CN105826687B - 一种分布式匹配的天线装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种分布式匹配的天线装置，其特征在于，包括：主板、馈源、第一金属支臂、第二金属支臂、天线耦合片和第一调谐装置，所述第一金属支臂和所述第二金属支臂设置在同一直线上，所述第一金属支臂的末端和所述第二支臂的末端满足设定间隔；所述第一金属支臂的长度大于所述第二金属支臂的长度；所述天线耦合片设置在所述馈源和所述第一金属支臂之间，所述天线耦合片的一侧与所述馈源连接，所述天线耦合片的另一侧与所述第一金属支臂耦合连接；所述第一调谐装置设置在所述天线耦合片和所述第一金属支臂之间，分别与所述天线耦合片和所述第一金属支臂连接。通过本申请解决了高低频相互干扰，难以同时兼顾、低频带宽质量差的问题。

Description

一种分布式匹配的天线装置

技术领域

本申请涉及通信技术领域，特别是涉及一种分布式匹配的天线装置。

背景技术

在现有移动终端的发展过程中，产品均向着薄型化和强金属质感的方向发展，而薄型化和强金属质感的手持终端设备无疑给天线的设计带来了巨大的挑战。如何保证天线信号的质量是薄型化和强金属质感的手持终端设备在设计过程中一直是困扰业界的难题。

目前，为了保证薄型化和强金属质感的手持终端设备中的天线信号的质量，通常采用的设计方案是：在薄型化和强金属质感的手持终端设备中设置耦合馈入式天线装置。其中，所述耦合馈入式天线装置采用一个金属饰体安装在手机壳体的正表面，天线分支一与所述金属饰体电连接，天线分支二与天线分支一耦合，主板通过天线连接器与天线分支一和天线分支二连接，形成一个“回型”的天线回路，以解决手握手机时，通信性能下降的问题。

然而，所述耦合馈入式天线装置仍存在诸多问题，在天线信号调谐时，高低频之间存在干扰，高低频难以同时兼顾，例如，在将高频调谐至最佳匹配值时开始进行低频调谐，然而，由于高低频之间的相互干扰，在低频调谐过程中，高频会受到其影响，高频难以保持在最佳匹配值。可见，在现有的方案中，由于高低频之间的相互干扰，难以找到高低频的最佳匹配位置和匹配值。而且，为了调适低频，天线分支二一般设置在靠内的位置(靠近天线分支一的内侧)，两者互相影响，不利于辐射，低频带宽质量差。

发明内容

本申请提供一种分布式匹配的天线装置，以解决高低频相互干扰，难以同时兼顾、低频带宽质量差的问题。

为了解决上述问题，本申请公开了一种分布式匹配的天线装置，包括：主板、馈源、第一金属支臂、第二金属支臂、天线耦合片和第一调谐装置；

其中，

所述第一金属支臂和所述第二金属支臂设置在同一直线上，所述第一金属支臂的末端和所述第二支臂的末端满足设定间隔；所述第一金属支臂的长度大于所述第二金属支臂的长度；

所述天线耦合片设置在所述馈源和所述第一金属支臂之间，所述天线耦合片的一侧与所述馈源连接，所述天线耦合片的另一侧与所述第一金属支臂耦合连接；

所述第一调谐装置设置在所述天线耦合片和所述第一金属支臂之间，分别与所述天线耦合片和所述第一金属支臂连接。

优选地，所述第一调谐装置包括：

由至少一条金属丝组成的、满足第一设定长度和/或第一设定形状的第一走线，和，第一电容；

所述天线耦合片、第一走线、第一电容和所述第一金属支臂按顺序依次连接。

优选地，所述第一电容包括：集总电容或双层走线的耦合电容。

优选地，所述第一走线的等效电感值包括：10至47nH之间的任一取值；

所述第一电容的电容值包括：0.5至4.7pF之间的任一取值。

优选地，所述天线装置还包括：第二电容；

所述第二电容设置在所述第一金属支臂和所述天线耦合片之间。

优选地，所述天线装置还包括：第三电容和/或第二电感；

其中，所述第三电容设置在所述第一金属支臂和所述主板之间，和/或，所述第二电感设置在所述第一金属支臂和所述主板之间。

优选地，所述天线装置还包括：第二调谐装置；

所述第二调谐装置包括：由至少一条金属丝组成的、满足第二设定长度和/或第二设定形状的第二走线，和，第三电感；

所述天线耦合片、所述第二走线、所述第三电感和所述第一金属支臂按顺序依次连接。

优选地，所述天线装置还包括：第一电感；

所述第二金属支臂通过所述第一电感与所述主板连接。

优选地，所述天线装置还包括：第一边框；其中，所述第一边框为金属边框；

所述主板设置在所述金属边框内；其中，所述金属边框包括一短边；

所述短边上设置有断点，所述断点将所述短边分割为长度不等的两部分；其中，长度较长的第一部分为所述第一金属支臂，长度较短的第二部分为所述第二金属支臂。

优选地，所述天线装置还包括：第二边框；其中，所述第二边框为非金属边框；

所述主板设置在所述非金属边框内；

所述第一金属支臂和所述第二金属支臂固定在所述非金属边框的设定位置处。

与现有技术相比，本申请包括以下优点：

本申请提供了一种分布式匹配的天线装置，包括：主板、馈源、第一金属支臂、第二金属支臂、天线耦合片、第一调谐装置和第一电感；其中，所述天线耦合片设置在所述馈源和所述第一金属支臂之间，所述天线耦合片和所述第一金属支臂之间还设置有第一调谐装置，通过第一调谐装置可以分离出低频信号，而将高频信号保留在耦合片上，避免了调试过程中高低频之间的相互干扰，高低频相对独立，实现了对高低频的同时兼顾，可以实现高低频的独立调谐。

进一步地，第一调谐装置可以等效为一个LC串联谐振电路装置，在低频段的低频点，第一调谐装置可以等效为电容，在低频段的高频点，第一调谐装置可以等效为电感，拓展了带宽，提高了天线的阻抗匹配度。。

此外，采用第一调谐装置和所述第一电感的天线装置组成了分布式匹配网络，在所述分布式匹配网络中，除了可以对分布式元件(如，第一调谐装置和第一电感)值进行调节之外，还可以对分布式元件的位置进行调节，增加了调节点，通过对分布式元件值和/或分布式元件位置的协调调节，更加容易找到最佳的匹配位置和匹配值，提高了匹配效率。

附图说明

图1是本申请实施例一中一种分布式匹配的天线装置的结构示意图；

图2是本申请实施例二中一种分布式匹配的天线装置的结构示意图；

图3a是本申请实施例二中一种第一细长走线的结构示意图；

图3b是本申请实施例二中又一种第一细长走线的结构示意图；

图3c是本申请实施例二中再一种第一细长走线的结构示意图；

图3d是本申请实施例二中另一种第一细长走线的结构示意图；

图4是本申请实施例二中一种史密斯圆图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

实施例一

参照图1，示出了本申请实施例一中一种分布式匹配的天线装置的结构示意图。在本实施例中，所述分布式的天线装置包括：主板1、馈源2、第一金属支臂3、第二金属支臂4、天线耦合片5和第一调谐装置6。

如图1所示，第一金属支臂3和所述第二金属支臂4设置在同一直线上，所述第一金属支臂3的末端和所述第二支臂的末端4满足设定间隔。需要说明的是，所述设定间隔可以理解为是天线参数调谐过程中通常设置的断点。所述第一金属支臂3的长度大于所述第二金属支臂4的长度。长度较长的第一金属支臂3产生低频谐振和高频二次谐振，长度较短的第二金属臂4产生高频谐振。

所述天线耦合片5设置在所述馈源2和所述第一金属支臂3之间，所述天线耦合片5的一侧与所述馈源2连接，所述天线耦合片5的另一侧与所述第一金属支臂3耦合连接。所述第一调谐装置6设置在所述天线耦合片5和所述第一金属支臂3之间，分别与所述天线耦合片5和所述第一金属支臂3连接。所述第一调谐装置6可以是一个LC串联谐振电路装置，拓展了带宽，提高了天线的阻抗匹配度。同时，通过第一调谐装置6可以分离出低频信号，将高频信号保留在耦合片5上，避免了调试过程中高、低频信号的相互影响，可以实现高频或低频信号的独立调试，不用互相兼顾，简化了调试操作，可以更便捷、快速地将参数调试至标准要求。

综上所述，在本实施例中，所述分布式匹配的天线装置包括：主板、馈源、第一金属支臂、第二金属支臂、天线耦合片和第一调谐装置；其中，所述天线耦合片设置在所述馈源和所述第一金属支臂之间，所述天线耦合片和所述第一金属支臂之间还设置有第一调谐装置，通过第一调谐装置可以分离出低频信号，而将高频信号保留在耦合片上，避免了调试过程中高低频之间的相互干扰，高低频相对独立，实现了对高低频的同时兼顾，可以实现高低频的独立调谐。

进一步地，第一调谐装置可以等效为一个LC串联谐振电路装置，在低频段的低频点，第一调谐装置可以等效为电容，在低频段的高频点，第一调谐装置可以等效为电感，拓展了带宽，提高了天线的阻抗匹配度。

此外，采用第一调谐装置和所述第一电感的天线装置组成了分布式匹配网络，在所述分布式匹配网络中，除了可以对分布式元件(如，第一调谐装置和第一电感)值进行调节之外，还可以对分布式元件的位置进行调节，增加了调节点，通过对分布式元件值和/或分布式元件位置的协调调节，更加容易找到最佳的匹配位置和匹配值，提高了匹配效率。

实施例二

参照图2，示出了本申请实施例二中一种分布式匹配的天线装置的结构示意图。在本实施例中，所述分布式匹配的天线装置包括：主板1、馈源2、第一金属支臂3、第二金属支臂4、天线耦合片5、第一调谐装置6和第一电感7。

如图2所示，优选地，所述天线装置还包括：边框8。所述主板1设置在所述边框8内。需要说明的是，所述边框8可以是金属边框(也即，第一边框)，也可以是非金属边框(也即，第二边框)。所述边框8可以是任意一种适当的形状，例如，目前移动终端通常采用的长方形边框。

以图2所示的长方形边框为例进行说明：

若所述边框8是金属边框(第一边框)，则可以选择所述边框8的其中一条短边81作为所述第一金属支臂3和所述第二金属支臂4。优选地，可以在所述短边81上设置断点82，所述断点82将所述短边81分割为长度不等两部分，长度较长的第一部分可以作为所述第一金属支臂3，长度较短的第二部分可以作为所述第二金属支臂4。

若所述边框8是非金属边框(第二边框)，则可以选择天线(片)作为所述第一金属支臂3和所述第二金属支臂4。也即，可以以天线(片)作为加工材料，分别加工得到满足长度和形状要求的第一金属支臂3和所述第二金属支臂4。然后，将加工得到的第一金属支臂3和第二金属支臂4分别固定在所述边框8内的设定位置处，例如，可以固定在图2所示的短边81的上方。需要说明的是，在固定所述第一金属支臂3和所述第二金属支臂时，需要保证固定后的第一金属支臂3和第二金属支臂4在同一直线上，两者的末端相对设置，且满足断点所要求的间隔距离。

需要说明的是，在本实施例中，所述第一金属支臂3的长度大于所述第二金属支臂4的长度。

在本实施例中，所述第二金属支臂4通过所述第一电感7与所述主板1连接。换而言之，所述第一电感7设置在所述第二金属支臂4与所述主板1之间。优选地，在设置时，所述第一电感7设置在所述第二金属支臂4的末端位置处(靠近所述第一金属支臂3设置)。在本实施例中，通过调节所述电感7的电感值即可以实现对高频谐振频率的调节，不用修改边框8(或，金属支臂)的形状结构，保证了加工模具的通用性。特别是当需要通过加长所述第二金属支臂4的长度来保存高频谐振频率的值时，若采用现有的技术方案，则需要重新制作金属支臂，而在本实施例中，通过调节所述第一电感7的大小即可实现，简化了流程，且提高了可调谐的频率范围和精准度。

所述天线耦合片5设置在所述馈源2和所述第一金属支3臂之间，所述天线耦合片5的一侧与所述馈源2连接，所述天线耦合片5的另一侧与所述第一金属支臂3耦合连接。优选地，为了保证天线耦合片5与所述第一金属支臂3之间的耦合强度，所述天线装置还可以包括：第二电容9。所述第二电容9设置在天线耦合片5和所述第一金属支臂3之间，所述第二电容9的规格参数(电容值)可以根据耦合强度的需求来适应性的选择。

所述第一调谐装置6设置在所述天线耦合片5和所述第一金属支臂3之间，分别与所述天线耦合片5和所述第一金属支臂3连接。优选地，如图2所示，所述第一调谐装置6可以包括：第一走线61和第一电容62。其中，所述第一走线61可以是：由至少一条金属丝组成的、满足第一设定长度和/或第一设定形状的细长金属丝。所述天线耦合片5、第一走线61、第一电容62和所述第一金属支臂按顺序依次连接。其中，所述第一电容62可以进行额外地微调，更容易找到最佳的匹配位置和匹配值。

在本实施例中，所述第一走线61可以等效于一个电感，换而言之，可以使用等效于所述第一走线的电感来代替所述第一走线61。当然，所述第一走线61的作用不仅仅是电感，所述第一走线61还可以同时参与天线的辐射，所述第一走线61的形状可以影响天线系统的电流分布，例如，将某一设定形状的第一走线61设置在物体A和物体B之间(所述设定形状使得所述第一走线61的其中一部分靠近物体A，另一部分靠近物体B)，则可以大幅度增强物体A和物体B之间的耦合强度。在实际应用时，可以根据具体情况来设置所述第一走线61的形状和长度。下面结合图3a-3d，给出了第一走线61的几种优选地形状和长度的示例，本领域技术人员在理解本申请思路的情况下，还可以设计其他不同形状、粗细、长短的第一走线，本实施例内容不应理解为对本申请的限制。

如图3a，示出了本申请实施例二中一种第一细长走线的结构示意图。优选地，当选用电容值为2.35pF的第一电容62时，则可以选用至少一根宽度为0.15mm的金属丝组成长度为18mm的第一走线61。其中，所述第一走线61的形状可以是如图3a所示的第一设定形状(往返的“之”字形状)。所述第一走线61的一端与所述天线耦合片5直接连接，另一端则与所述第一电容62连接。

如图3b，示出了本申请实施例二中又一种第一细长走线的结构示意图。优选地，当选用电容值为1pF的第一电容62时，则可以选用至少一根宽度为0.1mm的金属丝组成长度为24mm的第一走线61。其中，所述第一走线61的形状可以是如图3b所示的第二设定形状(起始端至末端顺时针环绕形成的环状形状)。所述第一走线61的一端(起始端)与所述天线耦合片5耦合连接，另一端(末端)则与所述第一电容62连接。

如图3c，示出了本申请实施例二中再一种第一细长走线的结构示意图。优选地，当选用电容值为0.5pF的第一电容62时，则可以选用至少一根宽度为0.15mm的金属丝组成长度为42mm的第一走线61。其中，所述第一走线61的形状可以是如图3c所示的第三设定形状(按顺序依次折叠成多个“几”字形的几字形状)。所述第一走线61的一端与所述天线耦合片5直接连接，另一端则与所述第一电容62连接

如图3d，示出了本申请实施例二中另一种第一细长走线的结构示意图。优选地，当选用电容值为0.5pF的第一电容62时，则可以选用至少一个宽度为0.1mm的金属丝组成长度为40mm的第一走线61。其中，所述第一走线61的形状可以是如图3c所示的第四设定形状(起始端至末端逆时针环绕形成的环状形状)。所述第一走线61的一端(起始端)与所述天线耦合片5耦合连接，另一端(末端)则与所述第一电容62连接。

需要说明的是，所述第一电容62可以是集总电容或双层走线的耦合电容。本实施例对此不作限制。在本实施例中，一种优选地第一走线61和第一电容62的取值范围可以如下：第一走线61的等效电感值(也即，将所述第一走线61设置为设定长度和形状之后，所述第一走线61所对应的等效电感值)的范围是：10至47nH之间的任一取值；对应于所述第一走线61的取值，所述第一电容62的电容值的取值范围可以是：0.5至4.7pF之间的任一取值。本领域技术人员应当明了的时，具体的取值可以根据实际情况进行优化。

例如，优选地，等效电感值为10nH的第一走线61(如，宽为0.15mm、长为19mm的第一走线61的等效电感约为10nH)可以与电容值为2.3pF的第一电容62匹配使用，组成所述第一调谐装置6(等效于LC串联谐振电路装置)设置在所述主板1和所述第一金属支臂3之间。

参照图4，示出了本申请实施例二中一种史密斯圆图(Smith图)。

在本实施例中，当第一金属支臂3与天线耦合片5之间没有串联第一调谐装置6时，对应的阻抗曲线为图4中的粗实线曲线。当第一金属支臂3与天线耦合片5之间串联第一调谐装置6后，在低频段的低频点，所述第一调谐装置6等效为C(电容)，在低频段的高频点，所述第一调谐装置6等效为L(电感)，对应的阻抗曲线为图4中的虚线曲线，明显提高了带宽。

在本实施例中，优选地，所述天线装置还可以包括：第三电容10和/或第二电感11。其中，所述第三电容10设置在所述第一金属支臂3和所述主板1之间；所述第二电感11设置在所述第一金属支臂3和所述主板1之间。换而言之，可以从第三电容10和第二电感11中选择至少一个设置在所述第一金属支臂3和所述主板1之间。通过设置在所述第一金属支臂3和所述主板1之间的第三电容10或第二电感11进一步优化了高频的阻抗匹配。

在本实施例中，优选地，所述天线装置还可以包括：第二调谐装置12。所述第二调谐装置12包括：由至少一条金属丝组成的、满足第二设定长度和/或第二设定形状的第二走线121，和，第三电感122。所述天线耦合片5、所述第二走线121、所述第三电感122和所述第一金属支臂3按顺序依次连接。需要说明的是，所述第二走线121的形状和长度可以根据实际情况采用任意一种适当的方式设置(可以参照上述第一走线61的设置)。所述第二调谐装置12的设置进一步抵消了天线耦合片5对低频的影响，使得高频信号和低频信号相互之间更加独立，在调谐的时候不会相互影响，更易调谐。

例如，在本实施例中，为了满足高频要求，可以选择1.2pF的耦合电容作为所述第二电容，但所述1.2pF的耦合电容会对低频产生负作用。此时，可以选择等效电感为27nH的第二调谐装置12(也即，所述第二走线121和所述第三电感122串联后的等效电感为27nH)设置在所述第一金属支臂3和所述主板1之间，1.2pF的耦合电容与27nH的等效电感并联，对低频等效为0.04pF，由1.2pF降为0.04pF，负作用变小，降低了对低频的影响。而且，对于高频，1.2pF的耦合电容与27nH的等效电感并联，对高频等效为1pF，不会影响高频。

在本实施例中，如上所述，优选地，低频谐振的主要路径可以为：第一金属支臂3—导线(连接第一金属支臂3和第一电容62之间的导线)—第一电容62—第一走线61—天线耦合片4—馈源4。高频谐振的主要路径可以为：第二金属臂4—空间耦合—第一金属臂3—天线耦合片5—馈源2。高频和低频的调谐更加独立，互不影响，更容易找到最佳的匹配位置和匹配值。

需要说明的是，本实施例中所涉及的电容和电感可以是任意一种适当参数规格的集总元件或分布式元件。本实施例对此不作限制。

综上所述，在本实施例中，所述分布式匹配的天线装置包括：主板、馈源、第一金属支臂、第二金属支臂、天线耦合片、第一调谐装置和第一电感；其中，所述天线耦合片设置在所述馈源和所述第一金属支臂之间，所述天线耦合片和所述第一金属支臂之间还设置有第一调谐装置，通过第一调谐装置可以分离出低频信号，而将高频信号保留在耦合片上，避免了调试过程中高低频之间的相互干扰，高低频相对独立，实现了对高低频的同时兼顾，可以实现高低频的独立调谐。

进一步地，第一调谐装置可以等效为一个LC串联谐振电路装置，在低频段的低频点，第一调谐装置可以等效为电容，在低频段的高频点，第一调谐装置可以等效为电感，拓展了带宽，提高了天线的阻抗匹配度。

此外，采用第一调谐装置和所述第一电感的天线装置组成了分布式匹配网络，在所述分布式匹配网络中，除了可以对分布式元件(如，第一调谐装置和第一电感)值进行调节之外，还可以对分布式元件的位置进行调节，增加了调节点，通过对分布式元件值和/或分布式元件位置的协调调节，更加容易找到最佳的匹配位置和匹配值，提高了匹配效率。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上对本申请所提供的一种分布式匹配的天线装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (9)

1.一种分布式匹配的天线装置，其特征在于，包括：主板、馈源、第一金属支臂、第二金属支臂、天线耦合片、第一调谐装置和第一电感；

其中，

所述第一金属支臂和所述第二金属支臂设置在同一直线上，所述第一金属支臂的末端和所述第二金属支臂的末端满足设定间隔；所述第一金属支臂的长度大于所述第二金属支臂的长度；

所述天线耦合片设置在所述馈源和所述第一金属支臂之间，所述天线耦合片的一侧与所述馈源连接，所述天线耦合片的另一侧与所述第一金属支臂耦合连接；

所述第一调谐装置设置在所述天线耦合片和所述第一金属支臂之间，分别与所述天线耦合片和所述第一金属支臂连接；

所述第二金属支臂通过所述第一电感与所述主板连接。

2.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述第一调谐装置包括：

由至少一条金属丝组成的、满足第一设定长度和/或第一设定形状的第一走线，和，第一电容；

所述天线耦合片、第一走线、第一电容和所述第一金属支臂按顺序依次连接。

3.如权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述第一电容包括：集总电容或双层走线的耦合电容。

4.如权利要求2所述的天线装置，其特征在于，

所述第一走线的等效电感值包括：10至47nH之间的任一取值；

所述第一电容的电容值包括：0.5至4.7pF之间的任一取值。

5.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，还包括：第二电容；

所述第二电容设置在所述第一金属支臂和所述天线耦合片之间。

6.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，还包括：第三电容和/或第二电感；

其中，所述第三电容设置在所述第一金属支臂和所述主板之间，和/或，所述第二电感设置在所述第一金属支臂和所述主板之间。

7.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，还包括：第二调谐装置；

所述第二调谐装置包括：由至少一条金属丝组成的、满足第二设定长度和/或第二设定形状的第二走线，和，第三电感；

所述天线耦合片、所述第二走线、所述第三电感和所述第一金属支臂按顺序依次连接。

8.如权利要求1-7任一权利要求所述的天线装置，其特征在于，还包括：第一边框；其中，所述第一边框为金属边框；

所述主板设置在所述金属边框内；其中，所述金属边框包括一短边；

所述短边上设置有断点，所述断点将所述短边分割为长度不等的两部分；其中，长度较长的第一部分为所述第一金属支臂，长度较短的第二部分为所述第二金属支臂。

9.如权利要求1-7任一权利要求所述的天线装置，其特征在于，还包括：第二边框；其中，所述第二边框为非金属边框；

所述主板设置在所述非金属边框内；

所述第一金属支臂和所述第二金属支臂固定在所述非金属边框的设定位置处。