一種基于金屬背蓋的手機天線結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種基于金屬背蓋的手機天線結(jié)構(gòu)，包括金屬背蓋、金屬邊框、天線部件和PCB板，其中所述天線部件的結(jié)構(gòu)通過耦合饋電或直接饋電的方式，充分利用第一縫隙段、第二縫隙段進(jìn)行輻射，產(chǎn)生所需的諧振頻率，并在第二縫隙段和匹配電路處增設(shè)開關(guān)器件，進(jìn)一步拓寬了頻段帶寬，使得本方案在金屬背蓋的環(huán)境下只需要極窄的空間便能夠滿足GSM、UTMS、LTE的通訊帶寬要求。
【專利說明】
一種基于金屬背蓋的手機天線結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于金屬背蓋的手機天線結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，無線技術(shù)發(fā)展迅猛，尤其是4G網(wǎng)絡(luò)的普及，手機已經(jīng)成為了人們最重要的智能終端設(shè)備。由于金屬的質(zhì)感、耐磨性以及更牢固的結(jié)構(gòu)，在手機外觀方面，市場越來越青睞金屬材質(zhì)的使用，從而使得各大手機廠家爭相使用金屬背蓋作為手機的外殼來增強外觀表現(xiàn)力。目前市面上火熱的機型，大都采用三段式和五段式金屬外殼作為其手機外殼形式，例如蘋果的IPH0NE6/IPH0NE6S、華為的MateS、酷派的鋒尚Max。不幸的是，正是金屬材質(zhì)對電磁波有屏蔽輻射的特性，對于手機射頻工程師而言，金屬背蓋給手機的天線設(shè)計帶來了艱巨的挑戰(zhàn)。
[0003]目前，現(xiàn)有的金屬背蓋手機天線設(shè)計方案大多有Monopole、PIFA、Loop等形式，但這些方案都需要在手機的金屬背蓋開設(shè)多條平行的縫隙，通過使用切分出來的金屬背蓋的一部分作為天線輻射體，從而達(dá)到手機通訊頻段要求。然而，這種在金屬背蓋上增加平行縫隙的設(shè)計，不僅破壞了金屬邊框的美觀和觸感，典型的例子是IPHONE系列的白條成為了大家吐槽的對象，而且天線的輻射性能也不太理想。因此，在保持金屬背蓋的美觀性基礎(chǔ)上設(shè)計天線方案成為研究價值極高的方向。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明提供了一種基于金屬背蓋的手機天線結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)使用耦合饋電方式或直接饋電方式，充分利用金屬背蓋與金屬邊框之間的縫隙進(jìn)行輻射。
[0005]為實現(xiàn)以上發(fā)明目的，采用的技術(shù)方案是:
[0006]—種基于金屬背蓋的手機天線結(jié)構(gòu)，包括金屬背蓋、金屬邊框、天線部件和PCB板；所述PCB板設(shè)置在金屬背蓋上;所述金屬邊框包括底部邊框、頂部邊框、左側(cè)邊框和右側(cè)邊框，其中左側(cè)邊框、右側(cè)邊框分別設(shè)置在金屬背蓋的左右兩側(cè)，左側(cè)邊框、右側(cè)邊框與金屬背蓋連接;底部邊框、頂部邊框分別設(shè)置于金屬背蓋底部、頂部的上方，底部邊框、頂部邊框與金屬背蓋之間留有間隙，底部邊框、頂部邊框分別通過一非導(dǎo)電連接件與金屬背蓋連接；所述天線部件的結(jié)構(gòu)為以下兩種方案之一:
[0007]A.所述天線部件包括饋電點、饋電線和耦合片，其中饋電點設(shè)置于PCB板上，饋電點通過饋電線與耦合片電連接，耦合片設(shè)置于與頂部邊框連接的非導(dǎo)電連接件上，耦合片與頂部邊框之間留有間隙，耦合片將非導(dǎo)電連接件分為長度相對較長的第一縫隙段和長度相對較短的第二縫隙段；
[0008]B.所述天線部件包括饋電點、饋電線和連接部件，其中饋電點設(shè)置于PCB板上，饋電點通過饋電線與連接部件的一端連接，連接部件設(shè)置于與頂部邊框連接的非導(dǎo)電連接件上，連接部件的另一端與頂部邊框連接，連接部件將非導(dǎo)電連接件分為長度相對較長的第一縫隙段和長度相對較短的第二縫隙段。
[0009]上述方案中，天線部件采用方案A時，天線部件采用耦合饋電方式，其工作原理如下:
[0010]饋電點接收信號后，信號將通過饋電線傳輸至耦合片進(jìn)行激勵，將信號通過第一縫隙段、第二縫隙段輻射出去。其中第一縫隙段主要用于形成低頻諧振，第二縫隙段主要用于形成高頻諧振。
[0011 ]天線部件采用方案B時，天線部件采用直接饋電方式，其工作原理如下:
[0012]饋電點接收信號后，信號將通過饋電線傳輸至連接部件進(jìn)行激勵，將信號通過第一縫隙段、第二縫隙段輻射出去。其中第一縫隙段主要用于形成低頻諧振，第二縫隙段主要用于形成高頻諧振。
[0013]需要說明的是，頂部邊框與金屬背蓋之間的縫隙寬度和兩側(cè)開縫的位置可以根據(jù)手機尺寸和內(nèi)部環(huán)境的不同而改變以優(yōu)化天線的性能。
[0014]優(yōu)選地，所述連接部件為頂針或彈腳。
[0015]優(yōu)選地，所述第一縫隙段上設(shè)置有接地片，接地片與頂部邊框、金屬背蓋電連接。設(shè)置接地片，用于調(diào)節(jié)第一縫隙段的長度，從而實現(xiàn)低頻諧振的優(yōu)化，拓展低頻的帶寬，用戶在具體實施的時候，可以依據(jù)具體案例情況來進(jìn)行接地片的設(shè)置，根據(jù)需要達(dá)到的低頻諧振情況，確定接地片的設(shè)置位置。
[0016]優(yōu)選地，所述PCB板上設(shè)置有匹配電路，所述匹配電路包括第一電容和第一開關(guān)器件，第一電容通過第一開關(guān)器件與饋電點電連接;所述第一開關(guān)器件的輸出阻抗值可為感性或容性。在饋電點處設(shè)置匹配電路，通過并聯(lián)第一開關(guān)器件，選取第一開關(guān)器件的輸出阻抗為感性，感值范圍2.7?56nH，實現(xiàn)低頻的切換，達(dá)到低頻段覆蓋698_960MHz的效果，進(jìn)一步拓寬低頻的帶寬。其中第一電容的容值為0.3-4.7pF。
[0017]優(yōu)選地，所述第二縫隙段上設(shè)置有第二開關(guān)器件，第二開關(guān)器件與頂部邊框、金屬背蓋電連接，所述第二開關(guān)器件可設(shè)置兩個或兩個以上的狀態(tài)，所述狀態(tài)包括空置狀態(tài)、短路狀態(tài)、輸出阻抗值為感性狀態(tài)及輸出阻抗值為容性狀態(tài)。在第二縫隙段上設(shè)置第二開關(guān)器件，通過狀態(tài)的切換來調(diào)節(jié)第二縫隙段的長度，從而使得天線結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生多個高頻諧振，拓寬高頻帶寬，達(dá)到滿足現(xiàn)有運營商要求的高頻覆蓋指標(biāo)。
[0018]優(yōu)選地，所述第二開關(guān)器件可設(shè)置第一狀態(tài)和第二狀態(tài)，所述第一狀態(tài)為空置狀態(tài);所述第二狀態(tài)是輸出阻抗值為感性狀態(tài)或短路狀態(tài)，其感值為0.8?5.6nH，。
[0019]優(yōu)選地，所述饋電線的阻抗為50歐姆。
[0020]優(yōu)選地，所述非導(dǎo)電連接件為非金屬件。
[0021]優(yōu)選地，所述耦合片與頂部邊框之間的間隙填充有非導(dǎo)電材料。
[0022 ] 優(yōu)選地，所述非導(dǎo)電材料為FR4材料、ABS材料、PC材料或ABS+PC材料。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0024]本發(fā)明提供的天線結(jié)構(gòu)通過耦合饋電或直接饋電的方式，充分利用第一縫隙段、第二縫隙段進(jìn)行輻射，產(chǎn)生所需的諧振頻率，并在第二縫隙段和匹配電路處增設(shè)開關(guān)器件，進(jìn)一步拓寬了頻段帶寬，使得本方案在金屬背蓋的環(huán)境下只需要極窄的空間便能夠滿足GSM、UTMS、LTE的通訊帶寬要求。
【附圖說明】
[0025]圖1為金屬背蓋、金屬邊框的連接示意圖。
[0026]圖2為天線結(jié)構(gòu)的立體示意圖。
[0027]圖3為天線部件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖4為天線結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0029]圖5為實施例2的天線結(jié)構(gòu)實現(xiàn)切換的天線回波損耗圖。
[0030]圖6為實施例2的天線結(jié)構(gòu)實現(xiàn)切換的天線無源效率圖。
【具體實施方式】
[0031]附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；
[0032]以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述。
[0033]實施例1
[0034]如圖1?4所示，本實施例所述的天線結(jié)構(gòu)，包括金屬背蓋1、金屬邊框2、天線部件3和PCB板4;所述PCB板4設(shè)置在金屬背蓋I上;所述金屬邊框2包括底部邊框21、頂部邊框22、左側(cè)邊框23和右側(cè)邊框24，其中左側(cè)邊框23、右側(cè)邊框24分別設(shè)置在金屬背蓋I的左右兩偵U，左側(cè)邊框23、右側(cè)邊框24與金屬背蓋I連接;底部邊框21、頂部邊框22分別設(shè)置于金屬背蓋I底部、頂部的上方，底部邊框21、頂部邊框22與金屬背蓋I之間留有間隙，底部邊框21、頂部邊框22分別通過一非導(dǎo)電連接件5與金屬背蓋I連接;所述天線部件的結(jié)構(gòu)為以下兩種方案之一:
[0035]A.其中所述天線部件3包括饋電點31、饋電線32和耦合片33，其中饋電點31設(shè)置于PCB板4上，饋電點31通過饋電線32與耦合片33電連接，耦合片33設(shè)置于與頂部邊框22連接的非導(dǎo)電連接件5上，耦合片33與頂部邊框22之間留有間隙，耦合片33將其左右兩側(cè)的非導(dǎo)電連接件5分為長度相對較長的第一縫隙段101和長度相對較短的第二縫隙段102。
[0036]B.所述天線部件3包括饋電點31、饋電線32和連接部件，其中饋電點31設(shè)置于PCB板上，饋電點31通過饋電線32與連接部件的一端連接，連接部件設(shè)置于與頂部邊框22連接的非導(dǎo)電連接件5上，連接部件的另一端與頂部邊框22連接，連接部件將其左右兩側(cè)的非導(dǎo)電連接件5分為長度相對較長的第一縫隙段101和長度相對較短的第二縫隙段102。
[0037]上述方案中，天線部件3采用方案A時，天線部件3采用耦合饋電方式，其工作原理如下:
[0038]饋電點31接收信號后，信號將通過饋電線32傳輸至耦合片33進(jìn)行激勵，將信號通過第一縫隙段101、第二縫隙段102輻射出去。其中第一縫隙段101主要用于形成低頻諧振，第二縫隙段102主要用于形成高頻諧振。
[0039]天線部件3采用方案B時，天線部件3采用直接饋電方式，其工作原理如下:
[0040]饋電點31接收信號后，信號將通過饋電線32傳輸至連接部件進(jìn)行激勵，將信號通過第一縫隙段101、第二縫隙段102輻射出去。其中第一縫隙段101主要用于形成低頻諧振，第二縫隙段102主要用于形成高頻諧振。
[0041 ] 實施例2
[0042]本實施例在實施例1的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了更進(jìn)一步的優(yōu)化，目的在于拓展天線結(jié)構(gòu)高頻、低頻的帶寬，具體涉及的技術(shù)方案是:
[0043]A.第一縫隙段101上設(shè)置有接地片6，接地片6與頂部邊框22、金屬背蓋I電連接。設(shè)置接地片6，用于調(diào)節(jié)第一縫隙段101的長度，從而實現(xiàn)低頻諧振的優(yōu)化，拓展低頻的帶寬，用戶在具體實施的時候，可以依據(jù)具體案例情況來進(jìn)行接地片6的設(shè)置，根據(jù)需要達(dá)到的低頻諧振情況，確定接地片6的設(shè)置位置。
[0044]B.PCB板4上設(shè)置有匹配電路，所述匹配電路包括第一電容和第一開關(guān)器件，第一電容通過第一開關(guān)器件與饋電點31電連接;所述第一開關(guān)器件的輸出阻抗值可為感性或容性。在饋電點31處設(shè)置匹配電路，通過并聯(lián)第一開關(guān)器件，選取第一開關(guān)器件的輸出阻抗為感性，感值范圍2.7nH?56nH，實現(xiàn)低頻的切換，達(dá)到低頻段覆蓋698-960MHZ的效果，進(jìn)一步拓寬低頻的帶寬。
[0045]C.第二縫隙段102上設(shè)置有第二開關(guān)器件7，第二開關(guān)器件7與頂部邊框22、金屬背蓋I電連接，所述第二開關(guān)器件7可設(shè)置兩個或兩個以上的狀態(tài)，所述狀態(tài)包括空置狀態(tài)、短路狀態(tài)、輸出阻抗值為感性狀態(tài)及輸出阻抗值為容性狀態(tài)。在第二縫隙段102上設(shè)置第二開關(guān)器件7，通過狀態(tài)的切換來調(diào)節(jié)第二縫隙段102的長度，從而使得天線結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生多個高頻諧振，拓寬高頻帶寬，達(dá)到滿足現(xiàn)有運營商要求的高頻覆蓋指標(biāo)。
[0046]本發(fā)明提供的天線結(jié)構(gòu)所能達(dá)到的有益效果如圖5、6所示。
[0047]圖5為本實施例的天線結(jié)構(gòu)實現(xiàn)切換的天線回波損耗圖，從圖中可知，通過在匹配電路處串聯(lián)第一開關(guān)器件和在第二縫隙段102增設(shè)第二開關(guān)器件7后，本發(fā)明的天線方案能夠滿足低頻諧振698?960MHz以及高頻1710-2170MHz、2300-2700MHz的天線全頻段設(shè)計指標(biāo)。
[0048]圖6為本實施例的天線結(jié)構(gòu)實現(xiàn)切換的天線無源效率圖，Statel、State2、State3和State4為使用第一開關(guān)器件后低頻四個狀態(tài)的切換效果，Statel和State5為采用第二開關(guān)器件7后高頻兩個狀態(tài)的切換效果。在實際應(yīng)用中，第一開關(guān)器件、第二可以根據(jù)不同的應(yīng)用場景進(jìn)行自動切換，從而使得無線終端獲得最優(yōu)的通訊效果。
[0049]顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于金屬背蓋的手機天線結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括金屬背蓋、金屬邊框、天線部件和PCB板;所述PCB板設(shè)置在金屬背蓋上;所述金屬邊框包括底部邊框、頂部邊框、左側(cè)邊框和右側(cè)邊框，其中左側(cè)邊框、右側(cè)邊框分別設(shè)置在金屬背蓋的左右兩側(cè)，左側(cè)邊框、右側(cè)邊框與金屬背蓋連接;底部邊框、頂部邊框分別設(shè)置于金屬背蓋底部、頂部的上方，底部邊框、頂部邊框與金屬背蓋之間留有間隙，底部邊框、頂部邊框分別通過一非導(dǎo)電連接件與金屬背蓋連接;所述天線部件的結(jié)構(gòu)為以下兩種方案之一: A.所述天線部件包括饋電點、饋電線和耦合片，其中饋電點設(shè)置于PCB板上，饋電點通過饋電線與耦合片電連接，耦合片設(shè)置于與頂部邊框連接的非導(dǎo)電連接件上，耦合片與頂部邊框之間留有間隙，耦合片將非導(dǎo)電連接件分為長度相對較長的第一縫隙段和長度相對較短的第二縫隙段； B.所述天線部件包括饋電點、饋電線和連接部件，其中饋電點設(shè)置于PCB板上，饋電點通過饋電線與連接部件的一端連接，連接部件設(shè)置于與頂部邊框連接的非導(dǎo)電連接件上，連接部件的另一端與頂部邊框連接，連接部件將非導(dǎo)電連接件分為長度相對較長的第一縫隙段和長度相對較短的第二縫隙段。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于金屬背蓋的手機天線結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述連接部件為頂針或彈腳。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于金屬背蓋的手機天線結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一縫隙段上設(shè)置有接地片，接地片與頂部邊框、金屬背蓋電連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于金屬背蓋的手機天線結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述PCB板上設(shè)置有匹配電路，所述匹配電路包括第一電容和第一開關(guān)器件，第一電容通過第一開關(guān)器件與饋電點電連接;所述第一開關(guān)器件的輸出阻抗值可為感性或容性。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于金屬背蓋的手機天線結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第二縫隙段上設(shè)置有第二開關(guān)器件，第二開關(guān)器件與頂部邊框、金屬背蓋電連接，所述第二開關(guān)器件可設(shè)置兩個或兩個以上的狀態(tài)，所述狀態(tài)包括空置狀態(tài)、短路狀態(tài)、輸出阻抗值為感性狀態(tài)及輸出阻抗值為容性狀態(tài)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于金屬背蓋的手機天線結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第二開關(guān)器件可設(shè)置第一狀態(tài)和第二狀態(tài)，所述第一狀態(tài)為空置狀態(tài);所述第二狀態(tài)是輸出阻抗值為感性狀態(tài)或短路狀態(tài)。7.根據(jù)權(quán)利要求1?6任一項所述的基于金屬背蓋的手機天線結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述饋電線的阻抗為50歐姆。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于金屬背蓋的手機天線結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述非導(dǎo)電連接件為非金屬件。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于金屬背蓋的手機天線結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述耦合片與頂部邊框之間的間隙填充有非導(dǎo)電材料。
【文檔編號】H01Q5/321GK205488538SQ201620329384
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月19日
【發(fā)明人】李 根, 李琴芳, 俞斌, 周支業(yè)
【申請人】惠州碩貝德無線科技股份有限公司