一種金屬背蓋手機的新型天線結(jié)構的制作方法
【專利摘要】本實用新型的天線結(jié)構支持金屬背蓋環(huán)境，在空間需求小的前提下，有效利用金屬背蓋與金屬邊框所形成的縫隙以及現(xiàn)有的開關技術，實現(xiàn)多天線的設計，并符合運營商要求的性能指標要求。
【專利說明】
一種金屬背蓋手機的新型天線結(jié)構
技術領域
[0001]本實用新型涉及手機天線領域，更具體地，涉及一種金屬背蓋手機的新型天線結(jié)構?！颈尘凹夹g】
[0002]隨著移動通信技術領域的快速發(fā)展，手機等智能終端的更新?lián)Q代十分迅速。為了提升用戶對于手機的外觀及質(zhì)感的使用體驗，手機終端廠商都將外殼的使用材料由傳統(tǒng)的塑料材料替換成金屬材質(zhì)。金屬材質(zhì)的外殼，不僅提高了手機的美觀性，也增加了手機的耐磨性，同時還帶給了用戶更高檔次的使用感。但是，由于金屬材質(zhì)能夠屏蔽電磁波，極大的抑制了手機的內(nèi)置天線的信號收發(fā)，繼而影響了手機的正常通訊。為了解決手機的金屬外殼對于電磁波的抑制問題，傳統(tǒng)的？正4、正六、]\1〇11(^〇16、1〇(^等天線形式很難實現(xiàn)，手機天線射頻工程師不得不尋求新的天線設計方案?，F(xiàn)有的具有金屬外殼的手機終端，如蘋果的 Iphone系列、華為的Mates，都是需要在金屬背蓋開設多條平行的縫隙，通過使用切分出來的金屬背蓋的一部分作為天線輻射體。然而，這種在金屬背蓋上增加平行縫隙的設計方案會破壞金屬邊框的美觀和整體性。因此，有必要提供一種新型的金屬背蓋手機天線結(jié)構?！緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
[0003]本實用新型旨在提出一種金屬背蓋手機的新型天線結(jié)構，該天線結(jié)構采用耦合饋電或直接饋電方式，通過充分利用金屬背蓋與金屬邊框之間的縫隙進行輻射，同時結(jié)合開關器件，使得在狹小的空間條件下，實現(xiàn)GSM、UMTS、LTE多頻段覆蓋。
[0004]為實現(xiàn)以上實用新型目的，采用的技術方案是:
[0005]—種金屬背蓋手機的新型天線結(jié)構，包括金屬背蓋、金屬邊框、第一天線部件、第二天線部件、第三天線部件和PCB板，所述PCB板設置在金屬背蓋上，金屬邊框包括底部邊框、頂部邊框、左側(cè)邊框和右側(cè)邊框，其中左側(cè)邊框、右側(cè)邊框分別設置在金屬背蓋的左右兩側(cè);底部邊框、頂部邊框分別設置于金屬背蓋底部、頂部的上方，左側(cè)邊框、右側(cè)邊框、底部邊框、頂部邊框與金屬背蓋之間留有間隙，左側(cè)邊框、右側(cè)邊框、底部邊框、頂部邊框分別通過一非導電連接件與金屬背蓋連接；
[0006]所述第一天線部件可包括兩種結(jié)構方案，分別為方案A和方案B，具體如下:[〇〇〇7] A.包括第一饋電點、第一饋電線和第一耦合片，其中第一饋電點設置于PCB板上， 第一饋電點通過第一饋電線與第一耦合片電連接，第一耦合片設置于與頂部邊框連接的非導電連接件上，第一耦合片與頂部邊框之間留有間隙，第一耦合片將與頂部邊框連接的非導電連接件分為長度相對較長的第一縫隙段和長度相對較短的第二縫隙段；[〇〇〇8] B.所述第一天線部件包括第一饋電點、第一饋電線和連接部件，其中第一饋電點設置于PCB板上，第一饋電點通過第一饋電線與連接部件的一端連接，連接部件設置于與頂部邊框連接的非導電連接件上，連接部件的另一端與頂部邊框連接，連接部件將與頂部邊框連接的非導電連接件分為長度相對較長的第一縫隙段和長度相對較短的第二縫隙段；
[0009]所述第二天線部件可包括兩種結(jié)構方案，分別為方案C和方案D，具體如下:
[0010]C.包括第二饋電點、第二饋電線和第二耦合片，其中第二饋電點設置于PCB板上， 第二饋電點通過第二饋電線與第二耦合片電連接，第二耦合片設置于與底部邊框連接的非導電連接件上，第二耦合片與底部邊框之間留有間隙，第二耦合片將與底部邊框連接的非導電連接件分為長度相對較短的第三縫隙段和長度相對較長的第四縫隙段；[〇〇11] D.所述第二天線部件包括第二饋電點、第二饋電線和連接部件，其中第二饋電點設置于PCB板上，第二饋電點通過第二饋電線與連接部件的一端連接，連接部件設置于與底部邊框連接的非導電連接件上，連接部件的另一端與底部邊框連接，連接部件將與底部邊框連接的非導電連接件分為長度相對較短的第三縫隙段和長度相對較長的第四縫隙段；
[0012]所述第三天線部件包括第三饋電點、第三饋電線、第三耦合片和支架，第三饋電點設置于PCB板上，支架安裝在第四縫隙段一側(cè)的金屬背蓋上，第三耦合片設置在支架上，第三饋電點通過第三饋電線與第三耦合片電連接。
[0013]上述方案中，第一天線部件、第二天線部件、第三天線部件將各自饋電點接收的信號，通過饋電線傳輸至耦合片或連接部件，耦合片或連接部件將之通過耦合方式或直接饋電方式與頂部邊框或底部邊框連接，將信號通過縫隙輻射出去。需要說明的是，饋電點的位置以及頂部邊框、底部邊框與金屬背蓋之間的縫隙寬度和兩側(cè)開縫的位置可以根據(jù)手機尺寸和內(nèi)部環(huán)境的不同而改變以優(yōu)化天線的性能。
[0014]優(yōu)選地，所述連接部件為頂針或彈腳。
[0015]優(yōu)選地，所述第一天線部件為主天線，第二天線部件為分集天線，第三天線部件為 GPS/WIFI 天線。
[0016]優(yōu)選地，所述左側(cè)邊框、右側(cè)邊框分別通過設置接地片與金屬背蓋連接。[〇〇17]優(yōu)選地，所述第一縫隙段上設置有接地片，接地片與頂部邊框、金屬背蓋電連接。 設置接地片，用于調(diào)節(jié)第一縫隙段的長度，從而實現(xiàn)低頻諧振的優(yōu)化，拓展低頻的帶寬，用戶在具體實施的時候，可以依據(jù)具體案例情況來進行接地片的設置，根據(jù)需要達到的低頻諧振情況，確定接地片的設置位置。
[0018]優(yōu)選地，所述PCB板上設置有第一匹配電路、第二匹配電路和第三匹配電路；
[0019]其中第一匹配電路包括第一電容和第一開關器件，第一電容通過第一開關器件與第一饋電點連接;所述第一開關器件的輸出阻抗值可為感性或容性;在第一饋電點處設置匹配電路，通過第一開關器件，選取第一開關器件的輸出阻抗為感性，感值范圍2.7?56nH， 實現(xiàn)低頻的切換，達到低頻段覆蓋698-960MHZ的效果，進一步拓寬低頻的帶寬。其中第一電容的容值為0.3?4.7pF。
[0020]所述第二匹配電路包括第二開關器件和第二電容，第二電容通過第二開關器件與第二饋電點連接，第二開關器件的輸出阻抗值可為感性或容性;在第二饋電點處設置匹配電路，通過第二開關器件，選取第二開關器件的輸出阻抗為感性，感值范圍2.7?56nH，實現(xiàn)低頻的切換，達到低頻段覆蓋698-960MHZ的效果，進一步拓寬低頻的帶寬。其中第二電容的容值為0.3?5.6pF。[〇〇21]所述第三匹配電路包括第一電感與串聯(lián)在第一電感后的第三電容，第三電容與第三饋電點連接。其中，電感值為2.7?68nH，電容值為0.3?8.2pF。[〇〇22]優(yōu)選地，所述第二縫隙段上設置有第三開關器件，第三開關器件分別與頂部邊框、金屬背蓋電連接，所述第三開關器件可設置兩個或兩個以上的狀態(tài)，所述狀態(tài)包括空置狀態(tài)、短路狀態(tài)、輸出阻抗值為感性狀態(tài)及輸出阻抗值為容性狀態(tài)。在第二縫隙段上設置第三開關器件，通過狀態(tài)的切換來調(diào)節(jié)第二縫隙段的長度，從而使得天線結(jié)構能夠產(chǎn)生多個高頻諧振，拓寬高頻帶寬，達到滿足現(xiàn)有運營商要求的高頻覆蓋指標。
[0023]優(yōu)選地，所述第三開關器件可設置第一狀態(tài)和第二狀態(tài)，所述第一狀態(tài)為空置狀態(tài);所述第二狀態(tài)是輸出阻抗值為感性狀態(tài)或短路狀態(tài)，其感值為〇.8?5.6nH。
[0024]優(yōu)選地，所述第三縫隙段上設置有第四開關器件，第四開關器件與底部邊框、金屬背蓋電連接，所述第四開關器件可設置兩個或兩個以上的狀態(tài)，所述狀態(tài)包括空置狀態(tài)、短路狀態(tài)、輸出阻抗值為感性狀態(tài)及輸出阻抗值為容性狀態(tài)。在具體實施的過程中，可通過狀態(tài)的切換來調(diào)節(jié)第三縫隙段的長度，從而使得諧振實現(xiàn)偏移。
[0025]優(yōu)選地，所述第四開關器件設置兩個狀態(tài):第一狀態(tài)和第二狀態(tài)，所述第一狀態(tài)為空置狀態(tài);所述第二狀態(tài)是輸出阻抗值為感性狀態(tài)或短路狀態(tài)，其感值為1?15nH。[〇〇26]優(yōu)選地，所述第二天線部件、第三天線部件之間的第四縫隙段上設置有接地片，接地片與底部邊框、金屬背蓋電連接。設置接地片，用于隔離第二天線部件和第三天線部件， 從而實現(xiàn)天線部件間的高隔離度，在具體實施時，可以依據(jù)具體案例情況來確定接地片的位置。[〇〇27]優(yōu)選地，所述非導電連接件為非金屬件。[〇〇28]優(yōu)選地，所述第一饋電線、第二饋電線、第三饋電線的阻抗為50歐姆。[〇〇29]優(yōu)選地，所述第一耦合片、第二耦合片、第三耦合片與頂部邊框之間的間隙填充有非導電材料。
[0030] 優(yōu)選地，所述非導電材料為非導電材料為ABS材料、PC材料或ABS+PC材料。[0031 ]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果是:
[0032]本實用新型的天線結(jié)構支持金屬背蓋環(huán)境，在空間需求小的前提下，有效利用金屬背蓋與金屬邊框所形成的縫隙以及現(xiàn)有的開關技術，實現(xiàn)多天線的設計，并符合運營商要求的性能指標要求。【附圖說明】
[0033]圖1為金屬背蓋、金屬邊框的連接示意圖。[〇〇34]圖2為天線結(jié)構的整體示意圖。[〇〇35]圖3為第一天線部件的結(jié)構示意圖。[〇〇36]圖4為第二天線部件、第三天線部件的結(jié)構示意圖。【具體實施方式】
[0037]附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；
[0038]以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進一步的闡述。[〇〇39] 實施例1
[0040]如圖1?4所示，本實施例所述的天線結(jié)構，包括金屬背蓋1、金屬邊框2、第一天線部件3、第二天線部件4、第三天線部件5和PCB板6;所述PCB板6設置在金屬背蓋1上;所述金屬邊框2包括底部邊框21、頂部邊框22、左側(cè)邊框23和右側(cè)邊框24，其中左側(cè)邊框23、右側(cè)邊框24分別設置在金屬背蓋1的左右兩側(cè)，底部邊框21、頂部邊框22分別設置于金屬背蓋1底部、 頂部的上方，底部邊框21、頂部邊框22、左側(cè)邊框23和右側(cè)邊框24與金屬背蓋1之間留有間隙，底部邊框21、頂部邊框22、左側(cè)邊框23和右側(cè)邊框24分別通過一非導電連接件7與金屬背蓋1連接；
[0041]本實施例中，第一天線部件3為主天線，第一天線部件3的第一饋電點31設置于PCB 板6上，第一饋電點31通過第一饋電線32與第一耦合片33電連接，第一耦合片33設置于與頂部邊框22連接的非導電連接件7上，第一耦合片33與頂部邊框22之間留有間隙，第一耦合片 33將與頂部邊框22連接的非導電連接件7分為長度相對較長的第一縫隙段101和長度相對較短的第二縫隙段102。其中第一縫隙段101主要用于形成低頻諧振，第二縫隙段102主要用于形成高頻諧振。為了進一步優(yōu)化第一天線部件3的諧振，第一縫隙段101上設置有接地片 8,接地片8與頂部邊框22、金屬背蓋1電連接。設置接地片8,用于調(diào)節(jié)第一縫隙段101的長度，從而實現(xiàn)低頻諧振的優(yōu)化，用戶在具體實施的時候，可以依據(jù)具體案例情況來進行接地片8的設置，根據(jù)需要達到的低頻諧振情況，確定接地片8的設置位置，同時也可以不增設接地片8。第一天線部件3的第一饋電點31處還設置有第一匹配電路，第一匹配電路設在PCB板 6中，包括第一電容元件和第一開關器件，所述第一開關器件的輸出阻抗值為感性，感值范圍2.7nH?56nH，實現(xiàn)主天線的低頻切換，拓寬低頻諧振。第一天線部件3還包括在第二縫隙段102上設置有第三開關器件9，第三開關器件9與頂部邊框22、金屬背蓋1電連接，所述第三開關器件9可設置兩個或兩個以上的狀態(tài)，所述狀態(tài)包括空置狀態(tài)、短路狀態(tài)、輸出阻抗值為感性狀態(tài)及輸出阻抗值為容性狀態(tài)。在第二縫隙段102上設置第三開關器件9,通過狀態(tài)的切換來調(diào)節(jié)第二縫隙段102,從而使得天線結(jié)構能夠產(chǎn)生多個高頻諧振，拓寬高頻帶寬， 達到滿足現(xiàn)有運營商要求的高頻覆蓋指標。[〇〇42]第二天線部件4為分集天線，第二天線部件4的第二饋電點41設置于PCB板6上，第二饋電點41通過第二饋電線42與第二耦合片43電連接，第二耦合片43設置于與底部邊框21 連接的非導電連接件7上，第二耦合片43與底部邊框21之間留有間隙，第二耦合片43將與底部邊框21連接的非導電連接件7分為長度相對較短的第三縫隙段103和長度相對較長的第四縫隙段104。第二天線部件4還包括與第二饋電點41連接的第二匹配電路，所述第二匹配電路設在在PCB板6中，其中第二匹配電路包括第二開關器件和第二電容，第二電容通過第二開關器件與第二饋電點41連接，第二電容的容值范圍為0.3pF?5.6pF，第二開關器件的輸出阻抗值可為感性或容性;通過選取第二開關器件的輸出阻抗為感性，感性范圍為2.7nH? 56nH，實現(xiàn)分集天線的低頻切換，達到低頻覆蓋698MHz?960MHz的效果。第二天線部件4還包括設置在第三縫隙段103的與底部邊框21以及金屬背蓋1電連接的第四開關器件10,所述第四開關器件10可設置兩個或兩個以上的狀態(tài)，所述狀態(tài)包括空置狀態(tài)、短路狀態(tài)、輸出阻抗值為感性狀態(tài)及輸出阻抗值為容性狀態(tài)。通過選取空置狀態(tài)和輸出阻抗值為電感，感值范圍為lnH~15nH，從而豐富分集天線的高頻諧振，實現(xiàn)了運營商的高頻覆蓋要求。[〇〇43] 第三天線部件5為GPS/WIFI天線，包括第三饋電點51、第三饋電線52、第三耦合片 53和支架54,第三饋電點51設置于PCB板6上，支架54安裝在第四縫隙段104—側(cè)的金屬背蓋 1上，第三耦合片53設置在支架54上，第三耦合片53與底部邊框21之間留有間隙，第三饋電點51通過第三饋電線52與第三耦合片53電連接。為了減少第三天線部件5與第二天線部件4 之間的干擾，在第四縫隙段104中增設接地片8。接地片8的位置對于用戶在具體實施的時候，可以依據(jù)具體案例情況來進行接地片8的設置，根據(jù)需要達到的天線部件和天線部件之間的諧振情況，確定接地片8的設置位置。同時，第三天線部件5還包括有設在在PCB板6上的第三匹配電路，第三匹配電路包括第一電感與串聯(lián)在第一電感后的第三電容，第三電容與第三饋電點51連接。其中，電感值為2.7?68nH，電容值為0.3?8.2pF。
[0044]本實用新型的天線系統(tǒng)，打破常規(guī)的天線設計形式，充分利用金屬背蓋與金屬邊框之間的縫隙進行輻射，結(jié)合開關器件或調(diào)諧器件，在狹小的空間環(huán)境下，實現(xiàn)了多天線的設計，并達到運營商的相關技術指標。
[0045]實施例2[〇〇46]本實施例的天線結(jié)構將第一耦合片33、第二耦合片43分別替換為連接部件，兩個連接部件的一端分別與第一耦合片33、第二耦合片43連接，另一端分別與頂部邊框22、底部邊框21連接，其耦合方式為直接饋電方式。這樣的結(jié)構同樣能夠達到實施例1的技術效果， 其中連接部件為頂針或彈腳。[〇〇47]顯然，本實用新型的上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非是對本實用新型的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型權利要求的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種金屬背蓋手機的新型天線結(jié)構，其特征在于:包括金屬背蓋、金屬邊框、第一天 線部件、第二天線部件、第三天線部件和PCB板，所述PCB板設置在金屬背蓋上，金屬邊框包 括底部邊框、頂部邊框、左側(cè)邊框和右側(cè)邊框，其中左側(cè)邊框、右側(cè)邊框分別設置在金屬背 蓋的左右兩側(cè);底部邊框、頂部邊框分別設置于金屬背蓋底部、頂部的上方，左側(cè)邊框、右側(cè) 邊框、底部邊框、頂部邊框與金屬背蓋之間留有間隙，左側(cè)邊框、右側(cè)邊框、底部邊框、頂部 邊框分別通過一非導電連接件與金屬背蓋連接；所述第一天線部件可包括兩種結(jié)構方案，分別為方案A和方案B，具體如下:A.包括第一饋電點、第一饋電線和第一耦合片，其中第一饋電點設置于PCB板上，第一 饋電點通過第一饋電線與第一耦合片電連接，第一耦合片設置于與頂部邊框連接的非導電 連接件上，第一耦合片與頂部邊框之間留有間隙，第一耦合片將與頂部邊框連接的非導電 連接件分為長度相對較長的第一縫隙段和長度相對較短的第二縫隙段；B.所述第一天線部件包括第一饋電點、第一饋電線和連接部件，其中第一饋電點設置 于PCB板上，第一饋電點通過第一饋電線與連接部件的一端連接，連接部件設置于與頂部邊 框連接的非導電連接件上，連接部件的另一端與頂部邊框連接，連接部件將與頂部邊框連 接的非導電連接件分為長度相對較長的第一縫隙段和長度相對較短的第二縫隙段；所述第二天線部件可包括兩種結(jié)構方案，分別為方案C和方案D，具體如下:C.包括第二饋電點、第二饋電線和第二耦合片，其中第二饋電點設置于PCB板上，第二 饋電點通過第二饋電線與第二耦合片電連接，第二耦合片設置于與底部邊框連接的非導電 連接件上，第二耦合片與底部邊框之間留有間隙，第二耦合片將與底部邊框連接的非導電 連接件分為長度相對較短的第三縫隙段和長度相對較長的第四縫隙段；D.所述第二天線部件包括第二饋電點、第二饋電線和連接部件，其中第二饋電點設置 于PCB板上，第二饋電點通過第二饋電線與連接部件的一端連接，連接部件設置于與底部邊 框連接的非導電連接件上，連接部件的另一端與底部邊框連接，連接部件將與底部邊框連 接的非導電連接件分為長度相對較短的第三縫隙段和長度相對較長的第四縫隙段；所述第三天線部件包括第三饋電點、第三饋電線、第三耦合片和支架，第三饋電點設置 于PCB板上，支架安裝在第四縫隙段一側(cè)的金屬背蓋上，第三耦合片設置在支架上，第三饋 電點通過第三饋電線與第三耦合片電連接。2.根據(jù)權利要求1所述的金屬背蓋手機的新型天線結(jié)構，其特征在于:所述連接部件為 頂針或彈腳。3.根據(jù)權利要求2所述的金屬背蓋手機的新型天線結(jié)構，其特征在于:所述第一天線部 件為主天線，第二天線部件為分集天線，第三天線部件為GPS/WIFI天線。4.根據(jù)權利要求1所述的金屬背蓋手機的新型天線結(jié)構，其特征在于:所述左側(cè)邊框、 右側(cè)邊框分別通過設置接地片與金屬背蓋連接。5.根據(jù)權利要求4所述的金屬背蓋手機的新型天線結(jié)構，其特征在于:所述第一縫隙段 上設置有接地片，接地片與頂部邊框、金屬背蓋電連接。6.根據(jù)權利要求5所述的金屬背蓋手機的新型天線結(jié)構，其特征在于:所述PCB板上設 置有第一匹配電路、第二匹配電路和第三匹配電路；其中第一匹配電路包括第一電容和第一開關器件，第一電容通過第一開關器件與第一 饋電點連接;所述第一開關器件的輸出阻抗值可為感性或容性；所述第二匹配電路包括第二開關器件和第二電容，第二電容通過第二開關器件與第二 饋電點連接，第二開關器件的輸出阻抗值可為感性或容性；所述第三匹配電路包括第一電感與串聯(lián)在第一電感后的第三電容，第三電容與第三饋 電點連接。7.根據(jù)權利要求6所述的金屬背蓋手機的新型天線結(jié)構，其特征在于:所述第二縫隙段 上設置有第三開關器件，第三開關器件分別與頂部邊框、金屬背蓋電連接，所述第三開關器 件可設置兩個或兩個以上的狀態(tài)，所述狀態(tài)包括空置狀態(tài)、短路狀態(tài)、輸出阻抗值為感性狀 態(tài)及輸出阻抗值為容性狀態(tài)。8.根據(jù)權利要求7所述的金屬背蓋手機的新型天線結(jié)構，其特征在于:所述第三縫隙段 上設置有第四開關器件，第四開關器件與底部邊框、金屬背蓋電連接，所述第四開關器件可 設置兩個或兩個以上的狀態(tài)，所述狀態(tài)包括空置狀態(tài)、短路狀態(tài)、輸出阻抗值為感性狀態(tài)及 輸出阻抗值為容性狀態(tài)。9.根據(jù)權利要求8所述的金屬背蓋手機的新型天線結(jié)構，其特征在于:所述第二天線部 件、第三天線部件之間的第四縫隙段上設置有接地片，接地片與底部邊框、金屬背蓋電連接。10.根據(jù)權利要求1?9任一項所述的金屬背蓋手機的新型天線結(jié)構，其特征在于:所述 非導電連接件為非金屬件。
【文檔編號】H01Q5/10GK205609756SQ201620329381
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年4月19日
【發(fā)明人】李琴芳, 李 根, 俞斌, 周支業(yè)
【申請人】惠州碩貝德無線科技股份有限公司