CN103579754B - 天线和用于形成天线的方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种天线和用于形成天线的方法，其应用于外壳中包括由导电材料制成的通信区的电子设备。所述天线包括：第一缝隙，位于所述通信区上，用于辐射第一频率带宽的信号；第二缝隙，位于所述通信区上，用于辐射第二频率带宽的信号，该第二频率带宽的信号的频率高于所述第一频率带宽的信号的频率；介质基板，包括第一表面和与所述第一表面相背的第二表面，通过所述第一表面覆盖所述第一缝隙和第二缝隙；以及微带馈电部，设置为连接所述介质基板的第二表面，用于激励所述第一缝隙和第二缝隙的辐射。在本发明实施例的上述技术方案中，电子设备的天线具有良好的性能，并同时使电子设备具有良好的金属质感和超薄设计。

Description

天线和用于形成天线的方法

技术领域

本发明涉及通信领域，更具体地，涉及一种天线和用于形成天线的方法。

背景技术

近年来，随着移动通信技术的迅猛发展，出现了各种类型的电子设备，诸如计算机、个人数字助理、智能通信终端等。所述电子设备具有天线以传输信息和数据等。此外，所述电子设备作为用户日常携带的电子产品，其外观设计也为用户所关注。例如，用户对电子设备的厚度和金属质感的要求越来越高，超薄和金属质感成为移动终端设计的一种趋势。因此，不但期望作为移动通信设备的电子设备具有优良的天线性能、还期望该电子设备具有良好的金属质感。

以移动通信设备为例，所述移动通信设备的天线设计通常采用常规的平面倒F天线（PIFA，Planar Inverted F Antenna）或者单极天线来进行内置天线设计，所述内置天线都容易受全金属后壳的影响，导致天线性能的恶化。为此，一种现有的解决方案是对移动通信设备的全金属后壳做局部掏空处理，以满足天线的辐射性能。然而，这种局部掏空处理降低了移动通信设备的外观设计的美感，且使得移动通信设备的整体金属质感被降低，同时也降低了超薄移动通信设备的结构强度设计。

此外，存在电子设备采用微带馈电缝隙辐射原理的天线设计方案，该天线也存在容易被手握到而使天线性能严重下降的问题，同时微带馈电缝隙也影响电子设备的外观和结构设计。

因此，电子设备的现有天线设计难以在保证天线性能的同时使电子设备具有良好的金属质感。

发明内容

本发明实施例提供了一种天线和用于形成天线的方法，其能够使电子设备的天线具有良好的性能、并同时使电子设备具有良好的金属质感。

一方面，提供了一种天线，应用于电子设备，该电子设备的外壳包括由导电材料制成的通信区，所述天线包括：第一缝隙，位于所述通信区上，用于辐射第一频率带宽的信号；第二缝隙，位于所述通信区上，用于辐射第二频率带宽的信号，该第二频率带宽的信号的频率高于所述第一频率带宽的信号的频率；介质基板，包括第一表面和与所述第一表面相背的第二表面，通过所述第一表面覆盖所述第一缝隙和第二缝隙；以及微带馈电部，设置为连接所述介质基板的第二表面，用于激励所述第一缝隙和第二缝隙的辐射。

优选地，所述电子设备可以是具有金属边框的移动通信终端，所述金属边框的底部平面可被作为所述第一缝隙和第二缝隙所位于的通信区。

优选地，所述第一缝隙和/或第二缝隙可被用作所述电子设备的声音传送孔。

优选地，所述第一缝隙和第二缝隙之间的最短距离可大于3毫米，从而避免第一频率带宽的信号与第二频率带宽的信号之间的干扰。所述第一缝隙和第二缝隙的面积通过增加所述介质基板的介电常数来减小。

优选地，所述微带馈电部可通过天线宽带匹配网络连接到电子设备的信号收发器，从而展宽所述天线的所述第一频率带宽和/或第二频率带宽。

优选地，所述天线可用于传输如下通信信号中的至少一个：卫星信号、无线网络信号、和蓝牙信号。

优选地，所述电子设备的外壳是全金属外壳。

另一方面，提供了一种用于形成天线的方法，应用于电子设备，该电子设备的外壳包括由导电材料制成的通信区，所述方法包括：在所述通信区上形成用于辐射第一频率带宽的信号的第一缝隙；在所述通信区上形成用于辐射第二频率带宽的信号的第二缝隙，该第二频率带宽的信号的频率高于所述第一频率带宽的信号的频率；在所述第一缝隙和第二缝隙上覆盖介质基板，该介质基板包括覆盖所述第一缝隙和第二缝隙的第一表面和与所述第一表面相背的第二表面；以及在所述介质基板的第二表面设置用于激励所述第一缝隙和第二缝隙的辐射的微带馈电部。

在本发明实施例的上述天线和用于形成天线的方法的技术方案中，通过将电子设备的导体外壳作为天线的一部分，并利用导体外壳上的两个缝隙来辐射不同频率带宽的信号，使得电子设备的天线具有良好的性能，并同时使电子设备具有良好的金属质感和超薄设计。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1图示了根据本发明实施例的天线的结构；

图2图示了根据本发明实施例的在通信区中的天线缝隙的示意图；

图3图示了根据本发明实施例的天线的馈电电路的示意框图；

图4图示了根据本发明实施例的用于形成天线的方法的流程图。

具体实施方式

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。

根据本发明实施例的天线可应用于外壳中具有由导电材料（例如金属）制成的通信区（即导电区）的任何电子设备，例如计算机、个人数字助理、智能通信终端等。该电子设备的外壳可以是全金属外壳。

图1图示了根据本发明实施例的天线10的结构。所述天线10是基于微带馈电缝隙天线的原理。所述天线10包括：第一缝隙11，位于电子设备的外壳的通信区上，用于辐射第一频率带宽的信号；第二缝隙12，位于所述通信区上，用于辐射第二频率带宽的信号，该第二频率带宽的信号的频率高于所述第一频率带宽的信号的频率；介质基板13，包括第一表面和与所述第一表面相背的第二表面，通过所述第一表面覆盖所述第一缝隙和第二缝隙；以及微带馈电部14，设置为连接所述介质基板的第二表面，用于激励所述第一缝隙和第二缝隙的辐射。

在电子设备的外壳的通信区（即通信区）上形成所述第一缝隙11和第二缝隙12。所述第一缝隙11和第二缝隙12的两侧以及二者之间的部分是电子设备的通信区（即导体外壳）。第一缝隙11用于辐射第一频率带宽（低频频带）的信号；第二缝隙12用于辐射第二频率带宽（高频频带）的信号。可通过配合地设计所述第一缝隙11和第二缝隙12的长度和宽度，使得所述天线10具有宽的频率带宽，从而满足天线的多频段的通信需要。

所述第一缝隙11和第二缝隙12根据实际需要可位于电子设备的导体外壳的任何位置。在电子设备是具有金属边框的移动通信终端的情况下，可以所述金属边框的底部平面作为所述第一缝隙11和第二缝隙12所位于的通信区。此时，所述第一缝隙11和第二缝隙12被设计在电子设备的底部，一方面，这可以尽量远离人的头部，从而有效降低天线的辐射对人体的影响；另一方面，用户在使用过程中较少握到天线，从而可以大大减小用户手握对天线性能的影响。

此外，在所述电子设备中通常需要设置声音传送孔（包括送话孔和播放孔）来进行语音通信。可以利用所述第一缝隙11和第二缝隙12中的至少一个作为所述电子设备的声音传送孔，从而避免在电子设备设置专门的声音传送孔。这样，可以进一步降低缝隙对外观设计和结构设计的影响，并且可以有效节省天线设计成本和结构上的占用空间，使得电子设备可以设计得更加轻薄和具有金属质感。

所述介质基板13的第一表面覆盖所述第一缝隙11和第二缝隙12，因此该第一表面可通过所述缝隙11和12显露，从而进行空间电磁辐射。所述介质基板13的第二表面连接到所述微带馈电部14。该介质基板13的参数可以结合天线的性能和缝隙的结构来选取。例如，在相同的天线性能（例如频率带宽）的情况下，为了减小第一缝隙11和/或第二缝隙12的开缝面积，以使得电子设备具有良好的外观设计和结构设计，可以使用介电常数大的材料作为所述介质基板13。

连接到介质基板的第二表面的所述微带馈电部14至少部分地与所述第一缝隙11和第二缝隙12相对，以激励所述第一缝隙11和第二缝隙12的辐射。该微带馈电部14连接到电子设备的信号收发器。通过天线10辐射的信号通过该微带馈电部14连接到信号收发器，以进行处理。

在具体的应用中，可以利用上述天线10来传输如下通信信号中的至少一个：卫星信号、无线网络信号、和蓝牙信号。

在本发明实施例的上述天线中，通过将电子设备的导体外壳作为天线的一部分，并利用导体外壳上的两个缝隙来辐射不同频率带宽的信号，使得诸如移动通信设备的电子设备的天线具有良好的性能，并同时使移动通信设备具有良好的金属质感和超薄设计。

图2图示了根据本发明实施例的在通信区中的天线缝隙的示意图。在图2中，所述通信区上具有并行地布置的第一缝隙21和第二缝隙22。该第一缝隙21用于辐射低频带宽的信号，第二缝隙22用于辐射高频带宽的信号。如前所述，每个缝隙的开缝面积可根据通信带宽等要求进行设置，并且所述第一缝隙和第二缝隙的面积可通过增加覆盖缝隙的介质基板的介电常数来减小。此外，所述第一缝隙21和第二缝隙22之间的最短距离D（如图2所示）可大于3毫米，从而避免第一缝隙21所辐射的信号与第二缝隙22所辐射的信号之间的干扰。

要注意，该图2仅仅用于说明在平面外壳上的缝隙，其仅仅是一个示意性描述。为了清楚，对某些部分进行了放大或缩小。

图3图示了根据本发明实施例的天线的馈电电路的示意框图。在该馈电电路中包括天线宽带匹配网络32。该天线宽带匹配网络32具有展宽天线31频带带宽的作用。当用户手握电子设备的外壳而导致天线31的工作频率发生偏移时，由于利用天线宽带匹配网络32展宽了天线31频带带宽，偏移后的工作频率会仍然处于天线的频率带宽中，从而避免了由于频率偏移导致的天线性能下降。

在图3中，天线31中的微带馈电部通过天线宽带匹配网络32连接到电子设备的信号收发器33，从而展宽所述天线的所述第一频率带宽和/或第二频率带宽。当接收信号时，通信信号通过本发明的缝隙天线进入天线宽带匹配网络32，然后再进入到信号收发器33进行接收处理；当发送信号时，通信信号通过信号收发器33传输到天线宽带匹配网络32，然后再通过缝隙天线辐射出去，从而实现了通信信号的正常收发。

图4图示了根据本发明实施例的用于形成天线的方法的流程图。

该用于形成天线的方法400应用于其外壳包括由导电材料制成的通信区的电子设备。所述电子设备的外壳例如可以是全金属外壳。

所述用于形成天线的方法400包括：在所述通信区上形成用于辐射第一频率带宽的信号的第一缝隙（S410）；在所述通信区上形成用于辐射第二频率带宽的信号的第二缝隙，该第二频率带宽的信号的频率高于所述第一频率带宽的信号的频率（S420）；在所述第一缝隙和第二缝隙上覆盖介质基板，该介质基板包括覆盖所述第一缝隙和第二缝隙的第一表面和与所述第一表面相背的第二表面（S430）；以及在所述介质基板的第二表面设置用于激励所述第一缝隙和第二缝隙的辐射的微带馈电部（S440）。

所述第一缝隙用于辐射第一频率带宽（低频频带）的信号。所述第二缝隙用于辐射第二频率带宽（高频频带）的信号。可通过配合地设计所述第一缝隙和第二缝隙的长度和宽度，使得所述天线具有宽的频率带宽，从而满足天线的多频段的通信需要。

所述第一缝隙和第二缝隙根据实际需要可位于电子设备的导体外壳的任何位置。作为示例，在电子设备是具有金属边框的移动通信终端的情况下，可以所述金属边框的底部平面作为所述第一缝隙和第二缝隙所位于的通信区。此时，不仅可以尽量远离人的头部，从而有效降低天线的辐射对人体的影响；而且用户在使用过程中较少握到天线，从而可以大大减小用户手握对天线性能的影响。还可以将所述第一缝隙和/或第二缝隙用作所述电子设备的声音传送孔，从而避免在电子设备设置专门的声音传送孔。这样，可以进一步降低缝隙对外观设计和结构设计的影响，并且可以有效节省天线设计成本和结构上的占用空间，使得电子设备可以设计得更加轻薄和具有金属质感。

在具体实践中，所述第一缝隙和第二缝隙之间的最短距离可大于3毫米，从而避免第一频率带宽的信号与第二频率带宽的信号之间的干扰。所述第一缝隙和第二缝隙的面积通过增加所述介质基板的介电常数来减小。关于该第一缝隙和第二缝隙的示意性设置，可以参见图2以及相应的描述。

在S430中形成的介质基板的第一表面覆盖所述第一缝隙和第二缝隙，因此该第一表面可通过所述缝隙显露，从而进行空间电磁辐射。在相同的天线性能（例如频率带宽）的情况下，可以使用介电常数大的材料作为所述介质基板，以减小第一缝隙11和/或第二缝隙12的开缝面积。

在S440中形成的微带馈电部连接到介质基板的第二表面，并且至少部分地与所述第一缝隙和第二缝隙相对，以激励所述第一缝隙和第二缝隙的辐射。该微带馈电部连接到电子设备的信号收发器。通过天线辐射的信号通过该微带馈电部连接到信号收发器，以进行处理。作为示例，该微带馈电部可通过天线宽带匹配网络连接到信号收发器，从而展宽所述天线的第一频率带宽和/或第二频率带宽。在展宽了天线的频率带宽之后，可以避免当用户手握电子设备时工作频率发生偏移时而导致的天线性能下降。关于该天线宽带匹配网络的描述可以参见图3以及相应的描述。

利用上述方法形成的天线可用于传输卫星信号、无线网络信号、和蓝牙信号中的至少一个。

在本发明实施例的上述用于形成天线的方法中，通过将电子设备的导体外壳作为天线的一部分，并利用导体外壳上的两个缝隙来辐射不同频率带宽的信号，使得诸如移动通信设备的电子设备的天线具有良好的性能，并同时使移动通信设备具有良好的金属质感和超薄设计。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的用于形成天线的方法中所涉及的步骤的具体实现，可以参考前述装置实施例中的图示和操作，在此不再赘述。此外，上述方法实施例中的部分步骤可以进行重新组合，或可以改变部分步骤之前的执行顺序。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种天线，应用于电子设备，该电子设备的外壳包括由导电材料制成的通信区，所述天线包括：

第一缝隙，位于所述通信区上，用于辐射第一频率带宽的信号；

第二缝隙，位于所述通信区上，用于辐射第二频率带宽的信号，该第二频率带宽的信号的频率高于所述第一频率带宽的信号的频率；

介质基板，包括第一表面和与所述第一表面相背的第二表面，通过所述第一表面覆盖所述第一缝隙和第二缝隙；以及

微带馈电部，设置为连接所述介质基板的第二表面，至少部分地与所述第一缝隙和第二缝隙相对，用于激励所述第一缝隙和第二缝隙的辐射，

其中，所述第一缝隙和第二缝隙的面积通过增加所述介质基板的介电常数来减小。

2.根据权利要求1的天线，其中，所述电子设备是具有金属边框的移动通信终端，所述金属边框的底部平面被作为所述第一缝隙和第二缝隙所位于的通信区。

3.根据权利要求1的天线，其中，所述第一缝隙和/或第二缝隙被用作所述电子设备的声音传送孔。

4.根据权利要求1的天线，其中，所述第一缝隙和第二缝隙之间的最短距离大于3毫米，从而避免第一频率带宽的信号与第二频率带宽的信号之间的干扰。

5.根据权利要求1的天线，其中，所述微带馈电部通过天线宽带匹配网络连接到电子设备的信号收发器，从而展宽所述天线的所述第一频率带宽和/或第二频率带宽。

6.根据权利要求1的天线，其中，所述天线用于传输如下通信信号中的至少一个：卫星信号、无线网络信号、和蓝牙信号。

7.根据权利要求1的天线，其中，所述电子设备的外壳是全金属外壳。

8.一种用于形成天线的方法，应用于电子设备，该电子设备的外壳包括由导电材料制成的通信区，所述方法包括：

在所述通信区上形成用于辐射第一频率带宽的信号的第一缝隙；

在所述通信区上形成用于辐射第二频率带宽的信号的第二缝隙，该第二频率带宽的信号的频率高于所述第一频率带宽的信号的频率；

在所述第一缝隙和第二缝隙上覆盖介质基板，该介质基板包括覆盖所述第一缝隙和第二缝隙的第一表面和与所述第一表面相背的第二表面；以及

在所述介质基板的第二表面设置用于激励所述第一缝隙和第二缝隙的辐射的微带馈电部，该微带馈电部至少部分地与所述第一缝隙和第二缝隙相对，

其中，所述第一缝隙和第二缝隙的面积通过增加所述介质基板的介电常数来减小。

9.根据权利要求8的方法，其中，所述电子设备是具有金属边框的移动通信终端，所述金属边框的底部平面被作为所述第一缝隙和第二缝隙所位于的通信区。

10.根据权利要求8的方法，其中，所述第一缝隙和/或第二缝隙被用作所述电子设备的声音传送孔。

11.根据权利要求8的方法，其中，所述第一缝隙和第二缝隙之间的最短距离大于3毫米，从而避免第一频率带宽的信号与第二频率带宽的信号之间的干扰。

12.根据权利要求8的方法，还包括：

通过天线宽带匹配网络将所述微带馈电部连接到电子设备的信号收发器，从而展宽所述天线的所述第一频率带宽和/或第二频率带宽。

13.根据权利要求8的方法，其中，所述天线用于传输如下信号中的至少一个：卫星信号、无线网络信号、和蓝牙信号。

14.根据权利要求8的方法，其中，所述电子设备的外壳是全金属外壳。