一種用于金屬邊框手機(jī)的WiFi天線的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于金屬邊框手機(jī)的WiFi天線，包括手機(jī)的金屬邊框，50Ω的微帶饋線、金屬條帶以及位于手機(jī)機(jī)身中間層的金屬隔板；所述金屬邊框設(shè)有窄縫，所述金屬條帶的一端與所述50Ω的微帶饋線連接、另一端在靠近所述金屬邊框窄縫處與所述金屬邊框連接，所述金屬邊框與所述金屬隔板電氣相連。本實(shí)用新型天線合理利用了手機(jī)金屬邊框，將其作為天線輻射單元的一部分，并在金屬邊框上增加窄縫控制輻射電流在金屬邊框上的分布，設(shè)置金屬條帶、金屬邊框和接地點(diǎn)以控制天線的電流路徑，改變天線的輻射電場分布，從而達(dá)到了手機(jī)天線要求的工作頻帶和帶寬要求。
【專利說明】一種用于金屬邊框手機(jī)的WiFi天線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及移動(dòng)通信終端天線，特別是一種用于金屬邊框手機(jī)的WiFi天線。

【背景技術(shù)】
[0002]由于具備時(shí)尚性、便攜性，以及功能越來越全面等特性，手機(jī)已成為全球最大類的個(gè)人電子消費(fèi)產(chǎn)品。用來收發(fā)無線電波的天線，無疑是無線通訊中十分重要的元件之一，天線性能直接影響無線通信系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。隨著3G/4G技術(shù)的成熟及智能手機(jī)的普及，手機(jī)已經(jīng)由最初只具備基本通話功能，發(fā)展到目前具備藍(lán)牙、GPS、手機(jī)電視以及WiFi等多種功能。為適應(yīng)多功能的需求，相應(yīng)地，手機(jī)除了需要配置一個(gè)主天線外，還需要配置具備藍(lán)牙、WiF1、GPS、手機(jī)電視、收音機(jī)等功能的多個(gè)天線。
[0003]WiFi技術(shù)是一種能夠?qū)€(gè)人電腦、手持設(shè)備(如PDA、智能手機(jī))等終端以無線方式互相連接的技術(shù)，是目前應(yīng)用最為普遍的一種短程無線傳輸技術(shù)?；?02.11η標(biāo)準(zhǔn)的WiFi有2.4GHz和5.8GHz兩個(gè)工作頻段，分別對應(yīng)20MHz和40MHz的帶寬。這兩個(gè)工作頻段都屬于ISM (Industrial Scientific Medical)頻段，屬于免牌照頻段，即不需要授權(quán)即可使用。目前，大部分國家使用的是WiFi2.4GHz頻段。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的爆發(fā)，大容量視頻及文件傳輸?shù)男枨笕找嬖黾?，WiFi成為了最重要的數(shù)據(jù)流量承載方式。目前，國內(nèi)三大運(yùn)營商都對WiFi業(yè)務(wù)青睞有加，在WiFi的運(yùn)營中投入了大量的人力財(cái)力。由于受到天線尺寸和手機(jī)的尺寸、材料以及外形封裝等的限制，目前設(shè)計(jì)的天線多為頻率固定不可調(diào)、方向圖背瓣(朝向人體)較大的天線。如何在有限的空間里設(shè)計(jì)出頻率可調(diào)，輻射方向圖集中于手機(jī)正向、背瓣輻射小的天線成為了當(dāng)今手機(jī)天線的發(fā)展方向。一方面，由于手機(jī)的中間區(qū)域都被顯示屏、電池、電路板及其它元部件占據(jù)，所以設(shè)計(jì)手機(jī)時(shí)基本上都是把天線布置在手機(jī)的外緣附近，以使天線能更好地接收外部信號或向外輻射信號，另一方面，多功能、大屏幕、輕薄化的趨勢以及元部件、外形封裝等方面的限制，給手機(jī)天線留下的空間也越來越小。在過去，這種布置在手機(jī)外圍周邊的各種形式的天線還可以滿足實(shí)際應(yīng)用的需要，技術(shù)改進(jìn)主要的集中在制造工藝上，以降低單天線成本、提高批量生產(chǎn)效率和合格率。如今金屬邊框手機(jī)的流行，使得過去的各種手機(jī)天線都面臨著一個(gè)共同的難題，即靠近天線的金屬邊框，對天線性能的影響極大，更使天線的設(shè)計(jì)難上加難。
[0004]如何在有限的空間里設(shè)計(jì)出頻率可調(diào)，輻射方向圖集中于所需要的輻射方向且背瓣輻射小的天線成為了當(dāng)今手機(jī)天線的發(fā)展方向。特別是現(xiàn)在市場上流行的帶有金屬邊框的手機(jī)，如何克服金屬邊框?qū)κ謾C(jī)內(nèi)置天線性能的不利影響，保持優(yōu)良的天線性能成為了手機(jī)天線設(shè)計(jì)的一大難題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:針對【背景技術(shù)】中的問題，本發(fā)明提出一種合理利用手機(jī)金屬邊框結(jié)構(gòu)的手機(jī)內(nèi)置WiFi天線，制造工藝簡單、安裝簡便，能適應(yīng)金屬邊框手機(jī)的應(yīng)用且性能優(yōu)越。
[0006]技術(shù)方案:為解決上述問題，本發(fā)明所述的用于金屬邊框手機(jī)的WiFi天線，與手機(jī)的金屬邊框連為一體，主體結(jié)構(gòu)包括手機(jī)的金屬邊框，50 Ω的微帶饋線、金屬條帶以及位于手機(jī)機(jī)身中間層的金屬隔板；所述金屬邊框設(shè)有窄縫，所述金屬條帶的一端與所述50Ω的微帶饋線連接、另一端在靠近所述金屬邊框窄縫處與所述金屬邊框連接，所述金屬邊框與所述金屬隔板電氣相連。本發(fā)明將空間折疊的金屬條帶、金屬邊框及手機(jī)機(jī)身中間的金屬隔板都規(guī)劃為天線輻射單元的一部分，這樣不僅合理利用了手機(jī)的這種金屬封裝結(jié)構(gòu)，也為天線的設(shè)計(jì)爭取了一定的空間尺寸和設(shè)計(jì)布局的靈活度。手機(jī)的金屬邊框靠近頂部一端被截去一段，形成了一個(gè)窄縫，從而改變電流的走向，便于天線參數(shù)的調(diào)節(jié)。
[0007]所述50Ω的微帶饋線平行于所述金屬邊框設(shè)置，所述金屬條帶分四段設(shè)置，第一段垂直于所述50 Ω的微帶饋線，第二段、第三段、第四段朝所述金屬邊框的窄縫方向折疊設(shè)置。所述金屬條帶第一段與第二段之間形成垂直夾角，第二段與第三段之間形成垂直夾角，第三段與第四段之間形成直角。
[0008]所述金屬隔板上開有矩形窗口，矩形窗口處于所述金屬條帶的正下方。金屬隔板在靠近天線輻射單元中金屬條帶的正下方被挖去一個(gè)矩形窗口形成凈空區(qū)域，該設(shè)計(jì)在利于指標(biāo)實(shí)現(xiàn)的同時(shí)，也可控制輻射方向圖朝著所需要的方向，不僅不用額外增加PCB的制作成本，而且還節(jié)省了單獨(dú)制作WiFi天線并進(jìn)行裝配的成本，在充分利用手機(jī)內(nèi)部有限空間的同時(shí)，達(dá)到了合理布置手機(jī)WiFi天線的目的。
[0009]所述金屬隔板上靠近所述金屬條帶的一側(cè)上設(shè)有金屬柱，通過金屬柱與手機(jī)主板的地電氣連接。在金屬隔板上設(shè)置金屬柱，通過該金屬柱與手機(jī)主板的地連接構(gòu)成天線電流回路。
[0010]本發(fā)明通過調(diào)節(jié)矩形窗口、金屬條帶的長度、寬度以及金屬邊框上窄縫的大小、位置來控制天線單元的表面電流路徑和改變天線的電場分布，從而達(dá)到了手機(jī)WiFi天線要求的工作頻帶和帶寬要求。優(yōu)選地，所述金屬條帶的第一段長度為1.8mm，第二段長度為
1.1mm，第三段長度為13mm，第四段長度為2.06mm ;所述金屬條帶的寬度為1mm。所述50 Ω的微帶饋線長為13_、寬為1_。所述金屬隔板的矩形窗口平行于所述金屬邊框的一邊長度為15_。所述金屬柱與所述金屬邊框之間的距離為4.4mmο所述窄縫寬度為1_，所述窄縫距離所述金屬邊框較近端面的距離為4mm。按照如上數(shù)據(jù)設(shè)置金屬條帶的尺寸、50 Ω的微帶饋線的尺寸，矩形窗口的尺寸，金屬柱的位置，窄縫的尺寸能獲得理想的WiFi天線頻段、帶寬要求和穩(wěn)定的增益。
[0011]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，能獲得指定的WiFi天線頻段、帶寬要求和穩(wěn)定的增益。具體優(yōu)點(diǎn)在于:
[0012]1.本發(fā)明天線合理利用了如今市場上流行的手機(jī)帶有金屬邊框的結(jié)構(gòu)，克服了金屬邊框?qū)μ炀€性能有嚴(yán)重影響這一缺點(diǎn)，使其成為天線的一部分而實(shí)現(xiàn)輻射，并在金屬邊框上增加窄縫控制輻射電流在金屬邊框上的分布；設(shè)置金屬條帶、金屬邊框和接地點(diǎn)以控制天線的電流路徑，在折疊的金屬條帶下方的金屬隔板上開矩形窗口，以改變天線的輻射電場分布，從而達(dá)到了手機(jī)天線要求的工作頻帶和帶寬要求，在盡量遵從手機(jī)外形的同時(shí)還具有優(yōu)良的天線性能。
[0013]2.本發(fā)明天線將金屬邊框納入天線輻射部分的同時(shí)還給天線增加了足夠的設(shè)計(jì)空間和靈活性，天線結(jié)構(gòu)便于調(diào)整，只要適當(dāng)調(diào)節(jié)金屬條帶的大小、形狀、50 Ω的微帶饋線的尺寸，矩形窗口的尺寸，金屬柱的位置及手機(jī)金屬邊框上截縫的位置和尺寸就可以達(dá)到理想的設(shè)計(jì)指標(biāo)，諧振頻率調(diào)節(jié)方便，具有立體結(jié)構(gòu)，充分利用了三維空間，易于制造和集成。
[0014]3.本發(fā)明天線通過在金屬隔板上開有矩形窗口，同時(shí)通過調(diào)整空間金屬條帶可以控制主要輻射方向使輻射方向圖背瓣很小，克服了一般天線背瓣較大的缺點(diǎn)，主要輻射方向?yàn)槭謾C(jī)正面的前上方和左上方，符合手機(jī)正常使用的位置狀態(tài)，非常利于接收/發(fā)射信號。
[0015]4.本發(fā)明天線工藝簡單，天線不用塑料支架支撐，不需要采用蝕刻或鐳雕等特別工藝。
[0016]5.本發(fā)明天線主體由50 Ω的微帶饋線、金屬條帶、金屬隔板和手機(jī)本身的金屬邊框構(gòu)成，結(jié)構(gòu)簡單、輕薄小巧，便于制造和安置，制造成本低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是實(shí)施例天線的電壓駐波比測試圖；
[0019]圖3是實(shí)施例天線的工作頻點(diǎn)處水平面輻射方向圖；
[0020]圖4是實(shí)施例天線的工作頻點(diǎn)處垂直面輻射方向圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面通過附圖對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。
[0022]實(shí)施例1:如圖1所示的用于金屬邊框手機(jī)的WiFi天線，安置在手機(jī)正面左上角的部位，與手機(jī)的金屬邊框3連為一體，包括一段50 Ω的微帶饋線1，50Ω的微帶饋線1長13mm,寬為1_，通過一段空間折疊的金屬條帶2連接到金屬邊框3上，金屬條帶2的分為四段，四段尺寸分別為Ll=2.06mm、L2=13mm、L3=l.1mm、L4=l.8mm，金屬條帶2寬度為1mm，金屬邊框3與手機(jī)中間層的金屬隔板5電氣相連。金屬隔板5開有矩形窗口 7 (其平行于帶有窄縫4邊框一邊的長度是15_)形成一塊凈空區(qū)域，金屬條帶2和50 Ω的微帶饋線1位于凈空區(qū)域；金屬邊框3左上端被切去一段，形成了一個(gè)長條形的窄縫4，該窄縫4寬度Wl=lmm,離手機(jī)頂部的距離D2=4mm，用以控制天線上電流的走向，金屬條帶2朝向窄縫4方向折疊兩次在靠近窄縫4處與金屬邊框3連接。金屬隔板5上設(shè)有金屬柱6，金屬柱6中心離側(cè)金屬邊框3的距離Dl=4.4_，通過金屬柱6與手機(jī)主板8的地電氣連通，激勵(lì)加在50 Ω的微帶饋線1和手機(jī)主板之間給整付天線提供饋電。
[0023]本發(fā)明提供了一種能在金屬邊框圍繞環(huán)境下工作的手機(jī)WiFi天線，與手機(jī)的金屬邊框3連為一體。本天線的主旨是將作為天線主體的空間折疊金屬條帶2、金屬邊框3及手機(jī)機(jī)身中間的金屬隔板5都規(guī)劃為天線輻射單元的一部分，這樣不僅合理利用了手機(jī)的這種金屬封裝結(jié)構(gòu)，也為天線的設(shè)計(jì)爭取了一定的空間尺寸和設(shè)計(jì)布局的靈活度。另外，手機(jī)的金屬邊框3頂部被截去一段，形成了一個(gè)長條截縫4，從而改變電流的走向，便于天線參數(shù)的調(diào)節(jié)。機(jī)身中間的金屬隔板5在靠近天線輻射單元中金屬條帶2的正下方被挖去一個(gè)矩形槽7，該設(shè)計(jì)在利于指標(biāo)實(shí)現(xiàn)的同時(shí)，也可控制輻射方向圖朝著所需要的方向，在金屬隔板5上設(shè)置有小的金屬柱6，通過該金屬柱6與手機(jī)主板8的地連接構(gòu)成天線電流回路本發(fā)明天線通過調(diào)節(jié)金屬條帶2形狀、大小和金屬邊框上窄縫4的大小、位置來控制天線單元的表面電流路徑和改變天線的電場分布，從而達(dá)到了手機(jī)WiFi天線要求的工作頻帶和帶寬要求。
[0024]手機(jī)WiFi天線設(shè)置在金屬隔板開口形成的凈空區(qū)域，不僅不用額外增加PCB的制作成本，而且還節(jié)省了單獨(dú)制作WiFi天線并進(jìn)行裝配的成本，在充分利用手機(jī)內(nèi)部有限空間的同時(shí)，達(dá)到了合理布置手機(jī)WiFi天線的目的。
[0025]經(jīng)過測試，本發(fā)明在WiFi2.4-2.5GHz頻段具有良好的阻抗匹配特性，其回波損耗VSWR〈2時(shí)的頻段為2.37-2.58GHz，回波損耗VSWR〈3時(shí)的頻段為2.31-2.68GHz，帶寬達(dá)370MHz，相對帶寬達(dá)到14.8%，在實(shí)際的手機(jī)環(huán)境測試的本發(fā)明天線的駐波圖見圖2。工作頻帶的增益典型值為1.62dB。圖3、圖4為實(shí)施例天線實(shí)測的輻射方向圖。
[0026]如上所述，盡管參照特定的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)表示和表述了本發(fā)明，但其不得解釋為對本發(fā)明自身的限制。在不脫離所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍前提下，可對其在形式上和細(xì)節(jié)上作出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種用于金屬邊框手機(jī)的WiFi天線，其特征在于:包括手機(jī)的金屬邊框(3)，50 Ω的微帶饋線(1)、金屬條帶(2)以及位于手機(jī)機(jī)身中間層的金屬隔板(5);所述金屬邊框(3)設(shè)有窄縫(4)，所述金屬條帶(2)的一端與所述50 Ω的微帶饋線(I)連接、另一端在靠近所述金屬邊框(3)窄縫(4)處與所述金屬邊框(3)連接，所述金屬邊框(3)與所述金屬隔板(5)電氣相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于金屬邊框手機(jī)的WiFi天線，其特征在于:所述50Ω的微帶饋線(I)平行于所述金屬邊框(3 )設(shè)置，所述金屬條帶(2 )分四段設(shè)置，第一段垂直于所述50Ω的微帶饋線(1)，第二段、第三段、第四段朝所述金屬邊框(3)的窄縫(4)方向折疊設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于金屬邊框手機(jī)的WiFi天線，其特征在于:所述金屬條帶(2)第一段與第二段之間形成垂直夾角，第二段與第三段之間形成垂直夾角，第三段與第四段之間形成直角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于金屬邊框手機(jī)的WiFi天線，其特征在于:所述金屬隔板(5)上開有矩形窗口(7)，矩形窗口(7)處于所述金屬條帶(2)的正下方。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于金屬邊框手機(jī)的WiFi天線，其特征在于:所述金屬隔板(5)上靠近所述金屬條帶(2)的一側(cè)設(shè)有金屬柱(6)，通過金屬柱(6)與手機(jī)主板(8)的地電氣連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的用于金屬邊框手機(jī)的WiFi天線，其特征在于:所述金屬條帶(2)的第一段長度為1.8mm，第二段長度為1.1mm，第三段長度為13mm，第四段長度為2.06mm ;所述金屬條帶(2)的寬度為1mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的用于金屬邊框手機(jī)的WiFi天線，其特征在于:所述50 Ω的微帶饋線(I)長為13mm、寬為Imm0
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于金屬邊框手機(jī)的WiFi天線，其特征在于:所述金屬隔板(5)的矩形窗口(7)平行于所述金屬邊框(3)的一邊長度為15_。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于金屬邊框手機(jī)的WiFi天線，其特征在于:所述金屬柱(6)與所述金屬邊框(3)之間的距離為4.4mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、8、9任一所述的用于金屬邊框手機(jī)的WiFi天線，其特征在于:所述窄縫(4)寬度為1mm，所述窄縫(4)距離所述金屬邊框(3)較近端面的距離為4mm ο
【文檔編號】H01Q1/44GK204230427SQ201420771564
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月9日
【發(fā)明者】陳平, 蒯振起, 朱曉維, 張彥, 羅清, 唐小芳, 陸從樂 申請人:南京濠暻通訊科技有限公司