CN103078176A - 金属环耦合天线与手持式通信设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种金属环耦合天线和手持式通信设备，一种金属环耦合天线包括金属框，还包括馈线组件；所述馈线组件包括：馈点、馈线、接地线和两个接地点；所述馈线与所述馈点电连接；所述接地线电连接在所述金属框的开缝附近，所述两个接地点分别在所述开缝两侧将所述金属框与地线电连接，一个接地点靠近所述开缝，另一个接地点靠近所述馈点，其中，所述馈线和所述接地线的末端形成末端耦合区域，用于产生高低频谐振。本发明实施例提供的金属环耦合天线和手持式通信设备，用于提供一种调试简单的多频天线。

Description

金属环耦合天线与手持式通信设备

技术领域

本发明实施例涉及天线技术，尤其涉及一种金属环耦合天线与手持式通信设备。

背景技术

随着通信设备技术的日益发展，手持式通信设备（例如手机、平板电脑等）可能需要支持全球移动通信系统（Global System for MobileCommunications，GSM）、第三代移动通信技术（3rd-generation，3G），长期演进(Long Term Evolution，LTE)、无线保真（Wireless Fidelity，WiFi）、全球定位系统（Global Positioning System，GPS）等多种网络制式，手持式通信设备中的天线也需要增加为相应的个数。通常一部智能手机需要设计4～6个或更多的天线。同时，由于消费者对手持式通信设备小型化和外观的需求也在不断增加，需要利用紧凑结构改善天线设计，以满足手持式通信设备对天线数量的需求。

近来根据统计显示，消费者对于金属架构，如使用金属边框和金属后盖的手机比较偏爱，但金属架构对天线性能会产生恶化。苹果公司的Iphone 4手机使用了金属边框作为天线的方案，在手机侧面的金属边框上进行开缝，将天线馈点连接到金属边框开缝的附近位置，利用金属边框到地平面的路径形成串馈方式的环天线，利用环天线的0.5λ、λ和1.5λ的模式理论分别产生所需频段的高低频谐振，从而实现多天线的设计。

但这样设计的天线可调性较弱，仅靠馈点到地平面的路径上的金属环要激发出多个高频谐振会导致天线调试较困难，并且容易造成高频带宽不足。

发明内容

本发明实施例提供一种金属环耦合天线与手持式通信设备，用于提供一种调试简单的多频天线。

第一方面提供一种金属环耦合天线，包括金属框，还包括馈线组件；

所述馈线组件包括：馈点、馈线、接地线和两个接地点；所述馈线与所述馈点电连接；所述接地线电连接在所述金属框的开缝附近，所述两个接地点分别在所述开缝两侧将所述金属框与地线电连接，一个接地点靠近所述开缝，另一个接地点靠近所述馈点，其中，所述馈线和所述接地线的末端形成末端耦合区域，用于产生高低频谐振。

在第一方面第一种可能的实现方式中，所述的金属环耦合天线，还包括：

至少一个寄生分支区域和/或至少一个高频分支区域；所述寄生分支区域位于所述馈点附近，与所述地线电连接，用于与所述馈线耦合形成另一高频谐振；所述高频分支区域位于所述馈点附近，与所述馈线电连接，用于产生再一高频谐振

结合第一方面或第一方面第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述馈电组件对应的所述金属框的开缝位于所述金属框的上方或下方。

结合第一方面或第一方面第一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述馈线和所述接地线的末端交叉形成至少一个缝隙，构成所述末端耦合区域。

结合第一方面第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述馈线和所述接地线的末端在天线支架面上相互交叉耦合产生谐振，或所述馈线和所述接地线分别在与所述天线支架的内外侧面，末端相互交叠耦合形成谐振。

结合第一方面第三种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述馈电组件对应的所述金属框的开缝开设在所述金属框上方或下方的一侧，且所述金属框上方或下方还开设有与所述开缝镜像对称的附加开缝。

结合第一方面第五种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述附加开缝的两边缘之间短接。

第二方面提供一种手持式通信设备，包括：

至少一个如第一方面任一种可能的实现方式所述的金属环耦合天线，所述金属框作为所述手持通信设备的外框。

本发明实施例提供的金属环耦合天线与手持式通信设备，通过在金属框内设置馈线组件，将馈线组件的馈线电连接至馈点，馈线组件的接地线电连接至金属框上开缝处的附近，以使馈线和接地线末端形成末端耦合区域，形成金属环耦合天线，该天线结构可以在产生高频和低频两个谐振，由于该天线结构简单，并且都位于金属框外围，对天线的调试较容易，很容易形成高频和低频两个谐振，并且进一步地可以很容易地扩展出更多的频段。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的金属环耦合天线实施例一的结构示意图；

图2为本发明提供的金属环耦合天线实施例二的结构示意图；

图3为本发明提供的金属环耦合天线实施例三的结构示意图；

图4为本发明提供的金属环耦合天线实施例四的结构示意图；

图5为本发明提供的金属环耦合天线实施例五的结构示意图；

图6为本发明提供的金属环耦合天线实施例六的结构示意图；

图7为本发明提供的金属环耦合天线中馈线组件另一种实现方式的结构示意图；

图8为本发明提供的金属环耦合天线中馈线组件再一种实现方式的结构示意图；

图9为本发明提供的手持式通信设备实施例一的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明提供的金属环耦合天线实施例一的结构示意图，如图1所示，本实施例的金属环耦合天线包括：金属框11、馈线组件12。

金属框11设置有开缝17，馈线组件12包括馈点14、馈线15、接地线16和两个接地点23，馈线15与馈点14电连接；接地线16电连接在金属框11的开缝17附近的金属框11上的位置18，两个接地点23分别在开缝17两侧将金属框11与地20电连接，一个接地点23靠近开缝17，另一个接地点23靠近馈点14，位置18相对于靠近开缝17的接地点23位于开缝17的另一侧，其中，馈线15和接地线16的末端形成末端耦合区域19，可以产生高频和低频两个谐振。在接地点23与开缝17之间，金属框11与地20不能通过其他方式电连接。

具体地，本实施例的金属环耦合天线可以应用于使用金属边框的通信设备，特别是使用金属边框的手持式通信设备，例如手机、平板电脑等。将通信设备的金属边框作为金属框11。在通信设备中设置馈线15与接地线16，一般地，馈线15与接地线16设置在天线支架上。其中馈线15与馈点14电连接，接地线16与金属框11在位置18处电连接。馈线15和接地线16的末端形成末端耦合区域19，金属框11通过多个第二类接地点13电连接到地20，实现金属框11的良好接地。在金属框11位置18的附近设置有开缝17，在开缝17的两侧还分别设置有两个接地点23，金属框11与地20分别通过两个接地点23进行电连接，两个接地点23中的一个靠近开缝17，另一个靠近馈点14。并且在接地点23与开缝17之间，金属框11与地20不能通过其他方式电连接，也就是说接地点23分别是金属框11上距离开缝17最近的接地点。这样，馈线15和接地线16形成的末端耦合区域19可以产生高频和低频两个谐振。通过调整馈线15和接地线16的尺寸和相对位置、接地点23与开缝17的距离可以调整末端耦合区域19产生不同的高频和低频谐振，包括调整高频和低频谐振的频段、带宽等参数。其中，靠近开缝17的接地点23用于调整高频谐振的相关参数，靠近馈点14的接地点23用于调整低频谐振的相关参数。一般地，在移动通信领域，低频指频率低于1GHz的频段，高频指频率高于1.5GHz的频段。本实施例中，末端耦合区域19通过谐振产生的高频谐振和低频谐振不限于仅包括一个频段的谐振，通过调整馈线15和接地线16的尺寸和相对位置、接地点23与开缝17的距离，可以在高频谐振或低频谐振覆盖的频率范围内产生至少两个不同频段的谐振。例如，移动通信中GSM存在850MHz和900MHz两个频段，通信设备可能需要同时支持850MHz和900MHz两个频段，本实施例中，通过调整馈线组件12中的天线匹配，可以使末端耦合区域19通过谐振产生的低频谐振中同时产生850MHz和900MHz两个频段。

需要说明的是，第20为使用本发明提供的金属环耦合天线的通信设备的主地。接地点23用于使末端耦合区域19产生高频和低频两个谐振，第二类接地点13用于使金属框11实现良好接地。金属框11与地20间设置尽量多的接地点13，以保证金属框11与地20接地良好。

本实施例，通过在金属框内设置馈线组件，将馈线组件的馈线电连接至馈点，馈线组件的接地线电连接至金属框上开缝处的附近，并在开缝两侧设置两个接地点，以使馈线和接地线末端形成末端耦合区域，形成金属环耦合天线，该天线结构可以在通过产生高频和低频两个谐振，由于该天线结构简单，并且都位于金属框外围，对天线的调试较容易，很容易产生高频和低频两个谐振，并且进一步地可以很容易地扩展出更多的频段。

图2为本发明提供的金属环耦合天线实施例二的结构示意图，如图2所示，本实施例的金属环耦合天线在图1所示金属环耦合天线的基础上，还包括：寄生分支区域21。

寄生分支区域21设置在馈点14附近，寄生分支区域21与地20电连接（未示出），设置寄生分支区域21可以通过末端耦合区域19与馈线14耦合产生一个新的高频谐振，通过调整寄生分支区域21的尺寸和位置，可以调整产生的新的高频谐振的频段、带宽等参数。也就是说，通过设置寄生分支区域21可以在图1所示金属环耦合天线产生高频和低频两个谐振的基础上，产生一个新的高频谐振。从而可以在不改变金属环耦合天线其他结构的基础上，生成一个额外的高频谐振。

图3为本发明提供的金属环耦合天线实施例三的结构示意图，如图3所示，本实施例的金属环耦合天线在图1所示金属环耦合天线的基础上，还包括：高频分支区域22。

高频分支区域22设置在馈点14附近，高频分支区域22与馈线15电连接，设置高频分支区域22可以产生一个新的高频谐振，通过调整高频分支区域22的尺寸和位置，可以调整产生的高频谐振的频段、带宽等参数。本实施例中的高频分支区域22与图2所示实施例中的寄生分支区域21的区别在于，高频分支区域22与馈线15电连接，相当于将馈线15引出一分支，从而通过产生高频谐振；寄生分支区域21在馈点14附近与地20电连接，耦合馈点14的信号从而产生高频谐振。也就是说，通过设置高频分支区域22可以在图1所示金属环耦合天线产生高频和低频两个谐振的基础上，产生一个新的的高频谐振。从而可以在不改变金属环耦合天线其他结构的基础上，生成一个额外的高频谐振。

进一步地，可以在图1所示金属环耦合天线的基础上同时设置至少两个寄生分支区域21，或至少两个高频分支区域22，或至少一个寄生分支区域21与至少一个高频分支区域22的任意组合，从而产生至少两个新的高频谐振，通过调整不同的寄生分支区域21和/或高频分支区域22的尺寸和位置，可以调整产生的新的高频谐振的频段、带宽等参数。所以可以在图1所示金属环耦合天线产生高频和低频两个谐振的基础上，产生额外的高频谐振。从而可以在不改变金属环耦合天线其他结构的基础上，生成额外的高频谐振。

进一步地，上述各实施例中，通过调整接地点23中靠近开缝17的接地点与开缝17的相对位置关系，还可以使末端耦合区域19产生一个新的高频谐振，从而可以在不改变金属环耦合天线其他结构的基础上，生成一个新的高频谐振。

图4为本发明提供的金属环耦合天线实施例四的结构示意图，如图4所示，本实施例的金属环耦合天线与图1所示金属环耦合天线的区别在于：图1中馈线组件12位于金属框11的上方，并且开缝17也位于金属框11的上方；而本实施例中馈线组件12位于金属框11的下方，开缝17也位于金属框11的下方。

金属框11设置有开缝17，馈线组件12包括馈点14、馈线15、接地线16和两个接地点23，馈线15与馈点14电连接；接地线16电连接在金属框11的开缝17附近的金属框11上的第二位置38，两个接地点23分别在开缝17两侧将金属框11与地20电连接，一个接地点23靠近开缝17，另一个接地点23靠近馈点14，位置38相对于靠近开缝17的接地点23位于开缝17的另一侧，其中，馈线15和接地线16的末端形成第二末端耦合区域39，可产生第二高频和第二低频两个谐振。在接地点23与开缝17之间，金属框11与地20不能通过其他方式电连接。

本实施例中的馈线组件12与图1所示实施例中馈线组件12的结构和功能均类似，其区别仅在于馈线组件和金属框上开缝的位置不同。本实施例的金属环耦合天线同样可以产生第二高频和第二低频两个谐振。当设置在金属框上部或下部时，两馈线和馈点的布局位置可以变化，适应于金属框所在手持式电子设备上下方的剩余空间。

在图4所示金属环耦合天线的基础上，还可以设置如图2所示的寄生分支区域或者如图3所示的高频分支区域，其结构和功能类似，此处不再赘述。

进一步地，还可以在一个金属框中同时设置多个馈线组件。图5为本发明提供的金属环耦合天线实施例五的结构示意图，如图5所示，本实施例的金属环耦合天线包括：金属框11、两个馈线组件12。两个馈线组件可分别记为第一馈线组件和第二馈线组件，其设置在金属框的不同位置。

金属框11设置有两个开缝17，两个馈线组件12的结构分别与图1与图4中馈线组件12的结构相同，此处不再赘述。

优选地，图1至图5所述各实施例中，开缝17位于金属框11的上方或下方。金属框11的开缝处为整个金属框电场强度较大的地方，若开缝处被遮挡则会严重影响该开缝附近耦合的天线信号。由于本发明提供的金属环耦合天线主要用于手持式通信设备，使用者使用手持式通信设备时主要握持在设备的侧面，若将开缝处设置在设备的侧面，则可能由于使用者握持的手而影响金属环耦合天线的天线信号。因此，将开缝17设置在金属框11的上方或下方，可以避免由于人手握而对天线信号造成的影响。

图6为本发明提供的金属环耦合天线实施例六的结构示意图，如图6所示，本实施例的金属环耦合天线在图4所示实施例的基础上，馈电组件12对应的金属框11的开缝17开设在金属框11下方的一侧，且金属框11下方还开设有与金属框11下方的开缝17镜像对称的附加开缝41。

附加开缝41与位于金属框11下方的馈线组件12对应的开缝17互为镜像开缝，在金属框11上设置附加开缝41可以在使用本实施例的金属环耦合天线的通信设备外侧呈现互为镜像的两条开缝，可以使通信设备的外观更加美观。由于设置有附加开缝41，金属框11在附加开缝41处出现缝隙，但为了保证位于金属框11下方的馈线组件12能够正常地产生谐振，可以在金属框11的内部设置短接线42，使附加开缝41的两侧实现电连接，则可以保证位于金属框11下方的馈线组件12正常地产生高频和低频谐振。

进一步地，附加开缝还可以用作其它频段天线调试使用，则无需对附加开缝两侧进行电连接。若无需用于其它频段调试，而为了美观设置附加开缝，则需要对附加开封的两侧实现电连接。

上述各实施例中，馈线组件的馈线和接地线的末端交叉形成一个缝隙，构成末端耦合区域。但本发明提供的馈线组件不以该结构为限。图7为本发明提供的金属环耦合天线中馈线组件另一种实现方式的结构示意图，图8为本发明提供的金属环耦合天线中馈线组件再一种实现方式的结构示意图。图7中馈线51和接地线52的多个末端互交叉耦合形成谐振，并且馈线51和接地线52在天线支架面上，图8中馈线53和接地线54的末端互交叠耦合形成谐振，并且馈线53和接地线52在天线支架的两个不同的平面上，例如天线支架的内侧和外侧。

图9为本发明提供的手持式通信设备实施例一的结构示意图，如图8所示，本实施例的手持式通信设备61包括金属环耦合天线62。

金属环耦合天线62可以包括本发明实施例提供的任一种金属环耦合天线。图9中以图1所示金属环耦合天线为例，其中可以将金属框11作为手持式通信设备61的外框，手持式通信设备的后盖作为地20。

本实施例，在手持式通信设备中使用本实施例提供的金属环耦合天线，可以产生高频和低频两个谐振，该天线结构简单、调试容易，使手持式通信设备可以容易地产生高频和低频两个谐振，并且由于该天线可以很容易地扩展出更多的谐振，因此手持式通信设备也可以容易地产生更多的天线信号。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种金属环耦合天线，包括金属框，其特征在于，还包括馈线组件；

所述馈线组件包括：馈点、馈线、接地线和两个接地点；所述馈线与所述馈点电连接；所述接地线电连接在所述金属框的开缝附近，所述两个接地点分别在所述开缝两侧将所述金属框与地线电连接，一个接地点靠近所述开缝，另一个接地点靠近所述馈点，其中，所述馈线和所述接地线的末端形成末端耦合区域，用于产生高低频谐振。

2.根据权利要求1所述的金属环耦合天线，其特征在于，还包括：

至少一个寄生分支区域和/或至少一个高频分支区域；所述寄生分支区域位于所述馈点附近，与所述地线电连接，用于与所述馈线耦合形成另一高频谐振；所述高频分支区域位于所述馈点附近，与所述馈线电连接，用于产生再一高频谐振。

3.根据权利要求1或2所述的金属环耦合天线，其特征在于，所述馈电组件对应的所述金属框的开缝位于所述金属框的上方或下方。

4.根据权利要求1或2所述的金属环耦合天线，其特征在于，所述馈线和所述接地线的末端交叉形成至少一个缝隙，构成所述末端耦合区域。

5.根据权利要求4所述的金属环耦合天线，其特征在于，所述馈线和所述接地线的末端在天线支架面上相互交叉耦合产生谐振，或所述馈线和所述接地线分别在与所述天线支架的两个平面上，末端相互交叠耦合产生谐振

6.根据权利要求4所述的金属环耦合天线，其特征在于，所述馈电组件对应的所述金属框的开缝开设在所述金属框上方或下方的一侧，且所述金属框上方或下方还开设有与所述开缝镜像对称的附加开缝。

7.根据权利要求6所述的金属环耦合天线，其特征在于，所述附加开缝的两边缘之间短接。

8.一种手持式通信设备，其特征在于，包括：

至少一个如权利要求1～7任一项所述的金属环耦合天线，所述金属框作为所述手持通信设备的外框。

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