一种缝隙天线和终端设备的制作方法

文档序号:12142973
一种缝隙天线和终端设备的制作方法与工艺

本发明实施例涉及天线技术,尤其涉及一种缝隙天线和终端设备。



背景技术:

随着移动通信技术的发展,目前的移动通信技术已经来到以长期演进(Long Term Evolution,LTE)为代表的第四代移动通信(4th Generation,4G)时代。

在4G时代,手机、平板电脑等移动终端设备的外观追求简薄化的设计趋势。由于移动终端设备一般都具备蜂窝通信、无线保真(WIreless-Fidelity,Wifi)、蓝牙等多种无线通信能力,因此移动终端设备需要配置多根天线或者具备多个谐振频率的天线,以覆盖多种无线通信的频段。但是在移动终端设备简薄化的设计趋势下,天线能够使用的净空间越来越有限,天线的工作环境越来越差。

移动终端设备中常用的天线形式包括倒F天线(Inverted F Antenna,IFA)、单极天线(monopole)等,但移动终端设备的外壳和背盖常为金属件,上述天线形式受金属外壳屏蔽作用的影响,性能上已经不能满足空中下载(Over The Air,OTA)设计的要求。



技术实现要素:

本发明实施例提供一种缝隙天线和终端设备,对天线净空间的要求不高,能够满足OTA设计的要求。

第一方面提供一种缝隙天线,设置于终端设备的天线基板上,所述缝隙天线包括:

所述天线基板上的第一缝隙和至少一个第二缝隙;

所述天线基板包括金属层,所述金属层接地,所述第一缝隙和所述至少一个第二缝隙分别由所述天线基板金属层上的第一开槽和至少一个第二开槽形成,所述第一开槽和所述至少一个第二开槽分别不连通;

所述终端设备的印制电路板上的馈源通过馈线与所述第一缝隙直接连接,所述第一缝隙与所述馈线的连接点为所述第一缝隙的馈点,所述馈点直接馈电至所述第一缝隙,所述馈点与所述第一缝隙形成第一谐振回路;

所述第一缝隙耦合馈电至所述至少一个第二缝隙,所述馈点、所述第一缝隙和所述至少一个第二缝隙形成至少一个第二谐振回路。

结合第一方面,在第一方面第一种可能的实现方式中,若所述第一开槽或所述第二开槽在所述天线基板金属层上具有开口,则所述第一缝隙或所述第二缝隙为开环缝隙;

若所述第一开槽或所述第二开槽在所述天线基板金属层上没有开口,则所述第一缝隙或所述第二缝隙为闭环缝隙;

所述第一缝隙为开环缝隙或闭环缝隙;

所述第二缝隙为开环缝隙或闭环缝隙。

结合第一方面第一种可能的实现方式,在第一方面第二种可能的实现方式中,所述开环缝隙的长度为所述开环缝隙形成的谐振回路的基模频率工作波长的四分之一;

所述闭环缝隙的长度为所述闭环缝隙形成的谐振回路的基模频率工作波长的二分之一。

结合第一方面第一种可能的实现方式,在第一方面第三种可能的实现方式中,所述开环缝隙的长度为所述开环缝隙形成的谐振回路的基模频率的N次倍频工作波长的四分之一;

所述闭环缝隙的长度为所述闭环缝隙形成的谐振回路的基模频率的N次倍频工作波长的的二分之一;

N大于等于1,且N为整数。

结合第一方面第一种至第三种可能的实现方式中任一种可能的实现方式,在第一方面第四种可能的实现方式中,所述第一缝隙为开环缝隙;

所述第一开槽远离所述第一开槽在所述天线基板金属层上的开口一侧为所述第一缝隙的短路点,所述第一缝隙的短路点作为所述至少一个第二缝隙的耦合馈电点。

结合第一方面第一种至第三种可能的实现方式中任一种可能的实现方式,在第一方面第五种可能的实现方式中,所述第一缝隙为闭环缝隙;

所述第一缝隙上电流最大点作为所述至少一个第二缝隙的耦合馈电点。

结合第一方面第一种至第五种可能的实现方式中任一种可能的实现方式,在第一方面第六种可能的实现方式中,所述第一谐振回路为50欧姆匹配回路,所述第二谐振回路为50欧姆匹配回路。

结合第一方面第一种至第六种可能的实现方式中任一种可能的实现方式,在第一方面第七种可能的实现方式中,所述天线基板包括所述终端设备的金属前壳、所述终端设备的金属背盖或所述终端设备的印制电路板。

第二方面提供一种终端设备,包括外壳、基带处理电路、混频电路、馈电射频电路和缝隙天线,其中,所述基带处理电路、所述混频电路和所述馈电射频电路位于所述外壳内,所述基带处理电路、所述混频电路和所述馈电射频电路设置于所述终端设备的印制电路板上,所述基带处理电路、所述混频电路和所述馈电射频电路连接并组成馈源,所述缝隙天线设置于所述终端设备的天线基板上,所述缝隙天线包括:

所述天线基板上的第一缝隙和至少一个第二缝隙;

所述天线基板包括金属层,所述金属层接地,所述第一缝隙和所述至少一个第二缝隙分别由所述天线基板金属层上的第一开槽和至少一个第二开槽形成,所述第一开槽和所述至少一个第二开槽分别不连通;

所述馈源通过馈线与所述第一缝隙直接连接,所述第一缝隙与所述馈线的连接点为所述第一缝隙的馈点,所述馈点直接馈电至所述第一缝隙,所述馈点与所述第一缝隙形成第一谐振回路;

所述第一缝隙耦合馈电至所述至少一个第二缝隙,所述馈点、所述第一缝隙和所述至少一个第二缝隙形成至少一个第二谐振回路。

结合第二方面,在第二方面第一种可能的实现方式中,若所述第一开槽或所述第二开槽在所述天线基板金属层上具有开口,则所述第一缝隙或所述第二缝隙为开环缝隙;

若所述第一开槽或所述第二开槽在所述天线基板金属层上没有开口,则所述第一缝隙或所述第二缝隙为闭环缝隙;

所述第一缝隙为开环缝隙或闭环缝隙;

所述第二缝隙为开环缝隙或闭环缝隙。

结合第二方面第一种可能的实现方式,在第二方面第二种可能的实现方式中,所述开环缝隙的长度为所述开环缝隙形成的谐振回路的基模频率工作波长的四分之一;

所述闭环缝隙的长度为所述闭环缝隙形成的谐振回路的基模频率工作波长的二分之一。

结合第二方面第一种可能的实现方式,在第二方面第三种可能的实现方式中,所述开环缝隙的长度为所述开环缝隙形成的谐振回路的基模频率的N次倍频工作波长的四分之一;

所述闭环缝隙的长度为所述闭环缝隙形成的谐振回路的基模频率的N次倍频工作波长的的二分之一;

N大于等于1,且N为整数。

结合第二方面第一种至第三种可能的实现方式中任一种可能的实现方式,在第二方面第四种可能的实现方式中,所述第一缝隙为开环缝隙;

所述第一开槽远离所述第一开槽在所述天线基板金属层上的开口一侧为所述第一缝隙的短路点,所述第一缝隙的短路点作为所述至少一个第二缝隙的耦合馈电点。

结合第二方面第一种至第三种可能的实现方式中任一种可能的实现方式,在第二方面第五种可能的实现方式中,所述第一缝隙为闭环缝隙;

所述第一缝隙上电流最大点作为所述至少一个第二缝隙的耦合馈电点。

结合第二方面第一种至第五种可能的实现方式中任一种可能的实现方式,在第二方面第六种可能的实现方式中,所述第一谐振回路为50欧姆匹配回路,所述第二谐振回路为50欧姆匹配回路。

结合第二方面第一种至第六种可能的实现方式中任一种可能的实现方式,在第二方面第七种可能的实现方式中,所述天线基板包括所述终端设备的金属前壳、所述终端设备的金属背盖或所述终端设备的印制电路板。

本实施例提供的缝隙天线和终端设备,通过在终端设备天线基板上的金属层上设置一个第一开槽和至少一个第二开槽,形成一个第一缝隙和至少一个第二缝隙,使缝隙天线能够提供至少两个谐振频率,由于缝隙天线是在终端的天线基板上通过开槽形成的,因此本实施例提供的缝隙天线对终端设备中天线净空间的要求不高,并且不会受到终端设备其他金属器件的影响,能够满足OTA设计的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图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性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的缝隙天线实施例一的结构示意图;

图2A和图2B为闭环缝隙结构示意图;

图3A为图2A和图2B所示闭环缝隙的反射系数示意图;

图3B为图2A和图2B所示闭环缝隙的阻抗幅值示意图;

图4A和图4B为开环缝隙结构示意图;

图5A为图4A和图4B所示开环缝隙的反射系数示意图;

图5B为图4A和图4B所示开环缝隙的阻抗幅值示意图;

图6为图1所示缝隙的反射系数示意图;

图7为本发明实施例提供的缝隙天线实施例二的结构示意图;

图8为图7所示缝隙的反射系数示意图;

图9为本发明实施例提供的缝隙天线实施例三的结构示意图;

图10为图9所示缝隙的反射系数示意图;

图11为本发明实施例提供的缝隙天线实施例四的结构示意图;

图12为图11所示缝隙的反射系数示意图;

图13为本发明实施例提供的缝隙天线实施例五的结构示意图;

图14为图11所示缝隙天线的侧上视图;

图15为本发明实施例提供的终端设备实施例一的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作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。

由于在移动终端设备中使用IFA或monopole天线时,天线容易受到金属外壳或附近的金属件影响,而附近的金属件对于缝隙天线的影响较小,因此目前还有使用缝隙天线作为移动终端设备天线的方案。缝隙天线可以设置于移动终端设备的印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)上,还可以设置在移动终端设备的金属外壳(或金属边框)上。但是目前应用于移动终端设备的缝隙天线一般仅能提供一个谐振频率,并不适用于需要覆盖多个无线通信频段的移动终端设备中使用。

图1为本发明实施例提供的缝隙天线实施例一的结构示意图。如图1所示,本实施例的缝隙天线设置于终端设备的天线基板11上,该缝隙天线包括:天线基板11上的第一缝隙12和第二缝隙13。本实施例以一个第二缝隙13为例对本发明实施例提供的缝隙天线进行说明,但本发明实施例提供的缝隙天线中第二缝隙13的数量不以本实施例为限。

天线基板11包括金属层,所述金属层接地(未示出),天线基板11还可能包括非金属层。也就是说,天线基板11可能仅包括金属层,也可能包括金属层和非金属层两层。第一缝隙12和第二缝隙13分别由天线基板11金属层上的第一开槽15和第二开槽16形成,第一开槽15和第二开槽16不连通。终端设备的印制电路板上的馈源通过馈线17与第一缝隙12直接连接(其中馈源未示出)。第一缝隙12与馈线17的连接点为第一缝隙12的馈点14,馈点14直接馈电至第一缝隙12,馈点14与第一缝隙12形成第一谐振回路。第一缝隙12耦合馈电至第二缝隙13,馈点14、第一缝隙12和第二缝隙13形成第二谐振回路。

天线基板11上接地的金属层至少覆盖一天线基板11的一片区域,位于天线基板11的金属层上的第一开槽15和第二开槽16通过去除天线基板11的一部分金属层形成,第一开槽15和第二开槽16一般为等宽度的条状开槽。第一开槽15和第二开槽16的长度与第一谐振回路和第二谐振回路的谐振频率相关,第一开槽15和第二开槽16的长度越长,第一谐振回路和第二谐振回路的谐振频率越低。第一开槽15和第二开槽16的的宽度远小于其长度。馈点14用于将馈源中的信号传输至频缝隙天线中辐射出去,或者将缝隙天线接收的无线信号通过馈点14传输至馈源中。

馈点14与第一缝隙12直接连接,馈点14直接馈电至第一缝隙12,由于第一缝隙12被天线基板11上接地的金属层包围,当馈点14将信号输入至第一缝隙时,第一缝隙12周围的电场变化将使第一缝隙12产生谐振,从而向外辐射无线信号。当第一缝隙12接收无线信号时,信号路径与上述辐射时的信号路径相反。因此,馈点14与第一缝隙12组成第一谐振回路。馈点14与第二缝隙13没有直接连接,并且由于第一开槽15和第二开槽16不连通,因此第一缝隙12和第二缝隙13也没有直接连接。第二缝隙13和第一缝隙12靠近,其距离小于一个预设的阈值,第一缝隙12周围的电场将在第二缝隙13上激发出一个新的电场,从而使第二缝隙13产生谐振,从而使第二缝隙13向外辐射无线信号。当第二缝隙13接收无线信号时,也同样如此。因此,馈点14、第一缝隙12与第二缝隙13组成第二谐振回路。

第一谐振回路和第二谐振回路的谐振频率与第一缝隙12和第二缝隙13的长度相关,当第一谐振回路和第二谐振回路的谐振频率处于不同频段时,则本实施例提供的缝隙天线可以提供两个谐振频率。当第一谐振回路和第二谐振回路的谐振频率处于相同频段时,可以增大该频段的带宽,从而使本实施例提供的缝隙天线成为宽带天线。

第一开槽15和第二开槽16形成的第一缝隙12和第二缝隙13有两种形式,分别为开环缝隙和闭环缝隙。其中,若第一开槽15或第二开槽16在天线基板11金属层上具有开口,则第一缝隙12或第二缝隙13为开环缝隙;若第一开槽15或第二开槽16在天线基板11金属层上没有开口,则第一缝隙12或第二缝隙13为闭环缝隙。如图1所示,第一开槽15在天线基板11金属层上具有开口,因此第一缝隙12为开环缝隙,而第二开槽16在天线基板11金属层上没有开口,因此第二缝隙13为闭环缝隙。

开环缝隙的长度为开环缝隙形成的谐振回路的基模频率工作波长的四分之一,闭环缝隙的长度为闭环缝隙形成的谐振回路的基模频率工作波长的二分之一。因此,当确定了第一缝隙12和第二缝隙13为开环缝隙或闭环缝隙后,再确定第一谐振回路和第二谐振回路所需工作的谐振频率,即可通过调整第一缝隙12和第二缝隙13的长度,使第一缝隙12和第二缝隙13形成的第一谐振回路和第二谐振回路都工作在基模频率。

闭环缝隙形成的天线工作时,由边界条件可知,缝隙中心电流最小,电压最大,缝隙两端电流最大,电压最小。由于需要和50欧姆特征阻抗来匹配,所以闭环缝隙馈电的位置通常偏离中心。馈电位置由缝隙中心移向边缘时,闭环缝隙的特性阻抗逐渐降低,当和50欧姆接近时,反射系数最小。

开环缝隙形成的天线工作时,边界条件和闭环缝隙的一半很接近,是一种有效缩短天线尺寸的缝隙形式。由边界条件可知,缝隙开路处(即开槽的开口处),电流最小,电压最大,短路处(即开槽远离开口处的一侧),电流最大,电压最小。馈电点也需要靠近电流较大的地方,以匹配50欧姆,当馈电位置移向短路点时,开环缝隙的特性阻抗逐渐降低,当和50欧姆接近时,反射系数最小。

图2A和图2B为闭环缝隙结构示意图,在图2A和图2B中,天线基板21上包括金属层22,在金属层22上设置开槽23。开槽23形成缝隙24,终端设备的印制电路板上的馈源通过馈线26与缝隙24直接连接(其中馈源未示出)。缝隙24与馈线26的连接点为缝隙24的馈点25。馈点25与缝隙24直接连接,对缝隙24直接馈电。开槽23在金属层22上没有开口,因此缝隙24为闭环缝隙。在图2A中,馈点25靠近缝隙24的中心,在图2B中,馈点25靠近缝隙24的一端。当馈点25位置由中心移向边缘时,缝隙24形成的天线的特性阻抗逐渐降低,当和50欧姆接近时,其反射系数最小。

图3A为图2A和图2B所示闭环缝隙的反射系数示意图,图3B为图2A和图2B所示闭环缝隙的阻抗幅值示意图。其中,缝隙24形成的天线工作在5.3GHz附近,曲线31为图2A所示闭环缝隙的反射系数曲线,曲线32为图2B所示闭环缝隙的反射系数示意图,曲线33为图2A所示闭环曲线的阻抗幅值曲线,曲线34为图2B所示闭环曲线的阻抗幅值曲线。从图3A中可以看出,当馈点25靠近缝隙24边缘时,缝隙24形成的天线的反射系数比馈点25靠近缝隙24中心时小。从图3B中可以看出当馈点25从缝隙24中心向边缘移动时,缝隙24形成的天线的特性阻抗逐渐降低,向50欧姆靠近。

图4A和图4B为开环缝隙结构示意图,在图4A和图4B中,天线基板41上包括金属层42,在金属层42上设置开槽43,开槽43形成缝隙44,终端设备的印制电路板上的馈源通过馈线46与缝隙44直接连接(其中馈源未示出)。缝隙44与馈线46的连接点为缝隙44的馈点45。馈点45与缝隙44直接连接,对缝隙44直接馈电。开槽43在金属层42上具有开口46,因此缝隙44为开环缝隙。在图4A中,馈点45靠近缝隙44的开口46,即靠近缝隙44的开路端,在图4B中,馈点45靠近缝隙44的短路端。当馈点45位置由开路端移向短路端时,缝隙44形成的天线的特性阻抗逐渐降低,当和50欧姆接近时,其反射系数最小。

图5A为图4A和图4B所示开环缝隙的反射系数示意图,图5B为图4A和图4B所示开环缝隙的阻抗幅值示意图。其中,缝隙44形成的天线工作在4.9GHz附近,曲线51为图4A所示开环缝隙的反射系数曲线,曲线52为图4B所示开环缝隙的反射系数示意图,曲线53为图4A所示开环曲线的阻抗幅值曲线,曲线54为图4B所示开环曲线的阻抗幅值曲线。从图5A中可以看出,当馈点45靠近缝隙44短路端时,缝隙44形成的天线的反射系数比馈点45靠近缝隙44开路端时小。从图5B中可以看出当馈点45从缝隙44开路端向短路端移动时,缝隙44形成的天线的特性阻抗逐渐降低,向50欧姆靠近。

本实施例提供的缝隙天线中,第一缝隙12和第二缝隙13均可以为开环缝隙或闭环缝隙。图1所示缝隙天线中,第一缝隙12为开环缝隙,第二缝隙13为闭环缝隙,馈点14直接馈入第一缝隙12,靠近第一缝隙12的短路点,实现与50欧姆匹配。与此同时,第一缝隙12的短路点作为第二缝隙13的耦合激励源,而多产生一个第二缝隙13的谐振。这个激励源的位置产生的效果和对第二缝隙13直接馈电的效果基本一致,偏离第二缝隙13中心时,才能较好匹配50欧姆。当第一缝隙12和第二缝隙13谐振接近时,可以形成谐振拓展带宽,可以对单频天线做较好的频段覆盖,或者调整第一缝隙12和第二缝隙13长度作为双频天线使用。这里馈点14也可以直接第二缝隙13,使第一缝隙12被耦合激励,效果相同。

图6为图1所示缝隙的反射系数示意图,其中,以第一缝隙12的长度为15.3毫米,第一缝隙12形成的第一谐振回路工作在4.9GHz附近,第二缝隙13的长度为26.8毫米,第二缝隙13形成的第二谐振回路工作在5.6GHz附近为例进行示意性说明。曲线61为图1所示缝隙天线的反射系数曲线。从图6中可以看出,第一缝隙12形成的第一谐振回路和第二缝隙13形成的第二谐振回路都具有较小的反射系数。

需要说明的是,当第二缝隙13的数量多于一个时,多个第二缝隙13也分别是由天线基板11金属层上的第二开槽16形成的,各第二缝隙13不连通。第二缝隙13与馈点14均没有直接连接,第一缝隙12耦合馈电至各第二缝隙13,馈点14、第一缝隙12和每个第二缝隙13分别形成一个第二谐振回路。每个第二谐振回路的谐振频率根据其对应的第二缝隙13的长度确定。

另外,馈点14和第一缝隙12之间,还可以有电感、电容等用于调谐天线匹配的器件。本领域技术人员能够通过理论计算或者实验的方法,在馈点14和第一缝隙12之间设置上述用于调谐的器件,此处不再赘述。

本实施例提供的缝隙天线,通过在终端设备天线基板上的金属层上设置一个第一开槽和至少一个第二开槽,形成一个第一缝隙和至少一个第二缝隙,使缝隙天线能够提供至少两个谐振频率,由于缝隙天线是在终端的天线基板上通过开槽形成的,因此本实施例提供的缝隙天线对终端设备中天线净空间的要求不高,并且不会受到终端设备其他金属器件的影响,能够满足OTA设计的要求。

本发明实施例提供的缝隙天线的形式不以图1所示缝隙天线为限,下面将列举本发明实施例提供的缝隙天线的另外几种形式。

图7为本发明实施例提供的缝隙天线实施例二的结构示意图,如图7所示,本实施例的缝隙天线与图1的区别在于,本实施例中,第一缝隙12和第二缝隙13均为开环缝隙。

在天线基板11的金属层上设置第一开槽15和第二开槽16,第一开槽15和第二开槽16在天线基板金属层上均具有开口,因此第一开槽15形成的第一缝隙12和第二开槽16形成的第二开槽16均为开环缝隙。终端设备的印制电路板上的馈源通过馈线17与第一缝隙12直接连接(其中馈源未示出)。第一缝隙12与馈线17的连接点为第一缝隙12的馈点14,馈点14与第一缝隙12直接连接,馈点14直接馈电至第一缝隙12;馈点14与第二缝隙13没有直接连接,第一缝隙12耦合馈电至第二缝隙13。同样地,若馈点14与第二缝隙13直接连接,馈点14直接馈电至第二缝隙13;馈点14与第一缝隙12没有直接连接,第二缝隙13耦合馈电至第一缝隙12也是可以实现的。

图8为图7所示缝隙的反射系数示意图,其中,以第一缝隙12的长度为16毫米,第一缝隙12形成的第一谐振回路工作在4.7GHz附近,第二缝隙13的长度为15.3毫米,第二缝隙13形成的第二谐振回路工作在4.9GHz附近进行示意性说明。曲线81为图7所示缝隙天线的反射系数曲线。从图8中可以看出,第一缝隙12形成的第一谐振回路和第二缝隙13形成的第二谐振回路都具有较小的反射系数。

图9为本发明实施例提供的缝隙天线实施例三的结构示意图,如图9所示,本实施例的缝隙天线与图1的区别在于,本实施例中,第一缝隙12和第二缝隙13均为闭环缝隙。

在天线基板11的金属层上设置第一开槽15和第二开槽16,第一开槽15和第二开槽16在天线基板金属层上均没有开口,因此第一开槽15形成的第一缝隙12和第二开槽16形成的第二开槽16均为闭环缝隙。终端设备的印制电路板上的馈源通过馈线17与第一缝隙12直接连接(其中馈源未示出)。第一缝隙12与馈线17的连接点为第一缝隙12的馈点14,馈点14与第一缝隙12直接连接,馈点14直接馈电至第一缝隙12;馈点14与第二缝隙13没有直接连接,第一缝隙12耦合馈电至第二缝隙13。

馈点14直接馈入第一缝隙12,靠近第一缝隙12的短路点,实现与50欧姆匹配。与此同时,第一缝隙12电流最大点作为第二缝隙13的耦合激励源,多产生一个第二缝隙13的谐振。这个激励源位置产生的效果和对第二缝隙13直接馈电的效果基本一致,偏离第二缝隙13中心时,才能较好匹配50欧姆。当第一缝隙12和第二缝隙13谐振接近时,可以形成双谐振拓展带宽,可以对单频做较好的频段覆盖,或者调整第一缝隙12和第二缝隙13长度作为双频天线使用。这里馈点14也可以直接馈入第二缝隙13,使第一缝隙12被耦合激励,效果相同。

图10为图9所示缝隙的反射系数示意图,其中,以第一缝隙12的长度为34.9毫米,第一缝隙12形成的第一谐振回路工作在4.3GHz附近,第二缝隙13的长度为30毫米,第二缝隙13形成的第二谐振回路工作在5GHz附近进行示意性说明。曲线101为图9所示缝隙天线的反射系数曲线。从图10中可以看出,第一缝隙12形成的第一谐振回路和第二缝隙13形成的第二谐振回路都具有较小的反射系数。

总之,若第一缝隙12为开环缝隙,则第一开槽15远离第一开槽15在天线基板11金属层上的开口一侧为第一缝隙12的短路点,第一缝隙12的短路点作为第二缝隙13的耦合馈电点。若第一缝隙12为闭环缝隙;则第一缝隙12上电流最大点作为第二缝隙13的耦合馈电点。另外,设置馈点14的位置时,要保证第一谐振回路为50欧姆匹配回路,第二谐振回路为50欧姆匹配回路。

图1、图7、图9所示的缝隙天线仅示出了第一缝隙12和第二缝隙13分别工作在基模频率时的情况。但本发明实施例提供的缝隙天线不限于此,还可以加长第一缝隙12和第二缝隙13的长度,使第一谐振回路和第二谐振回路的基模频率降低,这样可以使第一谐振回路和第二谐振回路的基模频率的倍频进入工作频段,从而达到扩展缝隙天线覆盖频段的目的。这里的倍频可以是一次倍频、二次倍频等,若使第一缝隙12和第二缝隙13的一次倍频都进入工作频段,则缝隙天线即可最多产生4个不同的谐振频率。

图11为本发明实施例提供的缝隙天线实施例四的结构示意图,如图11所示,本实施例的缝隙天线与图1的区别在于,本实施例中,第一缝隙12和第二缝隙13的长度均加长,使第一谐振回路和第二谐振回路的基模频率降低。

第一缝隙12为开环缝隙,开环缝隙的长度为开环缝隙形成的谐振回路的基模频率的N次倍频工作波长的四分之一;第二缝隙13为闭环缝隙,闭环缝隙的长度为闭环缝隙形成的谐振回路的基模频率的N次倍频工作波长的二分之一,N大于等于1,且N为整数。

图12为图11所示缝隙的反射系数示意图,其中,以第一缝隙12的长度为35.7毫米,第一缝隙12形成的第一谐振回路的基模工作在2.1GHz附近,第二缝隙13的长度为41.7毫米,第二缝隙13形成的第二谐振回路的基模工作在3.6GHz附近进行示意性说明。曲线121为图11所示缝隙天线的反射系数曲线。从图12中可以看出,除了第一谐振回路的基模和第二谐振回路的基模以外,在第一谐振回路的一次倍频6.3GHz处和第二谐振回路的一次倍频7.2GHz处,另外激发了两个谐振频率。

上述各实施例仅以一个第一缝隙和一个第二缝隙为例,对本发明实施例提供的缝隙天线进行了说明,图13为本发明实施例提供的缝隙天线实施例五的结构示意图,如图13所示,本实施例的缝隙天线与图1的区别在于,本实施例中,包括第一缝隙12、第二缝隙13和第二缝隙18。

在天线基板11的金属层上设置第一开槽15、第二开槽16和第二开槽19第一开槽15在天线基板11金属层上具有开口,因此第一缝隙12为开环缝隙,第二开槽16和第二开槽19在天线基板11金属层上没有开口,因此第二缝隙13和第二缝隙18为闭环缝隙。终端设备的印制电路板上的馈源通过馈线17与第一缝隙12直接连接(其中馈源未示出)。第一缝隙12与馈线17的连接点为第一缝隙12的馈点14,馈点14与第一缝隙12直接连接,馈点14直接馈电至第一缝隙12;馈点14与第二缝隙13和第二缝隙18没有直接连接,第一缝隙12耦合馈电至第二缝隙13和第二缝隙18。

馈点14与第一缝隙12组成第一谐振回路。馈点14、第一缝隙12与第二缝隙13组成第二谐振回路。馈点14、第一缝隙12与第二缝隙18也组成一个第二谐振回路。若通过调整第一缝隙12、第二缝隙13和第二缝隙18的长度,使第一谐振回路和两个第二谐振回路的谐振频率均不同,那么本实施例提供的缝隙天线可以提供三个谐振频率。

图14为图11所示缝隙天线的侧上视图,在图14中,天线基板11为终端设备的金属前壳,在金属前壳后面还包括终端设备的印制电路板10。从图13中可以看出,上述各实施例所示的缝隙天线都是以天线基板为终端设备的金属前壳为例进行的说明,通过在终端设备的金属前壳上设置第一开槽15和第二开槽16形成第一缝隙12和第二缝隙13。印制电路板10通过馈线17与第一缝隙12连接,连接点为馈点14。

需要说明的是,上述各实施例所示的缝隙天线中,设置第一缝隙12和第二缝隙13的天线基板11都是为终端设备的金属前壳为例进行的说明。但天线基板11还可以是终端设备的金属背盖或终端设备的印制电路板。当天线基板11为终端设备的金属前壳时,由于终端设备的金属前壳为金属材质,因此第一开槽15和第二开槽16需要挖透终端设备的金属前壳,从而才能形成第一缝隙12和第二缝隙13。当天线基板11为终端设备的金属背盖时,由于终端设备的金属背盖为金属材质,因此第一开槽15和第二开槽16需要挖透终端设备的金属背盖,从而才能形成第一缝隙12和第二缝隙13,而为了保证终端设备的外观美观以及防尘,需要在挖透的金属背盖区域设置额外的非金属填充。当天线基板11为终端设备的印制电路板时,由于终端设备的印制电路板为非金属的基板上设置覆铜,因此第一开槽15和第二开槽16仅需通过移除印制电路板上的覆铜,即可形成第一缝隙12和第二缝隙13,当然第一开槽15和第二开槽16也可以通过挖透印制电路板形成。

图15为本发明实施例提供的终端设备实施例一的结构示意图,如图15所示,本实施例的终端设备包括:外壳151、基带处理电路152、混频电路153、馈电射频电路154和缝隙天线155,其中,基带处理电路152、混频电路153和馈电射频电路154位于外壳151内,基带处理电路152、混频电路153和馈电射频电路154设置于终端设备的印制电路板156上并组成馈源。外壳151内还可以有其他器件157。

其中,馈电射频电路154用于处理缝隙天线155接收的射频信号并将处理后的信号发送给混频电路153进行下变频处理,混频电路153经下变频得到的中频信号发送给基带处理电路152中进行处理,或者基带处理电路152将基带信号发送给混频电路153进行上变频得到射频信号,然后混频电路153将射频信号发送给馈电射频电路154并通过缝隙天线155发射出去。

本实施例所示的终端设备可以为手机、平板电脑等任一种需要进行无线通信的便携式终端设备。其中缝隙天线155可以为图1、图7、图9、图11或图13所示实施例中的任一种缝隙天线,在本实施例中,以天线基板为印制电路板为例。缝隙天线155的具体结构和实现原理可参见图1、图7、图9、图11或图13所示实施例的缝隙天线,此处不再赘述。

最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换。因此,本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。

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