所述孤立金屬器件與金屬連接件形成一條閉合環(huán)路，且所述閉合環(huán)路的周長避開所述 、妻和4的范圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7中任一項所述的提高移動通信天線效率的方法，其特征在于 所述金屬連接件為導電布或者金屬彈片。
9.一種移動通信終端，其特征在于采用如權(quán)利要求1至8中任一項權(quán)利要求所述的提高移動通信天線效率的方法。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的移動通信終端，其特征在于在所述移動通信終端內(nèi)部還設(shè)置有藍牙天線或者WiFi天線，設(shè)置所述藍牙天線或者WiFi天線與移動通信天線之間的距離，使兩個天線之間的隔離度小于_20dB。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高移動通信天線效率的方法及移動通信終端，在所述移動通信天線的周圍布設(shè)有金屬器件，將所述移動通信天線所接收的無線電信號的波長范圍用表示；若布設(shè)在所述移動通信天線周圍的金屬器件形成閉合環(huán)路，則更改所述閉合環(huán)路的周長，使該周長避開所述、或者的范圍內(nèi)；若布設(shè)在所述移動通信天線周圍的金屬器件為孤立金屬器件，則更改所述孤立金屬器件形成等效天線的尺寸，使其避開上述范圍，由此在不影響移動通信天線輻射空間的情況下，減小了移動通信天線與周邊金屬器件的互耦，降低了移動通信天線的損耗電阻，提高了移動通信天線的輻射效率，進而優(yōu)化了移動通信終端的接收和發(fā)射性能。
文檔編號H01Q1/22GK102496773SQ20111033791
公開日2012年6月13日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者張波, 王國濤, 褚宏資, 高一倫 申請人:青島海信移動通信技術(shù)股份有限公司