移动通信终端的天线模块及移动通信终端的制作方法

本发明涉及天线技术领域，更具体地讲，涉及一种移动通信终端的天线模块及移动通信终端。

背景技术：

随着移动互联网及物联网的飞速发展，通信技术已逐步进入5g(第五代移动通信)时代，人们对通信数据的高速传输的需求正在不断提升，手机需要有更大的数据吞吐量，这对目前手机上天线的结构设计带来挑战。

多进多出(mimo)即同时采用多个通道进行通信，被视为提高通信容量的有效方案，在这种情况下，多个天线同时工作在同一个频段，所以在手机上设计更多的天线。受制于手机空间布局的限制，4g(第四代移动通信)时代的手机最多采用4×4的mimo设计(4个接收天线，4个发射天线)。5g(第五代移动通信)预计会采用8×8(8个接收天线，8个发射天线)的多天线设计。

金属边框手机(例如，全面屏手机)容易实现较高的屏占比，具有良好的外观，已经逐渐被越来越多的用户所喜爱。金属边框手机还具有良好的结构稳定性，但5g时代的金属边框手机的天线设计引来了新的挑战。

金属边框手机一般包括手机最上层的屏幕、中间层的手机金属支架和最下层的手机外壳。手机支架上会装载电池、主板(pcb)、摄像头等电子器件。

图1是现有的金属边框手机的主视图。

如图1所示，现有的手机金属边框的金属支架都是选取手机支架上下两端来布局天线，将金属边框作为天线或者在净空区d布局fpcb、lds支架天线等，这里的净空区是指手机天线区域附近的电子器件对天线辐射有较大影响，通常会在天线区域附近留一定的净空区，不放置任何电子器件。

这种设计通常将手机上下金属边框分为几段，例如，将上金属边框10和下金属边框20分别用做天线辐射体，实现多天线设计，而没有利用侧部金属边框30(例如，侧边框)。

这种天线的辐射区域主要集中在手机的上下两端，要求在上下边框预留净空区，才能保证较高的辐射效率。

随着通信技术的提升，需要更多的天线来实现mimo，并且未来5g也要增加新的通信频段，在现有空间上很难布局。

此外，将手机的上下边框用作辐射体，该边框附近的电子器件对天线辐射有较大影响，需要在该区域附近留一定的净空区d，这种设计对手机的元器件的布局及天线调试带来较大困难。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种移动通信终端的天线模块及包括该天线模块的移动通信终端，以实现mimo，扩展移动通信终端的天线区域。

根据本发明的一方面，一种移动通信终端的天线模块，包括：金属本体，金属本体包括移动通信终端的至少一个金属边框；缝隙，形成在金属本体中并用作辐射体；馈电部，设置缝隙中，且与金属边框不接触；电连接部，将馈电部与移动通信终端的主板电连接；其中，馈电部与缝隙耦合馈电。

根据本发明的实施例，至少一个金属边框可包括移动通信终端的上金属边框、下金属边框、左金属边框和右金属边框中的至少一个。

根据本发明的实施例，缝隙可以沿与移动通信终端的屏幕平行的方向开设在金属本体中，或者缝隙可以沿与移动通信终端的屏幕垂直的方向开设在金属本体中；和/或，所述馈电部可以为金属部件。

根据本发明的实施例，金属部件可以呈片状和/或“l”型、h型或者“i”型的形状；和/或，当缝隙沿与移动通信终端的屏幕平行的方向开设在金属本体中时，缝隙可被移动通信终端的屏幕和/或后盖遮盖。

根据本发明的实施例，天线模块还可以包括填充在缝隙中的介电部，馈电部设置在介电部中。

根据本发明的实施例，馈电部可以与缝隙平行；和/或，天线模块还可包括承载板，馈电部可布置在承载板上，并且与承载板一起布置在介电部中。

根据本发明的实施例，馈电部与承载板可以可拆卸地插设在缝隙中。

根据本发明的实施例，电连接部可包括金属线，金属线的一端与馈电部的馈电点连接，金属线的另一端与主板上的射频电路电连接，或者电连接部包括顶针，顶针的一端与馈电部的馈电点接触，顶针的另一端与主板上的射频电路电连接。

根据本发明的实施例，缝隙的开口可以呈矩形；和/或，缝隙的长度可以是天线模块传输的射频信号的波长的至少一半；和/或，缝隙的宽度可以不小于0.4mm。

根据本发明的另一方面，一种移动通信终端可包括上述天线模块。

根据本发明的实施例，在移动终端的金属本体中开设缝隙，馈电部与缝隙耦合，经由射频信号在缝隙处的谐振实现能量传输。

根据本发明的实施例，可在移动通信终端的金属边框中形成缝隙，从而可以开拓新的天线区域。

将在接下来的描述中部分阐述本发明另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明的实施而得知。

附图说明

通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其它目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：

图1是现有的金属边框手机的主视图；

图2是示意性地示出根据本发明的第一实施例的移动通信终端的天线模块的主视图；

图3是示意性地示出根据本发明的第一实施例的移动通信终端的天线模块的侧视图；

图4是示出本发明的第一实施例的移动通信终端的天线模块的xz切面的辐射方向图；

图5是示出本发明的第一实施例的移动通信终端的天线模块的xy切面的辐射方向图；

图6是示意性地示出根据本发明的第二实施例的移动通信终端的天线模块的第二缝隙的主视图；

图7是示意性地示出根据本发明的第二实施例的移动通信终端的天线模块的主视图；

图8是示出本发明的第二实施例的移动通信终端的天线模块的xz切面的辐射方向图；

图9是示出本发明的第二实施例的移动通信终端的天线模块的xy切面的辐射方向图。

具体实施方式

根据本发明的实施例，利用移动通信终端(例如，智能手机)的金属边框中开设的缝隙作为天线辐射体，从而发送或接收射频信号。

下面参照附图来描述本发明的实施例，在附图中相同的标号始终指示相同的部件。

图2是示意性地示出根据本发明的第一实施例的移动通信终端的天线模块的主视图，图3是示意性地示出根据本发明的第一实施例的移动通信终端的天线模块的侧视图。

如图2所示，移动通信终端的至少一个金属边框可包括上金属边框10、下金属边框20和侧部金属边框30(例如，左金属边框和右金属边框)，上金属边框10和下金属边框20可以分别沿x方向延伸(例如，移动通信终端的横向方向或宽度方向)，侧部金属边框30可以沿y方向延伸(例如，移动通信终端的高度方向或纵向方向)，另外，侧部金属边框30的厚度可以对应于移动通信终端的厚度，这里，移动通信终端的厚度方向可以定义为z方向。

上金属边框10、下金属边框20和侧部金属边框30可分别截取自整个上边框、整个下边框和整个侧边框的一部分，并且侧部金属边框30的一部分可以延伸至上边框或下边框。

上金属边框10、下金属边框20和侧部金属边框30可以通过分段部(例如，间隙)彼此分开，间隙中可填充非导电材料(例如，树脂)实现上金属边框10、下金属边框20和侧部金属边框30之间的电隔离。此外，上金属边框10、下金属边框20可以分别与移动通信终端中的射频(rf)模块连接，以单独用作天线辐射体。

然而，根据本发明的实施例，利用形成在金属边框上的缝隙作为天线辐射体，向外辐射能量或接收能量。

如图2和图3所示，根据本发明的第一实施例的天线模块可包括金属本体(该金属本体可以包括移动通信终端的至少一个金属边框)、第一缝隙50、第一馈电部42和第一电连接部43，第一缝隙50可以形成在金属本体(例如，移动通信终端的金属边框)中并用作辐射体，第一馈电部42可以设置在第一缝隙50中并且可以与金属边框分开，换言之，第一馈电部42与金属边框(例如，侧部金属边框30)不接触。第一馈电部42可以安装在第一缝隙50中，例如，第一馈电部42可以穿过第一缝隙50并且固定在移动通信终端的主板上。

如图2和图3所示，第一馈电部42的尺寸可以小于第一缝隙50的尺寸。例如，第一馈电部42的长度可以小于第一缝隙50的长度，第一馈电部42的厚度可以小于第一缝隙50的宽度。

第一缝隙50可具有任意形状，优选具有矩形截面，即，第一缝隙50的开口可以呈矩形，第一缝隙50的长度可以是天线模块传输的射频信号的波长的至少一半，即，第一缝隙50的长度可以大于等于λ/2(λ可以是天线工作频率对应的波导波长)，以使rf电流在第一缝隙50处谐振产生辐射电磁场，或者接收射频信号。

第一缝隙50的宽度可以大于或等于0.4mm，并且可以小于移动通信终端的金属边框的厚度(例如，8mm)。第一缝隙50可以开设于包括移动通信终端的至少一个金属边框的金属本体中，至少一个金属边框可包括上金属边框10、下金属边框20和左金属边框、右金属边框中的至少一个。

第一电连接部43可以将第一馈电部42与移动通信终端的主板(例如，未示出的印刷电路板)电连接，使得第一馈电部42可以与第一缝隙50耦合馈电。第一馈电部42可以设置在第一缝隙50中。在本申请中，馈电部设置在缝隙中可以指从移动通信终端的某一视角(例如，主视或侧视)，馈电部整个轮廓全部位于缝隙中。

如图2所示，第一电连接部43可以由与第一馈电部42相同的材料形成，并且可以与第一馈电部42形成为一体。例如，第一电连接部43可以与第一馈电部42垂直，并且可以与第一馈电部42形成t型，第一电连接部43可以连接在第一馈电部42的中间位置，以使第一馈电部42被分为对称的两个部分，以便传输射频信号。

t型馈电便于调节天线阻抗，例如，可调整t型结构的长度调整阻抗，当然，本发明的馈电部可以与电连接部呈任意形状。

然而，第一馈电部42可以呈片状(例如，金属片)，例如，第一馈电部42可以金属部件，例如，可以是通过丝网印刷形成的导电图案(例如，金属图案)。另外，当从z方向看时，第一馈电部42的形状可以为如图7所示的“l”型、h型或i型等形状。呈片状的第一馈电部42可以与第一缝隙50平行。

具体地，第一电连接部43可以包括金属线，金属线的一端可以与第一馈电部的馈电点(该馈电点可优选将第一馈电部42均分为两个部分)连接，金属线的另一端可以与主板上的射频电路电连接。具体地，例如，金属线的另一端可通过其他电连接器与主板电连接。

第一馈电部42可以具有一定的厚度，并且可具有与第一缝隙50相对应的形状。例如，第一馈电部42可以呈长方体形状，并且可具有矩形截面。

形成在金属本体中的第一缝隙50可以垂直移动通信终端的屏幕开设。如图3所示，当从x方向观看移动通信终端的侧部时，第一缝隙50可以垂直于移动通信终端的屏幕，第一馈电部42可以优选与移动通信终端的屏幕、电池、后盖等(未示出)平行布置。然而，本发明不限于此，第一馈电部42可以不与移动通信终端的屏幕、电池、后盖等(未示出)平行布置，而只要当从x方向观看移动通信终端的侧部时设置在第一缝隙50中即可。

如图3所示，第一馈电部42可以穿过第一缝隙50插设在移动通信终端的侧部金属边框30中，第一馈电部42在金属边框中的安装方式和状态可以类似于sim卡在移动通信终端侧部的sim卡槽的安装方式和状态。

优选地，天线模块还可包括承载板41(例如，印刷电路板)，承载板41可以是由非金属材料制成的非金属板，然而，本发明不限于此，承载板41可由任意材质制成，只要承载板41不具有导电性及电磁屏蔽性即可。

第一馈电部42可以布置在承载板41上，并且与承载板41一起布置在第一缝隙50中。承载板41的长度可以小于第一缝隙50的长度，承载板41厚度可以小于第一缝隙50的宽度。

承载板41可以是与移动通信终端的主板相互独立的板，也就是说，承载板41可以预先与第一馈电部42和第一电连接部43等形成为一体，并且可以被可拆卸地安装在第一缝隙50中。

另外，第一馈电部42可以可拆卸地安装在第一缝隙50中，并且与金属边框不接触。此外，第一馈电部42可以通过相应的支架(例如，塑料支架)安装在第一缝隙50中，也可以直接附着到主板而保持固定。这里的塑料支架也可以被视为承载板41。

优选地，根据本发明的第一实施例的天线模块还可包括填充在第一缝隙50中的介电部60(例如，树脂)，第一馈电部42可以设置在介电部60中，另外，第一馈电部42可以与承载板41一起布置在介电部60中。

介电部60可通过注塑成型形成在第一缝隙50中，介电部60可用作支撑部，例如，介电部60可以用作承载板41的支撑部，在没有承载板41的情况下，介电部60也可用作第一馈电部42或者第一电连接部43的支撑部。

此外，介电部60可具有预定介电常数，由此可影响射频信号的谐振频率。可通过调节介电部60的介电常数来设计不同的缝隙尺寸。也就是说，可通过设置介电部60的介电常数以及缝隙的尺寸(例如，缝隙的长度)来传输谐振信号。

根据本发明的实施例，天线模块还可包括阻抗匹配电路，该阻抗匹配电路可以使传输线的阻抗与天线的阻抗保持匹配以防止信号反射，例如使缝隙环境下的馈电部的阻抗与射频信号的传输线的阻抗保持匹配。虽然附图中没有示出，但阻抗匹配电路可以连接在馈电部以及传输线之间，并可通过lc电路实现。

当天线模块作为发射天线模块时，电流流向为：电流从主板上的射频电路经由传输线流至阻抗匹配电路，然后经过第一电连接部43传输到第一馈电部42，经过第一馈电部42将能量耦合在第一缝隙50内，在第一缝隙50处谐振形成电磁场辐射出去。当天线模块作为接收天线模块时，电流流向与发射时相反。

当安装天线模块时，可以将第一馈电部42(或将第一馈电部42和介电部60作为一体)插入至少一个金属边框(例如，上金属边框、下金属边框、左金属边框和右金属边框中的至少一个)的第一缝隙50中，第一电连接部43的一端可以位于第一缝隙50内部，第一电连接部43的另一端可以与阻抗匹配电路电连接。虽然没有示出，但是第一电连接部43可通过金属弹片、卡扣或者排线等与主板电连接。

图4是示出本发明的第一实施例的移动通信终端的天线模块的xz切面的辐射方向图，图5是示出本发明的第一实施例的移动通信终端的天线模块的xy切面的辐射方向图。

从图4和图5可以看出，天线模块的主要能量往移动通信终端的两侧(xz平面附近)辐射。

第一缝隙50的开口在移动通信终端的侧部，天线模块辐射的最大强度位于xz平面附近，而传统的上金属边框天线和下金属边框天线的最大辐射强度位于xy平面附近，本发明的第一实施例的天线可以与传统的天线模块形成辐射覆盖区域的互补。

图6是示意性地示出根据本发明的第二实施例的移动通信终端的天线模块的第二缝隙的示图。图7是示意性地示出根据本发明的第二实施例的移动通信终端的天线模块的主视图。

如图6和图7所示，根据本发明的第二实施例的天线模块可包括金属本体(金属本体可至少包括移动通信终端的至少一个金属边框)、第二缝隙80和第二馈电部73以及第二电连接部72，第二缝隙80可以形成在移动通信终端的金属本体中并用作辐射体，第二馈电部73可以设置在第二缝隙80中并且可以与金属边框分开，即，第二馈电部73可以不与金属边框接触。

第二缝隙80也可具有任意形状，并优选具有矩形截面，即，第二缝隙80的开口可以呈矩形，第二缝隙80的长度可以是天线模块传输的射频信号的波长的至少一半，例如，第二缝隙80的长度可以大于等于λ/2(λ为天线工作频率对应的波导波长)，以使rf电流在第二缝隙80处谐振产生辐射电磁场，或者接收射频信号。

第二缝隙80的宽度可以大于或等于0.4mm，并且可以小于移动通信终端的侧部金属边框朝向移动通信终端的前侧和后侧延伸的部分的厚度(例如，4mm)。

第二缝隙80可以开设于移动通信终端的上金属边框10、下金属边框20和侧部金属边框30(包括左金属边框和右金属边框)中的至少一个中。

优选地，第二缝隙80可以开设于金属本体中，例如，可以开设在移动通信终端的侧部金属边框30中，当从z方向观看时，侧部金属边框30可具有一定的宽度。也就是说，侧部金属边框30除了从x方向观看到的侧边金属边框之外，金属边框30的一部分可向内延伸，例如，侧部金属边框30可以与整个移动通信终端的后盖一体形成。

本申请中的金属本体可以包括至少一个金属边框以及从至少一个金属边框延伸的部分。

如图7所示，第二缝隙80可以沿与移动通信终端的屏幕平行的方向开设在金属本体中。第二馈电部73可具有与第一馈电部42类似的结构。

例如，如图7所示，第二馈电部73可呈片状，第二馈电部73可以优选与移动通信终端的屏幕垂直布置。第二馈电部73可以与第二缝隙80耦合馈电。呈片状的第二馈电部73可以与第二缝隙80平行。

根据本发明的第二实施例的天线模块还可以包括由与第二馈电部73相同的材料形成的第二电连接部72，并且第二电连接部72可以与第二馈电部73形成为一体。例如，第二电连接部72可以与第二馈电部73垂直，并且可以与第二馈电部73形成t型，第二电连接部72可以连接在第二馈电部73的中间位置，以使第二馈电部73被分为对称的两个部分，以便传输射频信号。

具体地，第二电连接部72可以包括金属线，金属线的一端可以与第二馈电部72的馈电点(该馈电点可优选将第二馈电部73分为两个部分)连接，金属线的另一端与主板上的射频电路电连接。

此外，如图7所述，第二电连接部72可以包括顶针，顶针的一端可以与第二馈电部73的馈电点接触，顶针的另一端可以与主板上的射频电路电连接。

在通过顶针实现第二馈电部与主板电连接的情况下，多余的金属线可被省略，即，馈电部72可以是顶针。经由顶针与馈电点直接接触，连接方式简单可靠。此外，在额外设置金属线的情况下，可以通过调节金属线的长度来调整天线阻抗，从而有利于阻抗匹配。

第二馈电部73可以是金属部件，例如，可以是通过丝网印刷形成的导电图案(例如，金属图案)，第二馈电部73可以具有一定的厚度，并且可具有与第二缝隙80相对应的形状。

例如，第二馈电部73可呈片状，并且可具有矩形截面。此外，如图7所示，当从x方向看时，第一馈电部42的形状可以为如图7所示的“l”型、h型或i型等形状。h型、i型的第二馈电部73可以改善天线的辐射性能。第二馈电部73可以优选在第二缝隙80中与x-z面上的两金属面形成耦合面。即，第二馈电部73可以优选与移动通信终端的屏幕垂直布置。

如图6所示，第二实施例的第二缝隙80与第一实施例的第一缝隙50的开口方式不同。第二实施例的第二缝隙80沿与屏幕平行的方向开口。

如上所述，当从z方向观看时，侧部金属边框30可具有一定的宽度，侧部金属边框30的一部分可向内延伸，即，侧部金属边框30可包括分别延伸为面对移动通信终端的前侧和后侧的延伸金属边框，第二缝隙80可以对称地形成在延伸金属边框中，第二馈电部73可以安装在第二缝隙80中，第二馈电部73可以优选与移动通信终端的屏幕垂直布置。

延伸金属边框可以被移动通信终端的屏幕或者移动通信终端的后盖遮盖，在这种情况下，延伸金属边框也可以视为金属支架或上文提及的金属本体的一部分。换言之，对称地形成在延伸金属边框中的两个缝隙分别被移动通信终端的屏幕和后盖遮盖，因此可以改善外观。此时，后盖优选由非金属材料(例如，塑料或陶瓷)制成。

第二馈电部73可以穿过第二缝隙80插设在金属本体中。例如，第二馈电部73可以沿与屏幕垂直的方向穿过第二缝隙80插设在移动通信终端的金属边框中。

例如，第二馈电部73可以可拆卸地安装在第二缝隙80中。此外，第二馈电部73可以通过相应的支架(例如，塑料支架)安装在第二缝隙80中，也可以直接附着到主板而保持固定。

优选地，根据本发明的第二实施例的天线模块还可包括承载板(例如，未示出的印刷电路板)，第二馈电部73可以布置在承载板上，并且与承载板一起布置在第二缝隙80中。如上所述，承载板可以是由非金属材料制成的非金属板，然而，本发明不限于此，承载板可由任意材质的材料制成，只要承载板不具有导电性及电磁屏蔽性即可。

承载板可以是与移动通信终端的主板相互独立的板，也就是说，承载板可以预先与第二馈电部和第二电连接部等形成为一体，可拆卸地安装在第二缝隙80中。

优选地，根据本发明的第二实施例的天线模块还可包括填充在第二缝隙80中的介电部60(例如，树脂)，第二馈电部73可以设置在介电部60，如图7所示。

介电部60可通过注塑成型形成在第二缝隙80中，介电部60可用作支撑部，例如，介电部60可以用作承载板的支撑部，在没有承载板的情况下，介电部60也可用作馈电部或者电连接部的支撑部。

此外，介电部60可具有预定介电常数，由此可影响射频信号的谐振频率。可通过调节介电部60的介电常数来设计不同的缝隙尺寸。也就是说，可通过设置介电部60的介电常数以及缝隙的尺寸(例如，缝隙的长度)来传输谐振信号。

与第一实施例类似，根据本发明的第二实施例天线模块也可包括阻抗匹配电路，该阻抗匹配电路可以使传输线的阻抗与天线的阻抗保持匹配以防止信号反射，例如使缝隙环境下的馈电部的阻抗与射频信号的传输线的阻抗保持匹配。虽然附图中没有示出，但阻抗匹配电路可以连接于电连接部(例如，顶针)以及传输线之间，并可通过lc电路实现。

因此，当天线模块工作时，电流流向为：天线模块作为发射天线模块时，电流从主板上的射频电路经由传输线经过阻抗匹配电路，然后再经过顶针传输到第二馈电部，经由第二馈电部将能量耦合到第二缝隙80内，在第二缝隙80处谐振形成电磁场辐射出去。当天线模块作为接收天线模块时，电流流向与发射时相反。

此外，当安装时，可以将第二馈电部73(或将第二馈电部73和介电部60作为一体)从移动通信终端的前侧或者后侧插入延伸金属边框的第二缝隙80中，顶针的一端可以位于第二缝隙80内部并与第二馈电部73电连接，另一端可以与阻抗匹配电路电连接。

图8是示出本发明的第二实施例的移动通信终端的天线模块的xz切面的辐射方向图，图9是示出本发明的第二实施例的移动通信终端的天线模块的xy切面的辐射方向图。

第二缝隙80的开口沿着z轴方向，所以电磁波主瓣方向是沿着+z和-z方向。

从图8和图9的辐射方向图可以看出，天线模块的主要能量往屏幕和后盖两个方向(+z和-z方向)辐射，在xy平面上的能量很小，所以位于xy平面上的主板及金属支架对天线辐射性能影响很小，该区域就不需要预留特定的净空区域。

根据本发明的实施例，在金属边框中开设缝隙，馈电部与缝隙的耦合，经由射频信号在缝隙处的谐振实现能量传输。

根据本发明的实施例，缝隙可形成于移动通信终端的至少一个金属边框中，从而可以开拓新的天线区域。

根据本发明的实施例的天线模块便于批量生产和快速、方便地安装。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内容易想到的改变或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。