天线和通讯设备的制作方法

文档序号:15018854发布日期:2018-07-25 00:13阅读:165来源:国知局

本实用新型涉及射频领域,更具体地,本实用新型涉及天线和通讯设备。



背景技术:

随着移动通讯技术的不断发展,为了方便于用户的使用,可穿戴式的具有通讯功能的终端层出不穷,例如具有通讯功能的手表越来越受到用户的欢迎。

为了进一步满足用户对可穿戴式的通讯设备具有金属质感的要求,具备金属框的通讯设备应运而生。然而,金属材质对射频性能有一定的屏蔽作用,进而,容易削弱通讯设备的天线的性能,例如,具备金属框的通讯设备可能无法满足用户对LTE、WIFI、GPS、GSM1900或WCDMA等多频段的需求。

因此,亟需提供一种适应于具有金属框的通讯设备的天线,以提升用户的使用体验。



技术实现要素:

本实用新型的一个目的是提供一种天线和通讯设备。

根据本实用新型的一个方面,提供一种天线,用于通讯设备,所述天线包括:所述通讯设备的金属框和PCB板;

所述金属框与所述PCB板依次由外至内设置,所述金属框的内侧与所述PCB板的边缘之间间隔有第一预设宽度的第一缝隙,所述第一缝隙内设置有与所述PCB板电连接的寄生单元;

所述金属框上设置有所述天线的馈电点,以及至少一个接地点;所述馈电点与所述PCB板的馈电端连接,所述至少一个接地点与所述PCB板的至少一个接地端连接。

可选的,所述金属框的内侧与所述寄生单元之间间隔有第二预设宽度的第二缝隙。

可选的,所述金属框上设置有两个所述接地点,且所述两个接地点对应连接所述PCB板的不同接地端。

可选的,所述金属框为圆环形,所述寄生单元为圆弧状,所述PCB板为圆盘形。

可选的,所述金属框的内径为41.8mm,所述第一预设宽度为2.3mm,所述寄生单元的弧长为36.3mm,所述第二预设宽度0.35mm。

可选的,所述PCB板上设置有匹配电路,所述天线的馈电点通过匹配电路与所述馈电端连接。

可选的,所述匹配电路包括:第一端、第二端和电容;

所述电容设置在所述匹配电路的第一端和所述匹配电路的第二端之间;

所述匹配电路的第一端与所述馈电点连接,所述匹配电路的第二端与所述馈电端连接。

可选的,所述电容的电容值为4.7pF。

本实用新型还提供一种通讯设备包括上述天线。

可选的,上述通讯设备还包括:屏幕和下壳;

所述屏幕与所述金属框的第一侧配合;

所述下壳与所述金属框的第二侧配合

本实用新型的一个技术效果在于,本实用新型将具有金属框的通讯设备的金属框作为天线主体,设置在金属框上的天线的馈电点与PCB板的馈电端连接,设置在金属框上的至少一个接地点与PCB板的至少一个接地端连接,从而信号能量从PCB板和金属框之间进行传递;金属框与PCB板之间间隔第一预设宽度的第一缝隙,并且,在上述第一缝隙中设置有寄生单元,寄生单元与金属框之间间隔有第二预设宽度的第二缝隙。寄生单元通过第二缝隙耦合金属框的信号能量,进而将耦合到的信号能量辐射到外界,从而进一步增加具有金属框的通讯设备覆盖的带宽,以接收不同频率的信号,从而满足用户需求。由此可见,本实用新型实施例提供的天线利用金属框作为天线主体以及进一步利用寄生单元和金属框之间进行能量耦合的方式,巧妙地解决了现有技术中具有金属框的通讯设备中,金属框可能削弱天线性能的技术问题,并且,寄生单元的设置大大拓宽了覆盖的频带。因此,本实用新型所要实现的技术任务或者所要解决的技术问题是本领域技术人员从未想到的或者没有预期到的,故本实用新型是一种新的技术方案。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述,本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本实用新型的实施例,并且连同说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1为本实用新型实施例提供的天线的结构示意图。

图2a为本实用新型实施例提供的天线的另一结构示意图。

图2b为本实用新型实施例提供的天线的再一结构示意图。

图2c为图2a的侧视图。

图3为本实用新型实施例提供的天线的匹配电路图。

图4为本实用新型实施例提供的天线的S11参数曲线图。

图5为本实用新型实施例提供的天线的效率曲线图。

图6为本实用新型实施例提供的通讯设备的结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到:除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本实用新型实施例所涉及的通讯设备包括具有金属框的智能手表、移动电话和PAD等,下面以具有金属框且具有通讯功能的智能手表为例进行详细说明。

图1为本实用新型实施例提供的天线的结构示意图,参考图1,本实用新型实施例提供一种天线,用于通讯设备,包括:上述通讯设备的金属框1和PCB板2。

图2a、图2b均为本实用新型实施例提供的天线的结构示意图。参考图1、图2a和图2b,金属框1与PCB板2板依次由外至内设置,金属框1的内侧,PCB板2的边缘之间间隔有第一预设宽度的第一缝隙s1。

具体的,PCB板2上设置有馈电端和至少一个接地端。本实施例中将金属框1作为天线主体,天线的馈电点12设置在金属框1上,馈电点12与PCB板2的馈电端连接。金属框1上还设置有至少一个接地点,至少一个接地点与PCB板2的至少一个接地端连接。

本实施例中,当具有金属框的通讯设备向外界发射信号时,PCB板2产生的信号能量经馈电端传至金属框1上的馈电点12,从而到达金属框1,并通过金属框1辐射至外界。当具有金属框的通讯设备接收外部信号时,信号由金属框1的馈电点12传至PCB板2的馈电端,从而到达PCB板2,使得通讯设备获取信号。由此可见,本实用新型实施例提供的天线在金属框1上设置馈电点12以及设置至少一个接地点的方式,实现金属框1与PCB板2之间进行信号的传递,巧妙地解决了现有技术中具有金属框的通讯设备中,金属框可能削弱天线性能的技术问题。

参考图2b,在一个实施例中,在金属框1的内侧、PCB板2的边缘之间间隔第一预设宽度的第一缝隙s1的基础上,为了进一步增加频带的覆盖宽度,第一缝隙内设置有与PCB板2电连接的寄生单元3,金属框1的内侧与寄生单元3之间间隔第二预设宽度的第二缝隙s2。寄生单元3通过第二缝隙s2耦合金属框1的信号能量,进而将耦合到的信号能量辐射到外界,从而进一步增加具有金属框的通讯设备覆盖的带宽,以接收不同频率的信号,进一步满足用户需求。

可选的,具有金属框且具有通讯功能的智能手表内部设置有支撑板(在附图中未示出),支撑板相对于金属框1固定,且与金属框1间间隔一定的距离,寄生单元3粘贴在支撑板上,并通过焊接或弹片的方式与PCB板2连接,通过调整支撑板与金属框1间的距离,确保第二预设宽度的第二缝隙s2的形成,进而保证本实用新型实施例提供的天线处于正常工作状态。

需要说明的是,寄生单元还可以通过其他方式固定在支撑板上,当然,寄生单元也可以通过其他方式与PCB板连接,本申请对此不做限制。

更为具体的,参考图1,本实施例提供的通讯设备为具备金属框的智能手表,天线的馈电点12可以设置在智能手表金属框1的十二点的位置。本实施例中,其金属框1上设置有两个接地点分别为第一接地点11和第二接地点11’。作为一种可实现的方式,第一接地点11和第二接地点11’对应连接PCB板2的不同接地端,以实现金属框上接地点的接地。

需要说明的是,天线的馈电点还可以设置在智能手表金属框的其他位置,根据实际需求进行设定,本申请对此不做限制。

在一个具体的例子中,参考图2a和图2b,通讯设备的金属框1为圆环形,寄生单元3为圆弧状,PCB板2为圆盘形。可选的,金属框的内径为d1=41.8mm、外径D1=45.21mm,此时,第一预设宽度可以为s1=2.3mm(即PCB板2的直径d2=37.2mm);寄生单元3的弧长为36.3mm,第二预设宽度可以为s2=0.35mm(即寄生单元所在的圆弧半径为20.55mm,圆弧的弧度θ=1.77rad)。图2c为图2a的侧视图,参考图2c可知,金属框1的圆环部分宽度(不带表耳)B1=8.4mm、外廓厚度(带表耳)B=12.85mm和外廓高度L=53.22mm,PCB板2的厚度B2=0.6mm。

需要注意的是,寄生单元3的长度和第二预设宽度s2的具体尺寸,跟下列相关因素相关联,例如:第一预设宽度s1、金属框的具体尺寸(包括内径d1等)、匹配电路、金属框上馈电点12位置、接地点的个数、接地点设置在金属框上的位置等。在相关因素改变的情况下,寄生单元3的长度及第二预设宽度s2的尺寸不限于上述实施例列举的具体尺寸。

图3为本实用新型实施例提供的天线的匹配电路图。为了调试天线参数,使得天线性能更加符合需求,PCB板2上设置有匹配电路,天线的馈电点12通过匹配电路与PCB板2上的馈电端(未在图中示出)连接。

参考图3,匹配电路包括:第一端41、第二端42和电容43。其中,电容43设置在匹配电路的第一端41和匹配电路的第二端42之间,匹配电路的第一端41与金属框1上的馈电点12连接,匹配电路的第二端42与PCB板的馈电端连接。在本实施例中,PCB板2的馈电端还与PCB板2上的信号源端口电连接,从而来自信号源端口的信号能量依次经馈电端和匹配电路后到达馈电点12,进而到达金属框1。具体的,在图2a-2c所示的天线的具体尺寸下,电容43的电容值为4.7pF。需要说明的是,电容43的电容值不限于固定值,其根据设计需求的变化而变化。

图4为本实用新型实施例提供的天线的S11参数(回波损耗特性参数)曲线图。具体的,图4所示的S11曲线图为图2a-2c所示的天线组件的性能曲线图,回波损耗特性参数(纵轴)随着频率(横轴)的变化而变化。参考图4,其中S11的数值低于A值时,对应的频段为天线所能覆盖的频段,其中A值根据实际需求而设置,例如,A值取值为-5dB,参考图4,本实施例中提供的天线覆盖的频段包括约1500MHz至3000MHz。

图5为本实用新型实施例提供的天线的效率曲线图。具体的,图5所示天线曲线图为图2所示的天线组件的效率曲线图,包括通讯设备处于自由空间状态和手模状态两种状态。参考图5,自由空间状态下的天线效率高于手模状态。并通过图5获得表1,表1为天线在自由空间和手模状态下各个需求频段的效率平均值,从表1可知本实用新型实施例提供的天线不仅覆盖了1500MHz至3000MHz的频段,并且在所要求的频段内取得了很好的效率。

表1

需要说明的是,通过改变寄生单元的长度与位置、匹配电路、接地点的个数、接地点设置在金属框上的位置以及第二预设宽度等,并经过进一步调试,本实用新型实施例提供的天线可以覆盖不同的频段,而不限于图4或图5所示的频段。

本实用新型实施例中,将具有金属框的通讯设备的金属框作为其天线主体,设置在金属框上的天线的馈电点与PCB板的馈电端连接,设置在金属框上的至少一个接地点与PCB板的至少一个接地端连接,从而信号能量可以从PCB板和金属框之间进行传递;且金属框与PCB板之间间隔第一预设宽度的第一缝隙,并且,在上述第一缝隙中设置有寄生单元,寄生单元与金属框之间间隔有第二预设宽度的第二缝隙。寄生单元通过第二缝隙耦合金属框的信号能量,进而将耦合到的信号能量辐射到外界,从而进一步增加具有金属框的通讯设备覆盖的带宽,以接收不同频率的信号,从而满足用户需求。由此可见,本实用新型实施例提供的天线利用金属框作为天线主体以及进一步利用寄生单元与金属框之间进行耦合的方式,巧妙地解决了现有技术中具有金属框的通讯设备中,金属框可能削弱天线性能的技术问题,并且,寄生单元的设置大大拓宽了覆盖的频带。

本实用新型实施例还提供一种通讯设备。图6为本实用新型实施例提供的通讯设备的结构示意图,图6中的通讯设备以金属框手表示出,包括:以上各实施例的天线组件,还包括:屏幕20和下壳30。其中,屏幕20与金属框1的第一侧配合;下壳30与金属框1的第二侧配合,从而金属框1、屏幕20和下壳30形成封闭空间,PCB板2等器件设置于封闭空间内,进而起到保护PCB板2等器件的作用。其中,金属框1的第一侧为使用通讯设备过程中,朝向用户的一侧,金属框1的第二侧为与上述第一侧相对的一侧。

可选的,当带有金属框的通讯设备为智能手表等时,屏幕20为透明材质,用便于用户使用。

可选的,下壳30为橡胶等非金属材质,下壳30与金属框1可直接配合在一起。

虽然已经通过示例对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明,但是本领域的技术人员应该理解,以上示例仅是为了进行说明,而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解,可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下,对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

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