CN103811864A - 一种金属边框双频耦合天线 - Google Patents
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Abstract
一种金属边框双频耦合天线，包括金属边框以及设置在金属边框内的PCB板；所述金属边框包括第一边框、第二边框、第三边框和第四边框构成的闭环金属框；所述PCB板包括电路区和净空区；还包括天线单元，所述天线单元包括馈电走线、耦合走线，所述馈电走线与馈电源连接，所述耦合走线与第四金属边框电气连接，所述第四边框两端与PCB板的地连接，形成闭环辐射回路。本发明把金属框设计为天线辐射体的一部分，减小天线的PCB投影区域；金属框不需要开槽，且采用耦合馈电方式使得天线在整个辐射回路上的电流分布更加均匀，解决了手指触碰对移动终端天线性能影响；本发明采用开槽式方式，降低天线对PCB净空环境的要求，因此适用于更复杂的手机环境。
Description
技术领域
本发明属于天线技术领域，具体涉及一种金属边框双频耦合天线。
背景技术
目前,金属质感的便携式终端产品受到消费者的青睐，但是太多的金属结构件不利于天线的设计。而且基于造型的需求，手机厚度越来越薄，天线的空间也越来越小，天线周围的环境也越来越复杂。所以在有限的空间和复杂的环境下，整合金属结构，同步考虑用户体验，还需满足多频的天线，给天线设计提出了挑战。
现有的金属边框设计都是把金属边框作为天线辐射的一部分，在于兼顾用户的金属感追求和缩小天线的面积，通常采用的天线类型无非是PIFA天线和Loop（环形天线），而PIFA天线和Loop（环形天线）都不是地闭合天线，因此实际应用中必须在金属边框上开缝。开缝必会引起电荷的积聚，导致用户手指触碰对天线性能产生很大影响。
另外，开缝式天线因其具有闭环低、净空窄的天线特性，一直被认为是解决金属边框必须开缝的有效方法，但由于它λ波长谐振、多频实现难和辐射弱等缺点，导致其一直很难被应用到移动终端，因此研究多频小型闭环金属框开缝式天线具有极高的实用价值。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种金属边框双频slot(开槽)耦合天线。
本发明采取的设计方案为：
一种金属边框双频耦合天线，包括金属边框以及设置在金属边框内的PCB板；所述金属边框包括第一边框、第二边框、第三边框和第四边框构成的闭环金属框；所述PCB板包括电路区和净空区；还包括天线单元,所述天线单元包括馈电走线、耦合走线，所述馈电走线与馈电源连接，所述耦合走线与第四金属边框电气连接所述第四边框两端与PCB板的地连接，形成闭环辐射回路。
进一步的，所述PCB板上电路区和净空区分界处的一端对应所述第二边框和第四边框的连接处，另一端对应所述第三边框和第四边框的连接处。
进一步的，所述金属边框包裹在移动终端的四周。
进一步的，所述天线单元还包括第一高频调谐分支，所述第一高频调谐分支与第四金属边框电气连接。
进一步的，所述天线单元还包括第二高频调谐分支，所述第二高频调谐分支与第四金属边框电气连接。
进一步的，所述第一高频调谐分支为条状金属走线或“L”型金属走线。
进一步的，所述耦合走线为条状金属走线或“L”型金属走线。
进一步的，所述天线单元设置于PCB板上。
进一步的，所述天线单元设置于支架上，所述支架设置在PCB板具有净空区域的端头。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明把金属框设计为天线辐射体的一部分，且不需要开槽，不仅减小天线的PCB投影区域，而且满足消费者对金属质感移动终端产品的追求；
2、本发明金属框不需要开槽，且采用耦合馈电方式使得天线在整个辐射回路上的电流分布更加均匀，解决了手指触碰对移动终端天线性能影响极大的问题，同时兼顾了外观美；
3、本发明采用开槽式方式，降低天线对PCB净空环境的要求，因此适用于更复杂的手机环境；
4、该天线可以实现工作频率1.5GHz-1.6GHz以及2.4GHz-2.5GHz，而且满足整个频段的性能需求。
附图说明
图1为本发明实施例1俯视机构示意图；
图2为本发明实施例1立体结构示意图；
图3为本发明实施例1回波损耗和Smith圆图；
图4为本发明实施例2立体结构示意图；
图5为本发明实施例3立体结构示意图。
具体实施方式
为了让本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步阐述。
实施例1
如图1~2所示，本实施例提供一种金属边框双频耦合天线，包括金属边框1、设置在金属边框1内的PCB板2以及天线单元3。所述金属边框1包括第一边框102、第二边框103、第三边框104和第四边框105构成的闭环金属框，金属边框1的长宽对应手机的长宽，高度为3~5mm，金属边框1包裹在移动终端的四周。所述PCB板2包括电路区100和净空区101，天线单元3设置于净空区101内，所述PCB板2上电路区100和净空区101分界处的一端对应所述第二边框103和第四边框105的连接处，另一端对应所述第三边框104和第四边框105的连接处，净空区101的竖向长度为5~7mm；所述天线单元3包括馈电走线201、耦合走线202，所述馈电走线201与馈电源200连接，馈电源200放置在PCB板2电路区100与净空区101的分界处，通过电线电缆实现馈电源200和射频端的连接，所述耦合走线202与第四金属边框105通过弹针或螺钉实现电气连接，所述第四边框105两端与PCB板2的地连接，形成闭环辐射回路；天线单元3还包括第二高频调谐分支301，所述第二高频调谐分支301放置在支架上,与第四金属边框105通过弹针或螺钉实现电气连接。
如图3所示，本实施例的回波损耗小于-10dB，符合国家通信行业的天线标准。smith圆图验证了所测回波损耗图的准确性。
本实施例中，由馈电走线201、耦合走线202、第四边框105和电路区100组成低频辐射回路，用于产生低频；由馈电走线201、第四边框105、第二高频调谐分支301、和电路区100组成高频辐射回路，用于产生高频。具体实施时，耦合走线202可采用条状金属走线或“L”型金属走线。本实施例中采用了条状金属走线，如增加向手机侧面延伸的短截线，可用于调节高频谐振，增加天线设计灵活度。如实施例2所示。
本实施例的天线性能以及效率如下表1、2所示。
表1 GPS频率和效率
| 频率/MHz | 1565 | 1575 | 1585 |
| 效率/% | 58.54 | 56.47 | 53.64 |
表2 WIFI频率和效率
| 频率/MHz | 2400 | 2420 | 2440 | 2460 | 2480 | 2500 |
| 效率/% | 25.70 | 32.93 | 40.42 | 45.39 | 44.57 | 39.33 |
从表1、2可看出，所述天线的GPS及WIFI频率和效率可达到国内外领先水平。
实施例2
如图4所示，本实施例提供的金属边框双频耦合天线，包括金属边框1、设置在金属边框1内的PCB板2以及天线单元3；所述金属边框1包括第一边框102、第二边框103、第三边框104和第四边框105构成的闭环金属框，金属边框1的长宽对应手机的长宽，高度为3~5mm，金属边框1将包裹在移动终端的四周；所述PCB板2包括电路区100和净空区101，所述PCB板2上电路区100和净空区101分界处的一端对应所述第二边框103和第四边框105的连接处，另一端对应所述第三边框104和第四边框105的连接处，净空区101的竖向长度为5~7mm；所述天线单元3包括馈电走线201、耦合走线202和、第一高频调谐分支203、第二高频调谐分支301。所述馈电走线201与馈电源200连接，馈电源200放置在PCB板2电路区100与净空区101的分界处，通过电线电缆实现馈电源200和射频端的连接，所述耦合走线202与第四金属边框105电气连接，所述第四边框105两端与PCB板2的地连接，形成闭环辐射回路；所述第二高频调谐分支301与第四金属边框105电气连接。
本实施例中，由馈电走线201、耦合走线202、第四边框105和电路区100组成低频辐射回路，用于产生低频；由馈电走线201、第四边框105、第二高频调谐分支301和电路区100组成高频辐射回路，用于产生高频。
本实施例中，耦合走线202为 “L”型金属走线，且增加了第一高频调谐分支203馈电走线201、耦合走线202、第一高频调谐分支203、第二高频调谐分支301都设在与PCB板2平面平行的天线支架302上，进一步减小净空区。
实施例3
如图5所示，本实施例提供一种金属边框双频耦合天线，包括金属边框1、设置在金属边框1内的PCB板2以及天线单元3；所述金属边框1包括第一边框102、第二边框103、第三边框104和第四边框105构成的闭环金属框，金属边框1的长宽对应手机的长宽，金属边框1的高度为3~5mm，金属边框1将包裹在移动终端的四周；所述PCB板2包括电路区100和净空区101，天线单元3设置于净空区101内，所述PCB板2上电路区100和净空区101分界处的一端对应所述第二边框103和第四边框105的连接处，另一端对应所述第三边框104和第四边框105的连接处，净空区101的竖向长度为5~7mm；所述天线单元3包括馈电走线201、耦合走线202和第二高频调谐分支301，所述馈电走线201与馈电源200连接，馈电源200放置在PCB板2电路区100与净空区101的分界处，通过电线电缆实现馈电源200和射频端的连接，所述耦合走线202与第四金属边框105通过弹针或螺钉实现电气连接，所述第四边框105两端与PCB板2的地连接，形成闭环辐射回路。
本实施例中，由馈电走线201、耦合走线202、第四边框105和电路区100组成低频辐射回路，用于产生低频；由馈电走线201、第四边框105和第二高频调谐分支301、电路区100组成高频辐射回路，用于产生高频。
本实施与实施例1的区别在于：天线第二高频分支301一部分转移放置在PCB板100上。第二高频分支301由PCB板上净空区域与电路区域的分界线开始竖直向上延伸到支架302上。
以上为本发明较佳的实现方式，需要说明的是，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种金属边框双频耦合天线，包括金属边框（1）以及设置在金属边框（1）内的PCB板（2）；所述金属边框（1）包括第一边框（102）、第二边框（103）、第三边框（104）和第四边框（105）构成的闭环金属框；所述PCB板（2）包括电路区（100）和净空区（101）；
还包括天线单元（3）,所述天线单元（3）包括馈电走线（201）、耦合走线（202），所述馈电走线（201）与馈电源（200）连接，所述耦合走线（202）与第四金属边框（105）电气连接，所述第四边框（105）两端与PCB板（2）的地连接，形成闭环辐射回路。
2.根据权利要求1所述的一种金属边框双频耦合天线，其特征在于，所述PCB板（2）上电路区（100）和净空区（101）分界处的一端对应所述第二边框（103）和第四边框（105）的连接处，另一端对应所述第三边框（104）和第四边框（105）的连接处。
3.根据权利要求1所述的一种金属边框双频耦合天线，其特征在于，所述金属边框（1）包裹在移动终端的四周。
4.根据权利要求1所述的一种金属边框双频耦合天线，其特征在于，所述天线单元还包括第一高频调谐分支（203），所述第一高频调谐分支（203）与第四金属边框（105）电气连接。
5.根据权利要求1或4所述的一种金属边框双频耦合天线，其特征在于，所述天线单元还包括第二高频调谐分支（301），所述第二高频调谐分支（301）与第四金属边框（105）电气连接。
6.根据权利要求5所述的一种金属边框双频耦合天线，其特征在于，所述第一高频调谐分支（203）为条状金属走线或“L”型金属走线。
7.根据权利要求1所述的一种金属边框双频耦合天线，其特征在于，所述耦合走线（202）为条状金属走线或“L”型金属走线。
8.根据权利要求1所述的一种金属边框双频耦合天线，其特征在于，所述天线单元（3）设置于PCB板（2）上。
9.根据权利要求1所述的一种金属边框双频耦合天线，其特征在于，所述天线单元设置于支架（302）上，所述支架（302）设置在PCB板具有净空区域的端头。
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Denomination of invention: Double-frequency coupled antenna with metal frame Effective date of registration: 20171222 Granted publication date: 20160817 Pledgee: Pudong Shanghai Development Bank, Limited by Share Ltd Huizhou branch Pledgor: Huizhou Speed Wireless Technology Co., Ltd. Registration number: 2017440000205 |