一种基于无断点金属边框的手机天线的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于无断点金属边框的手机天线。其结构包含完整闭合金属边框以及置于其内的主板，所述闭合金属边框与主板之间形成有主天线净空区域、分天线净空区域及三合一天线净空区域，并在相应区域分别设有主天线馈电点、分天线馈电点及三合一天线馈电点，并分别通过连接点与金属边框电连接，所述闭合金属边框的三个侧边分别通过接地点电连接到主板对应侧边。本发明利用金属边框进行辐射，有效减小手机结构复杂度，降低手机成本，并提升了天线性能。其结构简洁、美观，性能优越，可广泛应用于具有全闭合金属边框的手机上，满足手机通信高品质要求。
【专利说明】
一种基于无断点金属边框的手机天线
技术领域
[0001] 本发明涉及一种手机天线结构，尤其是涉及一种基于无断点金属边框的手机天 线，即金属边框为完整金属边框的天线结构，属于电子信息技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着电子信息技术的发展，移动终端，即在移动中使用的计算机设备的，也称为移 动通信终端，大部份情况下是指手机或者具有多种应用功能的智能手机。对于手机的性能 要求也会越来越高，其中为了提高手机的手感，而在手机上越来越多的采用金属边框设计 结构，这种金属边框结构具有手感好、机身超薄等优势，为了顺应这种工业设计，通常利用 金属边框来作为天线的辐射体。
[0003] 由于现有的手机金属边框上必须要有断点，才能保证其作为天线具有的工作性能 要求。类似于iphone6的白带位置或国内的如华为mateS的断点位置。参见如图1所示，在金 属边框1的两侧边设有两个缺口 3,在金属边框1内设置有主板2,从而使完整的金属边框1分 成上下两部分，下部是作为天线的辐射体的一部分。但这种结构不仅破坏了金属边框1的完 整性，该金属边框实际上是作为两个部件加工，增加了加工难度;而且打断后作为辐射体的 金属部件和另外一个金属部件之间的距离和相对位置的变化对天线性能有很大的影响，这 对加工精度的要求也会很高，因此增加了加工难度和成本。尤其是现在越来越普及的智能 手机上的金属边框不仅可以对智能手机进行有效的保护，增加智能手机的机械强度，并且 可以使智能手机的外观变得更时尚和美观。但是完整的金属边框会大大地降低手机天线的 辐射性能，基于传统的手机平台设计的天线在金属边框的环境下很难满足其特性的需求， 所以金属边框无断点的手机天线的设计成为手机制造商的一大难题。
[0004] 另一种金属边框结构，如图2所示，在金属边框1上一些特定部分进行接地处理，即 通过接地点4连接金属边框1和主板2的接地板，同时在天线馈电线路上增加电子开关或者 其他有源射频器件，通过开关切换，阻抗变换等方法来使天线覆盖频段增加，以达到设计要 求。但此种结构需要额外增加一个或一个以上金属框与接地板的连接点，这些连接点的制 作增加了金属边框的加工难度。同时，这些接地点与主板的接触的良好与否会直接影响天 线性能，因为是否能够满足天线要求的接地，会直接影响射频电子的流向，从而影响天线的 谐振;金属中框作为一个整体，需要满足主天线，分集天线，GPS天线和WIFI/BT天线的性能， 几个天线之间的隔离度问题均通过金属中框接地实现。降低了天线性能的可靠性，增加了 调试的复杂程度;而且天线的馈电线路上增加的射频开关等有源器件，会引入损耗，降低天 线性能，同时此类有源器件的引入大大增加了制造成本。
[0005] 而且现在手机移动终端的功能不断增多，每个功能需要在不同的频段进行，所以 终端需要覆盖的频段也随之增多，因此对终端天线的要求也越来越高。
【发明内容】
[0006] 鉴于上述情况，本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，而提供一种基 于无断点金属边框的手机天线，该手机天线可以保证在手机金属边框的完整性的条件下， 实现手机天线多频段覆盖，同时也不会占用大量主板空间。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：一种基于无断点金属边 框的手机天线，包含完整闭合金属边框以及置于其内的主板，所述闭合金属边框与主板之 间形成有主天线净空区域、分天线净空区域及三合一天线净空区域，所述主天线净空区域、 分天线净空区域及三合一天线净空域内分别设有主天线馈电点、分天线馈电点及三合一天 线馈电点，所述闭合金属边框的三个侧边分别通过第一接地点区、第二接地点区及第三接 地点区电连接到主板对应侧边，所述主天线馈电点、分天线馈电点及三合一天线馈电点分 别通过连接点与闭合金属边框电连接，所述主天线净空区域、分天线净空区域及三合一天 线净空区域分别包括位于主板侧边与闭合金属边框的对应侧边之间的空隙，所述第一接地 点区位于主天线净空区域和分天线净空区域之间，所述第二接地点区位于主天线净空区域 和三合一天线净空区域之间，所述第三接地点区位于分天线净空区域和三合一天线净空区 域之间。
[0008] 进一步地，所述主天线馈电点发射的信号分为两路，一路通过金属边框、第一接地 点区接近主天线净空区域及主板形成的环形回路为高频谐振主天线，另一路通过金属边 框、第二接地点区接近主天线净空区域及主板形成的环形回路为低频谐振主天线。
[0009] 进一步地，所述分集天线馈电点发射的信号分为两路，一路通过金属边框、第一接 地点区接近分集天线净空区域及主板形成的环形回路为低频谐振分集天线，另一路通过金 属边框、第三接地点区接近分集天线净空区域及主板形成的环形回路为高频谐振分集天 线。
[0010]进一步地，所述三合一天线馈电点发射的信号分为两路，一路通过金属边框、第二 接地点区接近三合一天线净空区域及主板形成的环形回路为GPS频点谐振天线，另一路通 过金属边框、第三接地点区接近三合一天线净空区域及主板形成的环形回路为高频WIFI谐 振天线。
[0011] 进一步地，所述各接地点区的宽度决定主天线、分集天线及三合一天线之间的隔 禺度。
[0012] 进一步地，所述闭合金属边框为不锈钢、镁合金或错合金材料的边框。
[0013] 进一步地，所述第二接地点区内设有调节谐振频率的调谐器件开关。
[0014] 进一步地，所述金属边框与主板之间的间隙为1.5mm~6_。
[0015]本发明的有益效果在于：本发明把主天线、分天线以及三合一天线通过馈电点与 金属边框直接连接馈电，通过接地点区把金属边框接地，从而形成多个天线闭合回路，产生 天线谐振，与现有技术相比，利用封闭的环形金属中框作为天线的辐射体，避免在金属中框 上开槽，金属边框上面也没有塑料断点，不需要对金属边框进行特别处理，保证了金属边框 的完整性，提高整机强度，也减小金属边框的工艺难度，加工简单。因此，本发明适用于全闭 合金属边框手机运行环境，完全利用金属边框进行辐射，有效减小手机结构复杂度，降低手 机成本，提升了天线性能。其结构简洁、美观，性能优越，可广泛应用于具有全闭合金属边框 的手机上，既满足产品设计的美观度和精致度，又满足手机通信高品质要求。
[0016]本发明主天线、分天线及三合一天线通过馈电点与金属边框直接连接馈电，通过 各接地点区把金属边框接地，从而形成一个多个天线闭合回路，产生天线谐振，从而满足天 线全频段覆盖。
[0017] 同时本发明利用调谐器件开关，有效拓展了带宽，增强了天线辐射范围，满足了智 能手机天线设计需求。
[0018] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段， 而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述目的、特征和优点能够更明显 易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
【附图说明】
[0019] 图1为现有手机金属边框结构示意图。
[0020] 图2为现有手机天线另一结构示意图。
[0021 ]图3为本发明手机天线结构示意图。
[0022] 图4为本发明主天线及加有开关的回波损耗及对应的电压驻波比示意图。
[0023] 图5为本发明分集天线的回波损耗示意图对应的电压驻波比示意图。
[0024]图6这本发明三合一天线的回波损耗示意图对应的电压驻波比示意图。
【具体实施方式】：
[0025] 为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图 及较佳实施例，对依据本发明提出的基于无断点金属边框的手机天线的【具体实施方式】、结 构、特征及其功效，详细说明如下。
[0026] 如图3所示，本发明一种基于无断点金属边框的手机天线，包含完整闭合金属边框 10以及置于其内的主板20,所述闭合金属边框10与主板20之间形成有主天线净空区域30、 分天线净空区域40及三合一天线净空区域50。
[0027] 所述主天线净空区域30、分天线净空区域40及三合一天线净空域50上分别设有主 天线馈电点31、分天线馈电点41及三合一天线馈电点51，所述闭合金属边框10的三个侧边 分别通过第一接地点区21、第二接地点区22及第三接地点区23电连接到主板20对应侧边。 [00 28]所述主天线馈电点31、分天线馈电点41及三合一天线馈电点51分别通过连接点与 闭合金属边框10电连接，所述主天线净空区域30、分天线净空区域40及三合一天线净空区 域50分别包括位于主板20侧边与闭合金属边框的对应侧边之间的空隙。金属边框10与主板 20之间的空隙为1.5mm~6mm。
[0029] 所述第一接地点区21的两端分别为A1和A2,第二接地点区22的两端分别为B1和 B2，第三接地点区23的两端分别为C1和C2。
[0030] 所述第二接地点区22内设有调谐器件开关60,该调谐器件开关60可以是可变电 容，也可以是开关器件，用于切换多组匹配电路，从而提升各天线的频率带宽。
[0031] 所述主天线馈电点31发射的信号分为两路，一路通过金属边框10、第一接地点区 21接近主天线净空区域的A1端及主板20形成的环形回路为高频谐振主天线，另一路通过金 属边框10、第二接地点区22接近主天线净空区域的B1端及主板形成的环形回路为低频谐振 主天线。
[0032] 具体地说，上述主天线通过主天线馈电点31发射的射频信号通过金属边框10流回 到主板20形成两个电子回流，其中一个电子回流产生一个低频谐振主天线，该频段为82Mhz 至lj960Mhz，另一个电子回流产生一个高频谐振主天线，该频段为1710Mhz到2.69Ghz。
[0033]并通过第二接地点22内的调谐器件开关60及软件自动控制开关状态，当开关介入 工作，则使主天线馈电点31发射的射频信号沿金属边框10延伸到绿开关位置的主板位置， 从而该电子回流变大，调整低频的谐振往更低频段移动，进而覆盖699Mhz到862Mhz频段。
[0034] 所述分集天线馈电点41发射的信号分为两路，一路通过金属边框10、第一接地点 区21接近分集天线净空区域的A2端及主板20形成的环形回路为低频谐振分集天线，另一路 通过金属边框10、第三接地点区23接近分集天线净空区域的C1端及主板20形成的环形回路 为高频谐振分集天线。
[0035] 具体地说，上述分集天线通过分集天线馈电点41发射的射频信号通过金属边框10 流回到主板形成两个电子回流，其中左侧的电子回流产生一个低频谐振，该频段为730Mhz 至lj830Mhz，右侧的电子回流产生一个高频谐振，该频段为1805Mhz到2.69Ghz。
[0036] 所述三合一净空区域包括GPS(Global Positioning System，全球定位系统）、町_ Fi (Wireless-Fidelity，无线保真)及BT(Bluetooth，蓝牙）。所述三合一天线馈电点51发射 的信号分为两路，一路通过金属边框10、第二接地点区22接近三合一天线净空区域的B2端 及主板20形成的环形回路为GPS频点谐振天线，另一路通过金属边框10、第三接地点区23接 近三合一天线净空区域的C2端及主板20形成的环形回路为高频WIFI谐振天线。
[0037] 具体地说，三合一天线(GPS/WIFI/BT)通过三合一天线馈电点51发射的射频信号 通过金属边框10流回到主板20形成两个电子回流，其中右侧的电子回流产生一个GPS/BT频 段谐振，左侧的电子回流产生一个高频WIFI谐振，该频段为2.4Ghz到2.5Ghz。
[0038] 并通过第二接地点22内的调谐器件开关60及软件自动控制开关状态，当开关介入 工作，则使三合一天线馈电点51发射的射频信号沿金属边框10延伸到开关位置的主板位 置，从而该电子回流变大，进而覆盖相应频段。
[0039] 上述的主天线环形回路、分天线环形回路、三合一天线回路中的环路长度加长则 频率偏低，环路长度减短则频率偏高。
[0040] 本发明天线可以适用多种天线，覆盖多个频段，以匹配多个馈电点，具体的，图4至 图6分别为主天线、分集天线及三合一天线的实际测得的回波损耗示意图对应的电压驻波 比示意图，横坐标为频率，纵坐标为电子波强度。
[0041] 从图4的无源波形看，开关介入工作后，低频部分往左移动了大约120M左右，确保 低频能够覆盖B28/B17两个频段，开关60的作用主要是调节低频的谐振。
[0042]下表1、表2及表3是主天线、分集天线及三合一天线的无源效率和增益。
[0043]表1:主天线的无源效率和增益
[0044]
[0046]表2:分集天线的无源效率和增益
[0047]
[0049] 表3:三合一天线的无源效率和增益
[0048]
[0050]
[0051] 所述主天线馈电点31、分集天线馈电点41、三合一天线馈电点51可通过弹片及锁 螺丝的方式连接于金属边框10上。
[0052] 本发明利用环形金属中框作为天线的辐射体，通过射频电子在金属边框的电流回 路，采用三个接地点区的封闭金属边框10与主板20之间形成的缝隙作为辐射体，与三个接 地点区形成了多个通信回路，满足产品需要的频段谐振，使手机天线覆盖范围广。目前手机 天线使用的。使这种设计不仅保证了金属边框的完整性，也避免了天线占用大量主板空间。 [0053]综上所述，本发明主天线、分天线及三合一天线通过馈电点与金属边框直接连接 馈电，通过接地点把金属边框接地，从而形成三个天线闭合回路，产生天线谐振。并通过可 谐器件开关调谐频率带宽，从而满足多频段覆盖。在全闭合金属边框的前提下，三个天线全 部利用金属边框作为辐射体，无需额外天线部件。其结构简洁，有效的降低了整机成本。同 时可调谐器件的引入，大大拓展了天线带宽，提升了天线性能。可广泛应用于闭合金属边框 的手机上，从而保证手机通信高品质要求。
[0054]以上所述，仅为本发明说明书描述之实现本发明具体实施例的详细说明与图式， 用于例证而非限制，但本发明的特征并不局限于此，本领域技术人员显然理解，本发明的所 有范围应以其权利要求的保护范围为准，在不背离所附权利要求书所界定的发明精神和发 明范围的前提下，凡根据本发明的精神与其类似变化而实施的其它实施例，皆应包含在本 发明的保护范畴之中。
【主权项】
1. 一种基于无断点金属边框的手机天线，包含完整闭合金属边框以及置于其内的主 板，其特征在于:所述闭合金属边框与主板之间形成有主天线净空区域、分天线净空区域及 三合一天线净空区域，所述主天线净空区域、分天线净空区域及三合一天线净空域内分别 设有主天线馈电点、分天线馈电点及三合一天线馈电点，所述闭合金属边框的三个侧边分 别通过第一接地点区、第二接地点区及第三接地点区电连接到主板对应侧边，所述主天线 馈电点、分天线馈电点及三合一天线馈电点分别通过连接点与闭合金属边框电连接，所述 主天线净空区域、分天线净空区域及三合一天线净空区域分别包括位于主板侧边与闭合金 属边框的对应侧边之间的空隙，所述第一接地点区位于主天线净空区域和分天线净空区域 之间，所述第二接地点区位于主天线净空区域和三合一天线净空区域之间，所述第三接地 点区位于分天线净空区域和三合一天线净空区域之间。2. 根据权利要求1所述的基于无断点金属边框的手机天线，其特征在于:所述主天线馈 电点发射的信号分为两路，一路通过金属边框、第一接地点区接近主天线净空区域及主板 形成的环形回路为高频谐振主天线，另一路通过金属边框、第二接地点区接近主天线净空 区域及主板形成的环形回路为低频谐振主天线。3. 根据权利要求1或2所述的基于无断点金属边框的手机天线，其特征在于:所述分集 天线馈电点发射的信号分为两路，一路通过金属边框、第一接地点区接近分集天线净空区 域及主板形成的环形回路为低频谐振分集天线，另一路通过金属边框、第三接地点区接近 分集天线净空区域及主板形成的环形回路为高频谐振分集天线。4. 根据权利要求1或2或3所述的基于无断点金属边框的手机天线，其特征在于:所述三 合一天线馈电点发射的信号分为两路，一路通过金属边框、第二接地点区接近三合一天线 净空区域及主板形成的环形回路为GPS频点谐振天线，另一路通过金属边框、第三接地点区 接近三合一天线净空区域及主板形成的环形回路为高频WIFI谐振天线。5. 根据权利要求1所述的基于无断点金属边框的手机天线，其特征在于:所述各接地点 区的宽度决定主天线、分集天线及三合一天线之间的隔离度。6. 根据权利要求1所述的基于无断点金属边框的手机天线，其特征在于:所述闭合金属 边框为不锈钢、镁合金或铝合金材料的边框。7. 根据权利要求1所述的基于无断点金属边框的手机天线，其特征在于:所述第二接地 点区内设有调节谐振频率的调谐器件开关。8. 根据权利要求1所述的基于无断点金属边框的手机天线，其特征在于:所述金属边框 与主板之间的间隙为1.5mm~6mm。
【文档编号】H01Q5/20GK105932402SQ201610415203
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月14日
【发明人】曹跃峰, 章富洪
【申请人】上海传英信息技术有限公司