天线结构及具有该天线结构的无线通信装置的制作方法

本发明涉及一种天线结构及具有该天线结构的无线通信装置。

背景技术：

随着无线通信技术的进步，无线通信装置不断朝向轻薄趋势发展，消费者对于产品外观的要求也越来越高。由于金属壳体在外观、机构强度、散热效果等方面具有优势，因此越来越多的厂商设计出具有金属壳体，例如金属背板的无线通信装置来满足消费者的需求。但是，金属壳体容易干扰遮蔽设置在其内的天线所辐射的信号，不容易达到宽频设计，导致内置天线的辐射性能不佳。

技术实现要素：

有鉴于此，有必要提供一种天线结构及具有该天线结构的无线通信装置。

本发明一实施方式提供一种天线结构，所述天线结构包括环状金属框、第一馈入源及第二馈入源，所述环状金属框上设置有缺口部、第一辐射部及第二辐射部，所述第一馈入源电连接至所述第一辐射部，以为所述第一辐射部馈入电流信号，进而使所述第一辐射部同时激发出第一模态及第二模态以产生第一频段及第二频段的辐射信号；所述第二馈入源电连接至所述第二辐射部，以为所述第二辐射部馈入电流信号，进而使所述第二辐射部同时激发出第三模态及第四模态以产生第三频段及第四频段的辐射信号；所述第二频段的频率高于所述第一频段的频率，所述第四频段的频率高于所述第三频段的频率。

本发明一实施方式提供一种无线通信装置，所述无线通信装置包括主板和所述天线结构。

上述天线结构及具有该天线结构的无线通信装置可涵盖至lte-a低、中、高频频段、gps频段及wifi2.4ghz频段，频率范围较广。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的天线结构应用至无线通信装置的示意图。

图2为图1所示天线结构在一角度下的示意图。

图3为图1所示天线结构在另一角度下的示意图。

图4为图1所示天线结构的电路图。

图5为图1所示天线结构工作的电流走向示意图。

图6为一实施方式主天线工作于低中频模态时的s参数(散射参数)曲线图。

图7为一实施方式所述天线结构工作于中高频模态时的总辐射效率图。

图8为一实施方式主天线工作于低频模态时的s参数(散射参数)曲线图。

图9为一实施方式所述天线结构工作于低频模态时的总辐射效率图。

图10为一实施方式分集天线工作于低高频模态和gps模态时的s参数(散射参数)曲线图。

图11为一实施方式所述天线结构的分集天线工作于低高频模态和gps模态时的总辐射效率图。

图12为本发明另一实施例的天线结构的示意图。

图13为另一实施方式所述天线结构工作于中高频模态时的s参数(散射参数)曲线图。

主要元件符号说明

天线结构100

第三天线200

主板10

环状金属框20

usb组件30

第一切换电路40

第二切换电路70

第一端点o1

第二端点o2

第一侧边101

第二侧边102

第三侧边103

第四侧边104

第一辐射臂111

第二辐射臂112

第三辐射臂113

第四辐射臂114

第五辐射臂115

第六辐射臂116

第七辐射臂117

第八辐射臂118

第一切换单元401

切换组件402

第一馈入源f1

第二馈入源f2

第一辐射部h1

第二辐射部h2

第一接地部g1

第二接地部g2

第三接地部g3

第四接地部g4

第五接地部g5

第六接地部g6

第一分支h11

第二分支h12

第三分支h21

第四分支h22

第一可调电感l11

第二可调电感l22

匹配组件p5

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

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，所描述的实施例仅仅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做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。

需要说明的是，当一个组件被称为“电连接”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“电连接”另一个组件，它可以是接触连接，例如，可以是导线连接的方式，也可以是非接触式连接，例如，可以是非接触式耦合的方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1和图2，本发明较佳实施例的天线结构100用于无线通信装置(图未示)中，用以发射、接收无线电波以传递、交换无线信号。所述无线通信装置可以是移动电话、个人数字助理等无线通信装置。所述无线通信装置包括天线结构100和主板10。

天线结构100包括环状金属框20、第一馈入源f1及第二馈入源f2。环状金属框20优选为一具有缺口部25的环状金属结构，环状金属框20上设置有第一辐射部h1及第二辐射部h2。环状金属框20可以设置在主板10周围。在本实施例中，所述环状金属框20的高度h1约为7mm，环状金属框20和主板10的间隙d1约为2mm。usb组件30设置在主板10底部中间位置，所述usb组件30可以用于对所述无线通信装置进行充电和数据传输。

缺口部25的宽度约为10mm，缺口部25可以用于插入sim卡或sd卡，或用于安装电源键、音量键或耳机插孔。缺口部25可用塑料、陶瓷或其它非金属的非导电材料制成。

第一馈入源f1电连接至第一辐射部h1，以为第一辐射部h1馈入电流信号，进而使第一辐射部h1同时激发出第一模态及第二模态以产生第一频段及第二频段的辐射信号。第二馈入源f2电连接至第二辐射部h2，以为第二辐射部h2馈入电流信号，进而使第二辐射部h2同时激发出第三模态及第四模态以产生第三频段及第四频段的辐射信号。所述第二频段的频率高于所述第一频段的频率，所述第四频段的频率高于所述第三频段的频率。

在一实施方式中，天线结构100还包括电连接于环状金属框20的第一接地部g1、第二接地部g2、第三接地部g3及第四接地部g4，这四个接地部为所述天线结构100提供接地。环状金属框20被第一接地部g1、第二接地部g2、第三接地部g3及第四接地部g4分割为所述第一辐射部h1、所述第二辐射部h2与隔离部is1。所述缺口部25位于所述第一接地部g1与所述第四接地部g4之间，所述隔离部is1位于所述第二接地部g2与所述第三接地部g3之间。第一辐射部h1、第一馈入源f1、第一接地部g1及第二接地部g2可构成第一天线(主天线)；第二辐射部h2、第二馈入源f2、第三接地部g3及第四接地部g4可构成第二天线(分集天线，又称为副天线)。隔离部is1位于第一辐射部h1与第二辐射部h2之间，用于增加第一天线与第二天线之间的隔离度。

环状金属框20优选为矩形环状结构。环状金属框20包括第一端点o1、第二端点o2、第一侧边101，第二侧边102，第三侧边103及第四侧边104。第一侧边101设置有开口以露出所述usb组件30，如图2所示。第一端点o1及第二端点o2设置于第二侧边102上，第一端点o1与第二端点o2之间形成所述缺口部25。第一馈入源f1电连接至第一侧边101，第一馈入源f1与第一侧边101的交点靠近第四侧边104。第二馈入源f2电连接至第三侧边103，第二馈入源f2与第三侧边103的交点靠近第二侧边102。第一接地部g1电连接至第一端点o1。第二接地部g2电连接至第四侧边104，第二接地部g2与第四侧边104的交点靠近第一侧边101。第三接地部g3电连接于匹配组件p5与第四侧边104之间，第三接地部g3与第四侧边104的交点靠近第三侧边103。第四接地部g4电连接至第二端点o2。所述匹配组件p5一端电连接至第三接地部g3，另一端接地。所述匹配组件p5可以是电感、电容或电阻，用于匹配所述第二辐射部h2的阻抗。

环状金属框20中，第一馈入源f1至第一接地部g1的部分形成第一分支h11，第一馈入源f1至第二接地部g2的部分形成第二分支h12。第一分支h11用以激发所述第一模态，第二分支h12用以激发所述第二模态。环状金属框20中，第二馈入源f2至第三接地部g3的部分形成第三分支h21，第二馈入源f2至第四接地部g4的部分形成第四分支h22。第三分支h21用以激发所述第三模态，第四分支h22用以激发所述第四模态。

可以理解，在本实施例中，第一馈入源f1、第一分支h11及第一接地部g1构成一倒f型天线，进而激发一第一模态以产生第一频段的辐射信号。第一馈入源f1、第二分支h12及第二接地部g2构成另一倒f型天线，进而激发一第二模态以产生第二频段的辐射信号。在本实施例中，所述第一模态包括进阶长期演进技术(longtermevolutionadvanced，lte-a)低频和中频模态，所述第二模态为lte-a高频模态。所述第二频段的频率高于所述第一频段的频率。所述第一频段包括700-960mhz和1710-2300mhz频段，所述第二频段为2300-2690mhz频段。

第二馈入源f2、第三分支h21及第三接地部g3构成一倒f型天线，进而激发一第三模态以产生第三频段的辐射信号。第二馈入源f2、第四分支h22及第四接地部g4构成另一倒f型天线，进而激发一第四模态以产生第四频段的辐射信号。在本实施例中，所述第三模态为lte-a的低频模态，所述第四模态为lte-a中高频模态。所述第四频段的频率高于所述第三频段的频率。所述第三频段为734-960mhz频段，所述第四频段包括1800-2170mhz和2300-2700mhz频段。

在一实施方式中，所述分集天线涵盖了gps频段，因此分集天线可同时用来接收gps信号，可以通过增设双工器或者信号提取器来从分集天线接收的无线信号中分离出gps信号。

第一分支h11包括第一辐射臂111及第二辐射臂112，第一辐射臂111与第二辐射臂112均大致成直条状。第一辐射臂111的一端与第二辐射臂112的一端大致成垂直连接，第一馈入源f1电连接至第一辐射臂111的另一端，第一接地部g1电连接至第二辐射臂112的另一端。第二分支h12包括第三辐射臂113及第四辐射臂114，第三辐射臂113与第四辐射臂114均大致成直条状。第三辐射臂113的一端与第四辐射臂114的一端大致成垂直连接，第一馈入源f1电连接至第三辐射臂113的另一端，第二接地部g2电连接至第四辐射臂114的另一端。第三分支h21包括第五辐射臂115及第六辐射臂116，第五辐射臂115与第六辐射臂116均大致成直条状。第五辐射臂115的一端与第六辐射臂116的一端大致成垂直连接，第二馈入源f2电连接至第五辐射臂115的另一端，第三接地部g3电连接至第六辐射臂116的另一端。第四分支h22包括第七辐射臂117及第八辐射臂118，第七辐射臂117与第八辐射臂118均大致成直条状。第七辐射臂117的一端与第八辐射臂118的一端大致成垂直连接，第二馈入源f2电连接至第七辐射臂117的另一端，第四接地部g4电连接至第八辐射臂118的另一端。

请参阅图1和图3，为使得所述第一辐射部h1具有较佳的低频频宽，所述天线结构100还可包括第五接地部g5和第一切换电路40。第一切换电路40设置在主板10。第一切换电路40可以包括第一可调电感l11。第五接地部g5电连接于第一分支h11的第一辐射臂111和第一可调电感l11之间。第一可调电感l11的一端电连接至第五接地部g5，第一可调电感l11的另一端接地。通过调节第一可调电感l11的电感值，以调整第一辐射部h1具有的低频频段。

在一实施方式中，第一切换电路40可用图4的方式实现。在此实施例中，第一切换电路40包括第一切换单元401及多个切换组件402。第一切换单元401电连接至第五接地部g5。每个切换组件402可以为电感、电容、或者电感与电容的组合。切换组件402之间相互并联，且其一端电连接至第一切换单元401，另一端接地。如此，通过控制第一切换单元401的切换，可使得所述第一分支h11的第一辐射臂111切换至不同的切换组件402。由于每一个切换组件402具有不同的阻抗，因此通过所述第一切换单元401的切换，可有效调整所述第一天线的低频频段。例如，切换组件402可以包括并联连接的五个电感，五个电感的电感值分别为5nh、10nh、30nh、60nh、90nh。

请参阅图1和图5，为使得所述第二辐射部h2具有较佳的低频频宽，所述天线结构100还包括第六接地部g6和第二切换电路70。第二切换电路70设置在主板10。第二切换电路70可以包括第二可调电感l22。第六接地部g6电连接于第三分支h21的第五辐射臂115和第二可调电感l22之间。第二可调电感l22的一端电连接至第六接地部g6，所述第二可调电感l22的另一端接地，通过调节第二可调电感l22的电感值，可以调整第二辐射部h2具有的低频频段。第二切换电路70同样可以是上述由第一切换单元401及多个切换组件402构成的切换电路。

请参阅图1，可以理解，在本实施例中，当电流自所述第一馈入源f1馈入时，一部分电流将流经所述第一辐射部h1的第一分支h11，进而激发所述第一模态以产生第一频段的辐射信号(参路径p1)。另外一部分电流将流经所述第一辐射部h1的第二分支h12，进而激发所述第二模态以产生第二频段的辐射信号(参路径p2)。

当电流自所述第二馈入源f2馈入时，一部分电流将流经所述第二辐射部h2的第三分支h21，进而激发所述第三模态以产生第三频段的辐射信号(参路径p3)。另外一部分电流将流经所述第二辐射部h2的第四分支h22，进而激发所述第四模态以产生第四频段的辐射信号(参路径p4)。

图6为所述天线结构100工作于lte-a中高频模态时的s参数(散射参数)曲线图。其中曲线s110为所述天线结构100中的第一天线(主天线)工作于lte-a中高频模态时的s值。曲线s111为所述天线结构100中的第二天线(分集天线)工作于lte-a中高频模态时的s值。曲线s112为所述天线结构100中的第一天线(主天线)和第二天线(分集天线)工作于lte-a中高频模态时的隔离度。其中，第一天线和第二天线之间的隔离度大于10db。

图7为所述天线结构100工作于lte-a中高频模态时的总辐射效率图。其中曲线s12为所述天线结构100中的第一天线(主天线)工作于lte-a中高频模态时的辐射效率图。其中曲线s13为所述第一天线工作于lte-a中高频模态时的总辐射效率图。其中，第一天线高频模态时的平均总效率约为-3db。

图8为所述天线结构100工作于lte-a低频模态时的s参数(散射参数)曲线图。显然，当所述第一切换电路40中所述第一切换单元401切换至不同的切换组件402(例如四个不同的切换组件402，每个切换组件402的电感值分别为5nh、10nh、30nh、90nh)时，由于每一个切换组件402具有不同的阻抗，因此通过所述第一切换单元401的切换，可有效调整所述第一天线的低频频段。其中，曲线s21为电感值为5nh时，所述天线结构100中的第一天线工作于lte-a低频模态时的s参数(散射参数)曲线图。曲线s22为电感值为10nh时，所述第一天线工作于lte-a低频模态时的s参数(散射参数)曲线图。曲线s23为电感值为30nh时，所述第一天线工作于lte-a低频模态时的s参数(散射参数)曲线图。曲线s24为电感值为90nh时，所述第一天线工作于lte-a低频模态时的s参数(散射参数)曲线图。

图9为所述天线结构100工作于lte-a低频模态时的总辐射效率图。其中，曲线s211为电感值为5nh时，所述天线结构100中的第一天线(主天线)工作于lte-a低频模态时的辐射效率图。曲线s212为电感值为10nh时，所述天线结构100中的第一天线工作于lte-a低频模态时的辐射效率图。曲线s213为电感值为30nh时，所述天线结构100中的第一天线工作于lte-a低频模态时的辐射效率图。曲线s214为电感值为90nh时，所述天线结构100中的第一天线工作于lte-a低频模态时的辐射效率图。其中，曲线s311为电感值为5nh时，所述天线结构100中的第一天线工作于lte-a低频模态时的总辐射效率图。曲线s312为电感值为10nh时，所述第一天线工作于lte-a低频模态时的总辐射效率图。曲线s313为电感值为30nh时，所述第一天线工作于lte-a低频模态时的总辐射效率图。曲线s314为电感值为90nh时，所述第一天线工作于lte-a低频模态时的总辐射效率图。其中，第一天线低频模态时的平均总效率约为

图10为所述天线结构100中的第二天线(分集天线)工作于lte-a低中高频模态和gps模态时的s参数(散射参数)曲线图。显然，当所述第一切换电路40中所述第一切换单元401切换至不同的切换组件402(例如四个不同的切换组件402，每个切换组件402的电感值分别为20nh、35nh、60nh、100nh)时，由于每一个切换组件402具有不同的阻抗，因此通过所述第一切换单元401的切换，可有效调整所述第二天线的低频频段。其中，曲线s411、s412、s413、s414分别为切换至电感值为20nh、35nh、60nh、100nh的切换组件402时，所述天线结构100中的第二天线工作于lte-a低中高频模态和gps模态时的s参数(散射参数)曲线图。

图11为所述天线结构100中的第二天线(分集天线)工作于lte-a低中高频模态和gps模态时的总辐射效率图。其中，曲线s611、s612、s613、s614分别为切换至电感值为20nh、35nh、60nh、100nh的切换组件402时，所述天线结构100中的第二天线工作于lte-a中高频模态和gps模态时的辐射效率图。曲线s711、s712、s713、s714分别为切换至电感值为20nh、35nh、60nh、100nh的切换组件402时，所述第二天线工作于lte-a中高频模态和gps模态时的总辐射效率图。其中，曲线s811、s812、s813、s814分别为切换至电感值为20nh、35nh、60nh、100nh的切换组件402时，所述第二天线工作于lte-a低频模态时的辐射效率图。曲线s911、s912、s913、s914分别为切换至电感值为20nh、35nh、60nh、100nh的切换组件402时，所述第二天线工作于lte-a低频模态时的总辐射效率图。其中，第二天线lte-a低频模态时的平均总效率约为第二天线lte-a高频模态时的平均总效率约为-3.4db。第二天线gps模态时的平均总效率约为-1db。

在另一实施例中，如图12所示，所述天线结构100还包括第三馈入点f3，用于形成一第三天线200。所述第三天线200可以是环形天线、pifa天线、缝隙天线、或包括多种类型的天线结构的混合天线。所述第三天线200的长度约为35mm。

图13为所述天线结构100工作于lte-a中高频模态时的s参数(散射参数)曲线图。其中曲线s31为所述天线结构100中的第一天线(主天线)工作于lte-a高频模态时的s值。曲线s32为所述天线结构100中的第一天线(主天线)工作于lte-a中频模态时的s值。曲线s33为所述天线结构100中的第二天线(分集天线)工作于lte-a中高频模态时的s值。

如前面各实施例所述，所述天线结构100通过设置所述一缺口的环状金属框20，以自所述环状金属框20划分出第一辐射部h1及第二辐射部h2。所述第一辐射部h1可激发第一模态及第二模态以产生lte-a低、中、高频频段的辐射信号。所述第二辐射部h2可激发第三模态及第四模态以产生lte-a低、中、高频频段的辐射信号。因此无线通信装置可使用lte-a的载波聚合(ca，carrieraggregation)技术并使用所述第一辐射部h1或所述第二辐射部h2同时在多个不同频段接收或发送无线信号以增加传输频宽，即实现3ca。

以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化等用在本发明的设计，只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。