本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，具體而言，涉及一種天線及用戶設(shè)備。

背景技術(shù)：

人們?cè)陉P(guān)注手機(jī)的性能及質(zhì)量的同時(shí)，對(duì)外觀與質(zhì)感的要求越來(lái)越苛刻，其中超薄、金屬邊框手機(jī)在目前市場(chǎng)越來(lái)越受到消費(fèi)者喜愛(ài)，特別是目前的第四代移動(dòng)通信(4G)手機(jī)，但在有金屬邊框的情況下，電磁波難以有效地輻射和被接收，手機(jī)天線的效率會(huì)下降，同時(shí)留給手機(jī)天線設(shè)計(jì)的空間也進(jìn)一步被壓縮。

近來(lái)不少手機(jī)廠商推出的金屬邊框手機(jī)都是將金屬邊框作為手機(jī)天線的一部分來(lái)設(shè)計(jì)，特別是目前一些備受青睞的4G手機(jī)，但這些基于金屬邊框的手機(jī)天線很難覆蓋長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)系統(tǒng)的所有頻段，同時(shí)，往往還需要在金屬邊框的基礎(chǔ)上引入額外的可調(diào)諧開(kāi)關(guān)模塊、天線支節(jié)單元、以及電氣連接件。

這樣導(dǎo)致的問(wèn)題就是，占用了較多的空間，同時(shí)，引入額外的調(diào)諧開(kāi)關(guān)、天線支節(jié)單元、電氣連接件，這些勢(shì)必增加了設(shè)計(jì)成本及復(fù)雜度。

針對(duì)相關(guān)技術(shù)中的天線占用空間大的問(wèn)題，目前沒(méi)有提出有效的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種天線及用戶設(shè)備。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種天線，包括：主板印刷線路板(PCB)1、金屬邊框2、天線輻射單元3、第一饋電支節(jié)單元31、第二饋電支節(jié)單元32、接地元件4、饋電點(diǎn)7以及凈空區(qū)8，其中，

所述主板PCB1通過(guò)所述接地元件4與所述金屬邊框2連接；

所述天線輻射單元3設(shè)置在位于所述主板PCB1上側(cè)的凈空區(qū)8中；

所述金屬邊框2與所述天線輻射單元3設(shè)置于用戶設(shè)備周邊，構(gòu)成所述用戶設(shè)備的邊框，且所述金屬邊框2與所述天線輻射單元3之間設(shè)置有第一縫隙21和第二縫隙22；

所述饋電點(diǎn)7分別通過(guò)第一饋電支節(jié)單元31和第二饋電支節(jié)單元32與天線輻射單元3連接。

優(yōu)選地，所述天線還包括：第一匹配電路5、第二匹配電路6，其中，所述第一匹 配電路5和所述第二匹配電路6設(shè)置于所述主板PCB1上；所述第一匹配電路5的一端通過(guò)第一饋電支節(jié)單元31與所述天線輻射單元3連接，所述第一匹配電路5的另一端分別與所述第二匹配電路6和所述饋電點(diǎn)7連接；所述第二匹配電路6的一端通過(guò)第二饋電支節(jié)單元32與所述天線輻射單元3連接，所述第二匹配電路6的另一端分別與所述第一匹配電路5和所述饋電點(diǎn)7連接。

優(yōu)選地，所述主板PCB1包括：介質(zhì)基板11和由所述介質(zhì)基板11背面的覆金屬區(qū)構(gòu)成的金屬地12，其中，

所述金屬地12通過(guò)所述接地元件4與所述金屬邊框2連接；

所述第一匹配電路5和所述第二匹配電路6設(shè)置于所述介質(zhì)基板11上。

優(yōu)選地，所述金屬邊框2和所述天線輻射單元31均為對(duì)稱U型結(jié)構(gòu)；所述第一縫隙21和所述第二縫隙22的縫隙間隔尺寸相同，且所述第一縫隙21和所述第二縫隙22在所述用戶設(shè)備的邊框兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置。

優(yōu)選地，所述第一饋電支節(jié)單元31在天線輻射單元3的U型結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)的中心位置與所述天線輻射單元3連接；所述第二饋電支節(jié)單元32在天線輻射單元3的U型結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)的中心位置的一側(cè)與所述天線輻射單元3連接，其中，

所述第一饋電支節(jié)單元31采用微帶直線形式，用于控制低頻部分；

所述第二饋電支節(jié)單元32采用微帶漸變線形式，用于控制高頻部分。

優(yōu)選地，所述低頻部分包括：698MHz～960MHz，所述高頻部分包括：1710MHz～2690MHz。

優(yōu)選地，所述第二饋電支節(jié)單元32采用的是梯形的微帶漸變線形式。

優(yōu)選地，所述第一匹配電路5，用于低通濾波；所述第二匹配電路6，用于高通濾波。

優(yōu)選地，所述第一匹配電路5和所述第二匹配電路6由集總元件電容和電感組成。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供了一種用戶設(shè)備，包括：上述的天線。

通過(guò)本發(fā)明，采用的天線，包括主板PCB1、金屬邊框2、天線輻射單元3、第一饋電支節(jié)單元31、第二饋電支節(jié)單元32、接地元件4、饋電點(diǎn)7以及凈空區(qū)8，其中，主板PCB1通過(guò)接地元件4與金屬邊框2連接；天線輻射單元3設(shè)置在位于主板PCB1上側(cè)的凈空區(qū)8中；金屬邊框2與天線輻射單元3設(shè)置于用戶設(shè)備周邊，構(gòu)成用戶設(shè)備的邊框，且金屬邊框2與天線輻射單元3之間設(shè)置有第一縫隙21和第二縫隙22；饋電點(diǎn)7分別通過(guò)第一饋電支節(jié)單元31和第二饋電支節(jié)單元32與天線輻射單元3連接的方式，解決了天線占用空間大的問(wèn)題，減少了天線占用的體積。

附圖說(shuō)明

此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的天線的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的天線的優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是根據(jù)圖1所示的天線的回波損耗仿真曲線圖；

圖4是根據(jù)圖2所示的天線的第一匹配電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是根據(jù)圖2所示的天線的第二匹配電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是根據(jù)圖2所示的天線的回波損耗仿真曲線圖。

具體實(shí)施方式

下文中將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在所寫的說(shuō)明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分的實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種天線，圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的天線的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，該天線包括：主板PCB1、金屬邊框2、天線輻射單元3、第一饋電支節(jié)單元31、第二饋電支節(jié)單元32、接地元件4、饋電點(diǎn)7以及凈空區(qū)8，其中，

主板PCB1通過(guò)接地元件4與金屬邊框2連接；

天線輻射單元3設(shè)置在位于主板PCB1上側(cè)的凈空區(qū)8中；

金屬邊框2與天線輻射單元3設(shè)置于用戶設(shè)備周邊，構(gòu)成用戶設(shè)備的邊框，且金屬邊框2與天線輻射單元3之間設(shè)置有第一縫隙21和第二縫隙22；

所述饋電點(diǎn)7分別通過(guò)第一饋電支節(jié)單元31和第二饋電支節(jié)單元32與天線輻射單元3連接。

通過(guò)上述的天線，采用兩個(gè)饋電支節(jié)單元分別與天線輻射單元3連接的方式，從而可以不需要采用額外的調(diào)諧開(kāi)關(guān)也能夠獲得足夠的寬頻。這樣，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中的天線而言，解決了天線占用空間大的問(wèn)題，減少了天線占用的體積。

優(yōu)選地，上述的用戶設(shè)備包括：手機(jī)、平板電腦等集成了天線的設(shè)備。

圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的天線的優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，優(yōu)選地，上述天線還包括第一匹配電路5和第二匹配電路6，其中，第一匹配電路5和第二匹配電路6設(shè)置于主板PCB1上；第一匹配電路5的一端通過(guò)第一饋電支節(jié)單元31與天線輻射單元3連接，第一匹配電路5的另一端分別與第二匹配電路6和饋電點(diǎn)7連接；第二匹配電路6的一端通過(guò)第二饋電支節(jié)單元32與天線輻射單元3連接，第二匹配電路6的另一端分別與第一匹配電路5和饋電點(diǎn)7連接。

優(yōu)選地，主板PCB1包括：介質(zhì)基板11和由介質(zhì)基板11背面的覆金屬區(qū)構(gòu)成的金屬地12，其中，金屬地12通過(guò)接地元件4與金屬邊框2連接；第一匹配電路5和第二匹配電路6設(shè)置于介質(zhì)基板11上。

優(yōu)選地，金屬邊框2和天線輻射單元31均為對(duì)稱U型結(jié)構(gòu)；第一縫隙21和第二縫隙22的縫隙間隔尺寸相同，且第一縫隙21和第二縫隙22在用戶設(shè)備的邊框兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置。

優(yōu)選地，第一饋電支節(jié)單元31在天線輻射單元3的U型結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)的中心位置與天線輻射單元3連接；第二饋電支節(jié)單元32在天線輻射單元3的U型結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)的中心位置的一側(cè)與天線輻射單元3連接，其中，第一饋電支節(jié)單元31采用微帶直線形式，用于控制低頻部分；第二饋電支節(jié)單元32采用微帶漸變線形式，用于控制高頻部分。

優(yōu)選地，低頻部分包括：698MHz～960MHz，高頻部分包括：1710MHz～2690MHz。

優(yōu)選地，第二饋電支節(jié)單元32采用的是梯形的微帶漸變線形式。

優(yōu)選地，第一匹配電路5，用于低通濾波；第二匹配電路6，用于高通濾波。

優(yōu)選地，第一匹配電路5和第二匹配電路6由集總元件電容和電感組成。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種用戶設(shè)備，該用戶設(shè)備采用了上述的天線。

優(yōu)選地，上述用戶設(shè)備為手持設(shè)備，例如，智能手機(jī)，平板電腦等。

為了使本發(fā)明實(shí)施例的描述更加清楚，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述和說(shuō)明。

本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例提供了一種金屬邊框手機(jī)天線，以實(shí)現(xiàn)在金屬邊框的基礎(chǔ)上采用簡(jiǎn)易有效的方式實(shí)現(xiàn)4G寬頻技術(shù)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例提供的手機(jī)天線，包括：

主板PCB1，金屬邊框2，天線輻射單元3，兩饋電支節(jié)單元31、32，接地元件4和兩個(gè)匹配電路5、6，饋電點(diǎn)7以及凈空區(qū)8。

可選地，PCB板1包括介質(zhì)基板11及背面鋪銅區(qū)金屬地12。

可選地，金屬邊框2和天線輻射單元3構(gòu)成手機(jī)邊框；天線輻射單元3位于PCB板1上方的凈空區(qū)，金屬邊框2和天線輻射單元3緊貼手機(jī)PCB板的周圍，金屬邊框2與天線輻射單元3之間設(shè)有一對(duì)對(duì)稱分布相同尺寸的縫隙；接地元件4連接金屬邊框2與PCB板金屬地12。

可選地，天線輻射單元3作為手機(jī)的金屬邊框的一部分，與兩饋電支節(jié)單元31、32相連。

可選地，饋電支節(jié)單元31采用微帶直線形式，位于天線主體3的中心，與匹配電路網(wǎng)絡(luò)5相連，控制LTE的低頻部分(698-960MHz)；饋電支節(jié)單元32采用微帶漸變線形式，位于天線主體3的一側(cè)，與匹配電路網(wǎng)絡(luò)6相連，控制LTE的高頻部分(1710-2690MHz)。

可選地，兩匹配電路5、6均位于介質(zhì)基板11上，分別由集總元件電容和電感組成，其中匹配電路5起到低通濾波的作用，匹配電路6起到高通濾波的作用，兩匹配電路網(wǎng)絡(luò)均由PCB板1上的同一饋電點(diǎn)7引出。

下面以圖2為例，對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

在圖2中，1為手機(jī)主板PCB，手機(jī)邊框包括金屬邊框2和天線輻射單元3兩部分，其中手機(jī)邊框上設(shè)有一對(duì)對(duì)稱的縫隙21、22(位于金屬邊框2和天線輻射單元3之間)，其寬度均可以為0.2mm。4為接地元件，5、6為兩個(gè)匹配電路，31、32即天線的兩饋電支節(jié)單元，7為同軸饋電點(diǎn)，8為天線凈空區(qū)。

上述PCB板1的大小可以為72mm*61mm，包括介質(zhì)基板11及背部鋪銅區(qū)金屬地12，其中，介質(zhì)基板11的材料可以采用Rogers RO4003，介電常數(shù)為3.55；天線輻射單元3由手機(jī)的金屬框構(gòu)成，位于PCB板1上方的凈空區(qū)，與兩饋電支節(jié)單元31、32相連；的接地元件4連接金屬邊框2與鋪銅區(qū)金屬地12，通過(guò)適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)其接地位置，可以調(diào)節(jié)天線高低頻帶寬，該接地元件可以由金屬?gòu)椘妗?/p>

兩饋電支節(jié)單元位于PCB板1上方的天線凈空區(qū)，其中饋電支節(jié)單元31采用微帶直線形式，位于天線主體3的中心，與匹配電路網(wǎng)絡(luò)5相連，調(diào)節(jié)LTE的低頻部分(698-960MHz)；饋電支節(jié)單元32采用微帶漸變線形式，位于天線主體3的一側(cè)，與匹配電路網(wǎng)絡(luò)6相連，調(diào)節(jié)LTE的高頻部分(1710-2690MHz)，其中微帶漸變線采用梯形的形狀，主要是為了更好地實(shí)現(xiàn)高頻2.5-2.7GHz帶內(nèi)阻抗匹配，進(jìn)一步提升帶內(nèi)性能。

兩匹配電路5、6均位于介質(zhì)基板11上，分別由集總元件電容和電感組成，其中匹配電路5起到低通濾波的作用，匹配電路6起到高通濾波的作用，兩匹配電路網(wǎng)絡(luò)均由 PCB板1上的同一饋電點(diǎn)7引出。

在上述優(yōu)選實(shí)施例中，僅利用雙支節(jié)饋電的金屬邊框輻射單元和匹配網(wǎng)絡(luò)，占用空間較小，沒(méi)有引入調(diào)諧開(kāi)關(guān)模塊及輔助天線支節(jié)，節(jié)省了成本，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)LTE寬頻帶，該方案也可以用于全金屬手機(jī)天線設(shè)計(jì)中。

下面對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例采用的雙支節(jié)饋電的工作效果進(jìn)行說(shuō)明。

圖3為圖1所示的天線，即天線沒(méi)有加匹配電路網(wǎng)絡(luò)的回波損耗仿真曲線圖，其中，同軸饋電點(diǎn)7直接與兩饋電支節(jié)單元31、32相連。從仿真曲線中，可以看出僅依靠金屬邊框的天線輻射單元3，可以激勵(lì)兩種諧振模式，而天線輻射單元3所能激起的諧振模式與兩饋電支節(jié)單元接入的位置有關(guān)，本優(yōu)選實(shí)施例中為了獲得所需要的帶寬，采用兩微帶線分別接入天線輻射單元3的中心與一側(cè)進(jìn)行饋電，其回波損耗均小于-6dB的帶寬可以覆蓋1.6-2.4GHz的工作頻段。

由仿真結(jié)果可知，不加天線匹配電路網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)優(yōu)化兩饋電支節(jié)單元接入的位置，天線輻射單元3可以產(chǎn)生兩個(gè)諧振，產(chǎn)生1.6-2.4GHz的工作頻段，可見(jiàn)采用雙饋形式，天線可以獲得較寬的帶寬。

下面對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例采用匹配電路網(wǎng)絡(luò)的天線的工作效果進(jìn)行說(shuō)明。

圖4、5分別為圖2所示天線的匹配網(wǎng)絡(luò)電路圖。

如圖4所示，匹配電路5位于介質(zhì)基板11上，由射頻同軸饋電點(diǎn)7進(jìn)行饋電，連接饋電支節(jié)單元31，由并聯(lián)電容、串聯(lián)和并聯(lián)電感組成，該匹配電路網(wǎng)絡(luò)主要調(diào)節(jié)天線的LTE低頻(698-960MHz)部分，通過(guò)優(yōu)化各元件的值，可以改變低頻帶寬及帶內(nèi)回波損耗，例如，適當(dāng)增大并聯(lián)電感Ll1，可以提高低頻帶寬，減小并聯(lián)電容Cl3，改善低頻帶內(nèi)回?fù)p，高頻基本不變；單從匹配電路5的特性可以看出，其近似低通濾波。

如圖5所示，匹配電路6位也于介質(zhì)基板11上，由射頻同軸饋電點(diǎn)7進(jìn)行饋電，連接饋電支節(jié)單元32，由并聯(lián)電感、串聯(lián)電容組成，該匹配電路網(wǎng)絡(luò)主要調(diào)節(jié)天線的LTE高頻(1710-2690MHz)部分，通過(guò)優(yōu)化各元件的值，可以提高高頻帶寬及性能，例如，適當(dāng)增大并聯(lián)電感Lh2，高頻1.71GHz處諧振加深，2.69GHz處諧振變淺，對(duì)低頻影響不大；單從匹配電路6的特性可以看出，其近似高通濾波。

由上述仿真結(jié)果可知：兩匹配電路5、6分別近似低通、高通濾波，在其各自對(duì)應(yīng)的高頻、低頻頻段具有較好帶阻特性，所以對(duì)應(yīng)的天線兩條饋電通路也具有較好隔離度。

可選地，為了更多頻段的需求，還可以適當(dāng)調(diào)整接地元件4的位置。

圖6給出了基于圖2的天線的回波損耗仿真曲線圖。從圖6中可以看到加入匹配網(wǎng)絡(luò)后，天線具有兩個(gè)諧振頻段，可以很好地覆蓋整個(gè)LTE工作頻段(698-960MHz、1710-2690MHz)，且兩通帶內(nèi)回波損耗均小于-6dB，同時(shí)兩通帶的隔離度較高，滿足了 移動(dòng)通信中寬頻4G手機(jī)天線的技術(shù)要求。

為了兼顧外觀和性能，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例提供的上述方案可以用于很好地應(yīng)用到金屬邊框手機(jī)天線的設(shè)計(jì)當(dāng)中。并且，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例所提供的方案，也可以加入調(diào)諧開(kāi)關(guān)模塊、或引入天線支節(jié)單元、開(kāi)槽，從而取得更好的效果。并且，在本發(fā)明上述實(shí)施例和優(yōu)選實(shí)施例中描述的天線輻射單元3的形狀除了可以是U型外，還可以為其他的形狀。

綜上所述，本發(fā)明上述實(shí)施例和優(yōu)選實(shí)施例提供的方案，將基于金屬框的天線輻射單元3和一種新型匹配電路網(wǎng)絡(luò)5、6結(jié)合，通過(guò)一個(gè)饋電點(diǎn)7引入雙支節(jié)單元31、32饋電，實(shí)現(xiàn)了低頻帶寬為698-960MHz，高頻帶寬為1710-2690MHz的工作頻段，拓寬了頻帶寬度，并且采用雙支節(jié)饋電及新型匹配提高了天線的帶寬及高低頻隔離度，滿足了無(wú)線終端的4G多頻段使用要求。并且，上述技術(shù)方案，僅使用金屬手機(jī)邊框的天線輻射單元和匹配網(wǎng)絡(luò)，占用空間較小，可以用于全金屬手機(jī)天線設(shè)計(jì)中，同時(shí)，本發(fā)明上述實(shí)施例可以不加調(diào)諧開(kāi)關(guān)模塊或引入額外的天線支節(jié)也能實(shí)現(xiàn)4G寬頻帶，節(jié)省了成本，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單易行，可以廣泛適應(yīng)于超薄金屬邊框的4G手機(jī)中。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。