专利名称：天线装置和终端设备的制作方法
技术领域：
本发明实施例涉及天线装置和终端设备 ，更具体地，本发明实施例涉及应用于终端设备的天线装置和包括相应天线装置的终端设备。
背景技术：
近年来，例如移动电话、音乐播放器、个人数字助理(PDA)、游戏机、便携式计算机的各种终端设备已经被广泛应用。随着终端设备被要求越做越小，越做越薄，给终端设备的设计带来极大的挑战，而便携式设备的天线作为通信的门户，其设计的难度随着用户对于终端设备的大小、尺寸等要求不断提高而急剧增加。另一方面，为了满足终端设备的外观设计要求，并且增强终端设备的跌落风险等需求，金属材质外框被广泛地应用。然而，由于金属边框的包围，导致终端设备的天线的辐射效率低，带宽不足。此外，由于终端设备中的液晶屏设置在金属板上，并且天线的下方还设置有扬声器和高速IO单元，使得当在终端设备中使用例如PIFA或者单极(M0N0-P0LE)天线等传统天线时没有足够的净空区域，导致天线的辐射效率达不到30%的基本要求，发射和接收效果差。
发明内容
为了解决以上问题，本发明希望提出一种用于终端设备的天线装置以及相应的终端设备以解决上述问题。本发明的实施例提供了一种天线装置，应用于终端设备，天线装置包括金属框天线，形成为终端设备的边框，其中金属框天线为整体结构；辐射片，配置来用作金属框天线的谐振枝，其中金属框天线连接到该辐射片；耦合谐振枝，配置来扩展天线装置的高频带宽；以及地金属层，连接到耦合谐振枝，并且不与金属框天线相连。本发明的实施例还提供了一种包含天线装置的终端设备。该天线装置包括金属框天线，形成为终端设备的边框，其中金属框天线为整体结构；辐射片，配置来用作金属框天线的谐振枝，其中金属框天线连接到该辐射片；耦合谐振枝，配置来扩展天线装置的高频带宽；以及地金属层，连接到耦合谐振枝，并且不与金属框天线相连。在本发明实施例的天线装置和终端设备中，使用没有断点的具有整体结构的金属框天线作为终端设备的边框。从而避免了在使用被截断的金属框作为天线时，由于断点对手握非常敏感，而导致辐射环境迅速下降的情况。并且与传统的终端设备内置天线相比，由于金属框天线外置于终端设备的外表面，因此实现了良好的天线性能，同时有效地缩减了天线所述占用的面积，从而能够有效地减小终端设备的大小，并且与传统的天线相比，能够进一步缩减终端设备的厚度。
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍。下面描述中的附图仅仅是本发明的示例性实施例。图I是示出根据本发明的一个实施例的天线装置的示范性结构框图。图2是示出了根据本发明的一个示例，天线装置的辐射效率随频率变化的柱状图。图3是示出了包括净空区域的天线装置的剖面示意图。图4是示出了包括馈电单元的天线装置的剖面示意图。图5是根据本发明的一个实施例的天线装置的侧视图。图6是根据本发明的一个实施例的天线装置的顶视图。图7示出了根据本发明一个实施例的终端设备的示例性框图。·
具体实施例方式在下文中，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。注意，在本说明书和附图中，具有基本上相同步骤和元素用相同的附图标记来表示，且对这些步骤和元素的重复解释将被省略。图I示出了根据本发明一个实施例的天线装置100的示例性框图。天线装置100可应用于终端设备。在本发明的以下实施例中，终端设备的具体形式包括但不限于移动电话、个人数字助手、平板式计算机、游戏机、音乐播放器等。下面，将参照图I来描述根据本发明实施例的天线装置。如图I所示，天线装置100可应用于终端设备。天线装置100可包括金属框天线110、辐射片120、耦合谐振枝130和地金属层140。具体地，在本实施例中，金属框天线110为整体结构，并且可将金属框天线110形成为终端设备的边框。例如，可将金属框天线110设置为围绕于终端设备的液晶显示器周围的椭圆型或矩形闭环结构。可根据终端设备的大小来确定金属框天线110的尺寸。例如，对于例如智能手机之类的移动终端，可将金属框天线的尺寸设置为长120mm、宽60mm、厚7mm的矩形金属框。福射片120连接到金属框天线110。福射片120可用作金属框天线110的谐振枝,长20mm、宽11mm。金属框天线110和福射片120可发送和/或接收低频频段的信号。此外，根据谐振特性，金属框天线110和辐射片120还可产生低频信号的倍频信号，以发送和/或接收与低频信号的倍频对应的高频信号。例如金属框天线110和辐射片120可工作在从820MHz到900MHz的低频谐振频段，以及从1710MHz到1990MHz的高频谐振频段。如上所述，可将金属框天线110形成为终端设备的边框。根据不同的设计需要，金属框天线110的大小可能不同，导致金属框天线110的谐振频率因为金属框的大小不同而改变。根据本发明的一个示例，可配置连接到金属框天线110的匹配电路(未示出)，以调节金属框天线的谐振频率。匹配电路可配置来根据需要，调节不同金属框大小带来的谐振频率。匹配电路可以是，例如，π型、L型或双L型匹配电路等。匹配电路的具体形式不构成对本发明的限定。耦合谐振枝130连接到地金属层140。并且，地金属层140不与金属框天线110和辐射片120相连。耦合谐振枝130可接收和/或发送高频信号，配合金属框天线110和辐射片120产生的倍频信号，以形成比金属框天线110和辐射片120本身的倍频频段更宽的高频带宽，扩展天线装置100的高频带宽，从而使得天线装置100能够在较宽的频带上获得很高的辐射效率。根据本发明的一个示例，耦合谐振枝130与金属框天线110之间具有不封闭的第一窄缝隙，用于产生1990MHz到2170MHz高频段的谐振，并且耦合谐振枝130与辐射片120之间可具有不封闭的第二窄缝隙。用于产生1710MHz到1990MHz高频段的谐振，此外，可在地金属层140上设置终端设备的集成电路板(PCB)、显示屏幕和电池等。图2是示出了根据本发明的一个示例，天线装置100的辐射效率随频率变化的柱状图。如图2所示，在本实施例中，金属框天线110和辐射片120可工作在从820MHz到960MH的低频谐振频段，以及从1710MHz到1990MHz的高频谐振频段。与地金属层相连的耦合谐振枝130工作在2170MHz，其与金属框天线110和辐射片120的高频谐振频段配合，起到拓展高频带宽的作用。在本实施例提供的天线装置中，通过使用没有断点的具有整体结构的金属框天线作为终端设备的边框。本实施例中天线装置的谐振主要在辐射片120和耦合谐振枝130上。由于在金属框上没有断点，因此没有明显的谐振区。即使金属框天线被手握持，信号衰减的幅度也远小于带有断点的天线。
此外，由于使用了整机辐射，天线装置具有较高的辐射效率，即60 70%的低频辐射效率，以及30 70%的高频辐射效率。使用本发明的天线，可以适用于全球目前所有的3G频段。此外，与传统的终端设备内置天线相比，由于金属框天线外置于终端设备的外表面，因此实现了良好的天线性能，同时有效地缩减了天线所述占用的面积，从而能够有效地减小终端设备的大小。根据本发明的另一实施例，在上述天线装置100中，可设置净空区域。具体地，地金属层140和金属框天线110的至少第一边围绕该净空区域。以在保证辐射环境良好并减少电磁干扰。根据本发明的一个示例，净空区域沿第一边的最小长度可仅为第一边的长度的一半。此外，优选地，可以将天线装置100中的辐射片120和耦合谐振枝130设置在净空区域中。例如，在金属框天线110为矩形金属框的情况下，净空区域可以是地金属层140、金属框天线110的第一边和金属框天线110的第二边所围绕区域。具体地，金属框天线110的第一边和第二边可以是金属框天线110中相邻的两条边。净空区域沿第一边的最小长度可仅为第一边的长度的一半，并且净空区域沿第一边的长度大于净空区域沿第二边的长度。由于金属框是低频谐振枝，本天线的低频谐振部分不需要净空，所需净空是用于高频段谐振的，高频段频率是低频段的2倍，因此净空只需要传统天线(低频段净空)的一半。在如上所述，将金属框天线设置为长120mm、宽60mm的矩形金属框的情况下，净空区域可以为矩形区域，并且净空区域的长可以是金属框天线的宽的一半。具体地，净空区域沿金属框天线的宽的长度可以为26_，沿金属框天线的长的长度可以为15_。从而，根据本发明的另一实施例，可在终端设备中与第一边相邻的、除净空区域以外的区域中设置地金属层140的第一部分，以有效利用手机内部空间。例如，净空区域、金属框天线110的第一边和与上述第二边相对的金属框天线110的第三边之间设置地金属层140的第一部分。优选地，可在地金属层140的第一部分上设置例如终端设备的扬声器之类的部件，以便能够有效地减小终端设备的大小。
另一方面，净空区域的厚度可以和金属框天线的厚度保持一致。在如上所述，将金属框天线的厚度设置为7_的情况下，净空区域的厚度也可以是7_。假设终端设备的外壳厚度为1_，终端设备的整机厚度可能做到8_。从而与传统的天线相比，通过本实施例中的天线装置能够缩减终端设备的厚度。图3是示出了包括净空区域的天线装置300的剖面示意图。如图3所示，天线装置300包括金属框天线310、辐射片320、耦合谐振枝330和地金属层340。上述天线装置300中的部件与图I所示的天线装置100中的应用部件类似，因此，为了描述简洁，不再具体描述。例如，金属框天线310为整体结构，并且可将金属框天线310形成为终端设备的矩形边框。辐射片320连接到金属框天线310，以用作金属框天线310的谐振枝。耦合谐振枝330连接到地金属层340。并且，耦合谐振枝330和地金属层340不与金属框天线310和辐射片320相连。如图3所示，耦合谐振枝330与金属框天线310之间具有不封闭的第一窄缝隙，并且辐射片320与金属框天线312和地金属层340和之间可具有不封闭的第二窄缝隙。·
耦合谐振枝330可接收和/或发送高频信号，配合金属框天线310和辐射片320产生的高频信号，以形成比金属框天线310和辐射片320本身的高频频段更宽的高频带宽，扩展天线装置300的高频带宽。可地金属层340上设置终端设备的电路板、显示屏幕和电池等。此外，天线装置300还包括净空区域350，以保证天线装置300良好的辐射环境并减少干扰。地金属层340、金属框天线的第一边312和金属框天线的第二边314围绕净空区域350。如图3中所示，金属框天线的第一边312和金属框天线的第二边314是两条相邻的边。净空区域350沿第一边312的长度X大于净空区域350沿第二边314的长度y。并且，净空区域350沿第一边312的长度X可仅为第一边的长度的一半。为了效利用手机内部空间，可在终端设备中与第一边312相邻的、除净空区域310以外的区域中设置地金属层340的第一部分(如阴影部分所示)。优选地，可在地金属层340的第一部分上设置例如终端设备的扬声器之类的部件，以便能够有效地减小终端设备的大小。在本实施例中，虽然以第一边312为矩形金属框天线的宽，第二边314为矩形金属框天线的长为例进行了描述，但本发明不限于此。例如，可替换地，第一边可为矩形金属框天线的长，第二边可为矩形金属框天线的宽。本实施例中天线装置的谐振主要在辐射片320和耦合谐振枝30上。由于在金属框上没有断点，因此没有明显的谐振区。即使金属框天线被手握持，信号衰减的幅度也远小于带有断点的天线。并且，本实施例天线装置在具有较高的辐射效率的同时(即60 70%的低频辐射效率，以及30 70 %的高频辐射效率)，需要的净空区域较小。根据本发明的另一示例，天线装置还可包括用于馈送射频信号的馈电单元。具体地，馈电单元可包括与金属框天线和辐射片相连接的第一连接点，以馈送金属框天线和辐射片的射频信号；以及与耦合谐振枝相连接的第二连接点以馈送耦合谐振枝的射频信号。图4是示出了包括馈电单元的天线装置400的剖面示意图。如图4所示，天线装置400包括金属框天线410、辐射片420、耦合谐振枝430和地金属层440。上述天线装置400中的部件与图I所示的天线装置100中的应用部件类似，因此，为了描述简洁，不再具体描述。例如，金属框天线410为整体结构，并且可将金属框天线410形成为终端设备的矩形边框。辐射片420连接到金属框天线410，以用作金属框天线410的谐振枝。耦合谐振枝430连接到地金属层440。并且，耦合谐振枝430和地金属层440不与金属框天线410和辐射片420相连。如图3所示，耦合谐振枝430与金属框天线410之间具有不封闭的第一窄缝隙，并且辐射片420与金属框天线412和地金属层440和之间可具有不封闭的第二窄缝隙。稱合谐振枝430可接收和/或发送高频信号，配合金属框天线410和福射片420产生的高频信号，以形成比金属框天线410和辐射片420本身的高频频段更宽的高频带宽，扩展天线装置400的高频带宽。可地金属层440上设置终端设备的电路板、显示屏幕和电池等。此外，天线装置400还包括馈电单元的第一连接点450和第二连接点460。如图4 中所示，第一连接点450连接到金属框天线410和福射片420。此外,第一连接点450还通过终端设备的同轴馈线的同轴馈线内导体连接到处理单元(未示出)，以对于金属框天线和辐射片馈送射频信号，其中，终端设备的处理单元可设置在地金属层440上的电路板上。而第二连接点460的连接到耦合谐振枝430。此外，第二连接点460还通过终端设备的同轴馈线的同轴馈线外导体连接到处理单元以对于耦合谐振枝馈送射频信号。优选地，第二连接点460可设置在地金属层440上。耦合谐振枝与地金属层的连接位置靠近第二馈电单
J Li ο此外，天线装置400还包括净空区域470，以保证天线装置400良好的辐射环境并减少干扰。地金属层440、金属框天线的第一边412和金属框天线的第二边414围绕净空区域470。天线装置400中的净空区域与图3所示的天线装置300中所示的净空区域类似，因此，为了描述简洁，不再具体描述。此外，根据本发明的另一示例，在电子设备中，可将地金属层440设置在天线基板上。图5是根据本发明的一个实施例的天线装置的侧视图。图6是根据本发明的一个实施例的天线装置的顶视图。如图5和图6所示，可在由金属框天线410形成的边框内设置天线基板510，并且可在天线基板510上设置地金属层440。天线基板510可以是，例如，印刷电路板。本实施例中，由于在金属框上没有断点，因此没有明显的谐振区。即使金属框天线被手握持，信号衰减的幅度也远小于带有断点的天线。并且，本实施例天线装置在具有较高的辐射效率的同时(即60 70%的低频辐射效率，以及30 70%的高频辐射效率)，需要的净空区域较小。如上所述，以上实施例中天线装置可用于终端设备。图7示出了根据本发明一个实施例的终端设备700的示例性框图。下面，将参照图7来描述根据本发明实施例的终端设备700。如图7所示，终端设备700包括天线装置710。天线装置710包括金属框天线720、辐射片730、耦合谐振枝740和地金属层750。上述天线装置710中的部件与图I所示的天线装置100中的应用部件类似，因此，为了描述简洁，不再具体描述。例如，金属框天线720为整体结构，并且可将金属框天线710形成为终端设备的矩形边框。辐射片730连接到金属框天线720，以用作金属框天线720的谐振枝。
耦合谐振枝740连接到地金属层750。并且，耦合谐振枝740和地金属层750不与金属框天线720和辐射片730相连。如图3所示，耦合谐振枝740与金属框天线720之间具有不封闭的第一窄缝隙，并且辐射片730与金属框天线720和地金属层750和之间可具有不封闭的第二窄缝隙。耦合谐振枝740可接收和/或发送高频信号，配合金属框天线720和辐射片730产生的高频信号，以形成比金属框天线720和辐射片730本身的高频频段更宽的高频带宽，扩展天线装置710的高频带宽。可地金属层750上设置终端设备的电路板、显示屏幕和电池等。此外，终端设备700中还可包括收发单元760和处理单元770。当终端设备700进 行发送操作时，收发单元760可向收发单元770提供要发送的数据。处理单元770可将要发送的数据编码并传递到天线装置710进行发送。而当终端设备700进行接收操作时，收发单元760可解码经由天线装置710接收的信号，并将解码后的数据提供给处理单元770。根据本发明的一个示例，可在地金属层750上设置电路板，并且可将收发单元760和处理单元770设置在电路板上。根据本发明的一个示例，天线装置710可包括馈电单元，以在金属框天线720、辐射片730和耦合谐振枝740与收发单元760之间传递信号。优选地，馈电单元可包括用于将金属框天线720和辐射片730连接到收发单元760的第一连接点，以及用于将耦合谐振枝740连接到收发单元760的第二连接点。在本实施例提供的终端设备中，由于在金属框上没有断点，因此没有明显的谐振区。即使金属框天线被手握持，信号衰减的幅度也远小于带有断点的天线。此外，由于使用了整机辐射，天线装置具有较高的辐射效率，即60 70%的低频辐射效率，以及30 70%的高频辐射效率。使用本发明的天线，可以适用于全球目前所有的3G频段。根据本发明的另一示例，终端设备700的电子装置710中还可包括地金属层750和金属框天线720的至少第一边围绕的净空区域。相应地，可在终端设备中与第一边相邻的、除净空区域以外的区域中设置地金属层750的第一部分，以有效利用手机内部空间。从而与传统的终端设备内置天线相比，本实施例中的电子设备有效地缩减了天线所述占用的空间，在实现了良好的天线性能的同时，能够减小终端设备的大小。本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。本领域技术人员应该理解，可依赖于设计需求和其它因素对本发明进行各种修改、组合、部分组合和替换，只要它们在所附权利要求书及其等价物的范围内。
权利要求
1.一种天线装置，应用于终端设备，所述天线装置包括 金属框天线，形成为所述终端设备的边框，其中所述金属框天线为整体结构； 辐射片，配置来用作所述金属框天线的谐振枝，其中所述金属框天线连接到该辐射片; 耦合谐振枝，配置来扩展所述天线装置的高频带宽；以及 地金属层，连接到所述耦合谐振枝，并且不与所述金属框天线相连。
2.如权利要求I所述天线装置，还包括 净空区域，所述地金属层和所述金属框天线的至少第一边围绕该净空区域，
3.如权利要求2所述天线装置，其中 在所述净空区域中设置所述辐射片以及所述耦合谐振枝。
4.如权利要求2所述天线装置，其中 所述终端设备中与所述第一边相邻的、除所述净空区域以外的区域中设置所述地金属层的第一部分。
5.如权利要求4所述天线装置，其中 在所述地金属层的第一部分上设置述终端设备的扬声器。
6.如权利要求2所述天线装置，其中 所述净空区域沿所述第一边的最小长度为所述第一边的长度的一半。
7.如权利要求I所述天线装置，还包括 馈电单元，配置来馈送射频信号， 其中所述馈电单元包括 第一连接点，所述金属框天线和所述福射片连接到该第一连接点；以及 第二连接点，所述耦合谐振枝连接到该第二连接点。
8.如权利要求7所述的天线装置，其中 所述终端设备包括信号处理单元； 所述第一连接点通过所述终端设备的馈线的馈线内导体连接到所述处理单元； 所述第二连接点通过所述馈线的馈线外导体连接到所述处理单元。
9.如权利要求7所述的天线装置，其中 所述第二连接点设置在所述地金属层上，所述耦合谐振枝与所述地金属层的连接位置靠近所述第二连接点。
10.如权利要求I所述天线装置，还包括 匹配电路，连接到所述金属框天线，以调节所述金属框天线的谐振频率。
11.如权利要求I所述天线装置，其中 所述耦合谐振枝与所述金属框天线之间具有不封闭的第一窄缝隙，并且所述辐射片与所述金属框天线和地金属层之间具有不封闭的第二窄缝隙。
12.—种终端设备，包括权利要求1-11中任意一项所述的天线装置。
全文摘要
本发明实施例提供了一种天线装置和包括该天线装置的终端设备。根据本发明实施例的天线装置可应用于终端设备。所述天线装置包括金属框天线，形成为终端设备的边框，其中金属框天线为整体结构；辐射片，配置来用作金属框天线的谐振枝，其中金属框天线连接到该辐射片；耦合谐振枝，配置来扩展天线装置的高频带宽；以及地金属层，连接到耦合谐振枝，并且不与金属框天线相连。
文档编号H01Q1/44GK102956953SQ201110235598
公开日2013年3月6日 申请日期2011年8月17日 优先权日2011年8月17日
发明者颜罡 申请人:联想(北京)有限公司