一种高隔离度的金属边框lte调谐天线的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种新型的LTE金属边框调谐天线系统，适用于具有金属边框结构的移动终端，该天线系统包括金属框、PCB板和天线部分；本发明把金属边框设计为天线辐射体的一部分，金属边框上开设有两个缝隙，设置低频分支与金属框结合产生低频谐振，设置高频分支与金属框结合产生高频谐振；本发明采用IFA方式，并利用调谐器件控制耦合强弱从而调节低频的谐振频率。本发明有益效果在于：把金属边框的缝隙开在底部，避开了用户在实际使用中触碰缝隙对天线性能产生的影响；采用环形电容调谐方式，激发辐射电流为环流回路模式，不仅拓展了天线低频带宽，而且也提高了LTE MIMO天线间的低频隔离度；PCB与天线间设置了三个接地凸出区域，用于在天线周围放置手机配件喇叭、USB、振动等，尽可能减小了天线的设计空间；本发明的工作频带为592?850MHz和1700?2800MHz。
【专利说明】
一种高隔离度的金属边框LTE调谐天线
技术领域
[0001]本发明属于天线技术领域，具体涉及一种高隔离度的金属边框LTE调谐天线。
【背景技术】
[0002]移动终端天线的多频宽带一直是移动终端通信的发展方向，特别是便携式移动终端，3G已经是目前的主流，其频率带宽为824—960MHz和1710—2170MHz。随着LTE技术的应用，低频要求带宽为600MHz—960MHz，高频要求带宽为2170—2700MHz，带宽迅速增加给天线设计带来了难点。
[0003]另一方面，LTE通信标准跟传统通信不同，采用了最新的OFDM和MMO结合技术，天线间的隔离度直接决定了天线性能的实现。而传统天线普遍采用Monopole、PIFA，这种天线形式激发的电流基本都是沿着主板最长方向，特别是低频，导致另一天线无论放置在主板的何位置，都会受到主板传来的慢波电流影响，如何解决LTE MIMO天线的隔离度问题已成为迫切的需要。
[0004]金属质感的便携式终端产品因其独特的外观和手感一直受到消费者的青睐，但是太多的金属结构件不利于天线的设计。而且基于造型的需求，手机厚度越来越薄，天线的空间也越来越小，天线周围的环境也越来越复杂。所以在有限的空间和复杂的环境下，整合金属结构，同步考虑用户体验，还需满足多频的天线，且考虑天线间的隔离，给天线设计提出了极大的挑战。
【发明内容】
[0005]为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明在移动终端具有金属边框的前提下，提出了一种高隔离度的金属边框LTE调谐天线，该天线可以实现工作频段592MHz-850MHz以及1700 MHz—2800MHz，且仅底部金属边框上开两个几乎对称的缝隙。
[0006]本发明具体实施方案如下:
一种高隔离度的金属边框LTE调谐天线，适用于具有金属边框结构的移动终端，该天线包括金属框、PCB板和天线部分；
金属框包括第一边框、第二边框、第三边框和第四边框，分别依次首尾相接，形成一金属框。
[0007]PCB板设置在金属框内，PCB包括金属区域和净空区域，金属边框区域和净空区域分界处的一端对应第一金属边框和第四金属边框的连接处，另一端对应第三金属边框和第四金属边框的连接处；
天线部分包括馈电部分、耦合部分和寄生部分，馈电部分包括馈源、第一馈电走线、第二馈电走线、第三馈电走线、第四馈电走线和接地走线;耦合部分包括低频耦合部分和高频耦合部分，低频耦合部分包括第一低频耦合分支和第二低频耦合分支，第一低频耦合分支和第二低频耦合分支之间通过弹针或螺钉电气相连;高频耦合部分包括第一高频耦合分支和第二高频耦合分支，第一高频耦合分支和第二高频耦合分支之间通过弹针或螺钉电气连接;寄生部分为USB寄生分支。
[0008]作为优化方案，金属框包裹在所述移动终端的四周，且第四金属边框上开有两个缝隙。
[0009]作为优化方案，PCB板内设置有第一耦合地点，第一边框和第四边框的连接处;设置有第二耦合地点，第三边框和第四边框连接处。
[0010]作为优化方案，低频耦合部分包括射频调谐器件、第四馈电走线和第一低频耦合分支，射频调谐器件设置在支架的柔性电路上。
[0011]作为优化方案，射调谐器件为调谐电容或多路切换开关。
[0012]作为优化方案，天线每个谐振均采用耦合馈电方式，低频部分通过馈电走线与低频第一耦合分支之间的窄间距耦合产生;第一、二高频谐振通过馈电走线与第一高频耦合分支之间的耦合产生，第三高频通过馈电走线与USB寄生分支之间的耦合产生，有效提高了LTE天线间的隔离度。
[0013]作为优化方案，第一馈电走线、第三馈电走线、接地走线、第一低频耦合分支、第一高频耦合分支和第四金属边框之间采用顶针接触式或弹片接触式连接。
[0014]—些实施例中，天线设置有三个放置金属接地器件的位置，金属器件可分别为振动、USB和喇叭。
[0015]—些实施例中，调谐器件放置在移动终端支架上，射频输入、输出端口分别与馈电走线和第一低频親合走线相接，且只需通过一根直流正极馈电线给其馈电即可。
[0016]一些实施例中，调谐器件放置在天线净空位置，与PCB板同一平面，射频输入、输出端口分别与馈电走线和第一低频親合走线相接，且只需一根直流正极馈电线给其馈电即可。
[0017]一些实施例中，所述天线将第三馈电走线和第一高频耦合分支设置在支架上，适当调节分支的长度可以优化第一、二高频的频率频段。
[0018]一些实施例中，天线将增加寄生分支，用于增加第三高频耦合强度。
[0019]—些实施例中，天线将第三馈电走线变换成寄生分支，用于优化第二高频谐振频率。
[0020]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
(I)本发明把金属边框设计为天线辐射体的一部分，且缝隙开在底部，避开了用户在使用中触碰缝隙对天线性能产生的影响，而且满足消费者对金属质感移动终端产品的追求。
[0021](2)本发明低频谐振采用耦合方式，激发的辐射电流都为环流回路模式，提高了LTE天线间的隔离度。
[0022](3)本发明采用射频调谐方式，低频频带具有宽频可重构特性，且高低频段谐振较为独立，调试方便。
[0023](4)本发明在天线下方设置了三个凸出地区域，考虑了天线周围金属器件喇叭、USB和振动放置带来的影响。
【附图说明】
[0024]图1为本发明的金属框、PCB板和天线的结构示意图；
图2为本发明实施例1的立体示意图； 图3为本发明实施例1的回波损耗图；
图4为传统PIFA天线的低频电流不意图；
图5为本发明实施例1的LTE低频电流示意图；
图6为本发明实施例2的立体结构图；
图7为本发明实施例3的立体结构图；
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图以实施例的方式详细描述本发明。
[0026]实施例1:
一种高隔离度的金属边框LTE调谐天线，适用于具有金属边框结构的移动终端，该天线系统包括金属框、PCB板和天线部分。
[0027]如图1所示，金属框包括第一边框102、第二边框103、第三边框104和第四边框105，分别首尾相接，形成一金属框。在本实施例中，以一般手机为例，手机的尺寸大致为130mmX65mm，因此金属框设为长LI X宽Wl = 130mmX 65mm，如图2所示，金属框的高度为h =5mm。
[0028]如图1所示，PCB板设置在所述金属框内，包括金属区域100和净空区域101，金属边框区域100和净空区域101分界处的一端对应第一金属边框102和第四金属边框105的连接处，另一端对应第三金属边框103和第四金属边框105的连接处;在本实施例中，净空区域101 的宽度 L2 =8mm。
[0029]天线由馈电部分、耦合部分和寄生部分组成，馈电部分包括馈源200、第一馈电走线201、第二馈电走线202、第三馈电走线203、第四馈电走线205和接地走线204;耦合部分包括第一低频耦合分支304、第二低频耦合分支305、第一高频耦合分支301和第二高频耦合分支302;寄生部分为USB寄生分支306。
[°03°]天线走线部分包括低频部分和高频部分，低频分支部分包括第一馈电走线201、射频调谐器件300、第一低频耦合分支304、第二低频耦合分支305和PCB板100—部分组成的低频辐射回路，用于产生低频；高频分支部分包括第一馈电走线201、第二馈电走线202、第三馈电走线203、第一高频耦合分支301、第二高频耦合分支302和PCB板100—部分组成的高频辐射回路，用于产生第一、二高频段，此外USB寄生分支306用于产生第二高频段。
[0031]图4为传统PIFA天线的低频电流示意图，低频谐振的PCB电流是沿着PCB主板的最长边，呈纵向分布，到天线另一端仍具有极强的慢波电流。而本发明低频采用电容耦合方式，实现了低频谐振电流的环形回路，使得PCB的辐射电流主要聚集在靠近天线部分，且呈横向分布，沿着PCB板的纵向方向的电流则随着距离的增加急剧减少，大幅提高了 LTE低频的隔离度，天线低频电流示意图如图5所示。
[0032]本实施例中射频调谐器件采用调谐电容，但不限于调谐电容，也可以采用多路射频开关或PIN一■极管等等。
[0033]本实施例的天线回波损耗如图3所示。如图3所示，天线通过调谐电容可以在低频段592MHz—850MHz之间连续调谐，以及高频段覆盖1700MHz—2800MHz。
[0034]实施例2:
如图6所示，本实施与实施例1的区别在于:实施例1将射频调谐器件300设在天线支架上，而本实施将射频调谐器件设置在靠近地板的净空区域101，方便了有源器件的直流馈电实施。此外，本实施增加一寄生分支303用于弥补USB寄生分支耦合强度的不够，方便调试第三高频谐振频率。
[0035]实施例3:
如图7所示，本实施与实施例1的区别在于:除了将射频调谐设置在PCB净空区域外，本实施将第三馈电走线203改变为高频寄生分支203，增加了第二高频段的方便调节。
[0036]以上公开的仅为本申请专利的几个具体实施例，但本申请并非局限于此任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。
【主权项】
1.一种高隔离度的金属边框LTE调谐天线，适用于具有金属框结构的移动终端，其特征在于，该天线系统包括金属框、PCB板和天线部分； 所述金属框包括第一边框、第二边框、第三边框和第四边框，分别依次首尾相接，形成一金属框； 所述PCB板设置在所述金属框内，所述PCB包括金属区域和净空区域，所述金属边框区域和所述净空区域分界处的一端对应所述第一金属边框和第四金属边框的连接处，另一端对应所述第三金属边框和第四金属边框的连接处； 所述天线部分包括馈电部分、耦合部分和寄生部分，所述馈电部分包括馈源、第一馈电走线、第二馈电走线、第三馈电走线、第四馈电走线和接地走线;所述耦合部分包括低频耦合部分和高频耦合部分，所述低频耦合部分包括第一低频耦合分支和第二低频耦合分支，第一低频耦合分支和第二低频耦合分支之间通过弹针或螺钉电气相连;所述高频耦合部分包括第一高频耦合分支和第二高频耦合分支，第一高频耦合分支和第二高频耦合分支之间通过弹针或螺钉电气连接;所述寄生部分为寄生分支。2.根据权利要求1所述的高隔离度的金属边框LTE调谐天线，其特征在于，所述金属框包裹在所述移动终端的四周，且第四金属边框上开有两个缝隙。3.根据权利要求1所述的高隔离度的金属边框LTE调谐天线，其特征在于:所述PCB板内设置有第一耦合地点，所述第一边框和第四边框的连接处;设置有第二耦合地点，所述第三边框和第四边框连接处。4.根据权利要求1所述的高隔离度的金属边框LTE调谐天线，其特征在于:所述的天线采用耦合馈电方式，低频部分通过馈电走线与低频第一耦合分支之间的窄间距实现耦合回路;第一、二高频通过馈电走线与第一高频耦合分支之间的窄间距实现耦合回路，第三高频通过馈电走线与USB寄生分支之间的互耦实现的耦合回路。5.根据权利要求1所述的高隔离度的金属边框LTE调谐天线，其特征在于:所述第四馈电走线和第一低频耦合分支处设有一调谐器件。6.根据权利要求4所述的高隔离度的金属边框LTE调谐天线，其特征在于:所述天线的高低频谐振均采用耦合谐振方式。7.根据权利要求5所述的高隔离度的金属边框LTE调谐天线，其特征在于:所述天线采用了调谐器件，所述调谐器件可为调谐电容或多路切换开关。8.根据权利要求1所述的高隔离度的金属边框LTE调谐天线，其特征在于:第一馈电走线、第三馈电走线、接地走线、第一低频耦合分支、第一高频耦合分支和第四金属边框之 间采用顶针接触式或弹片接触式连接。
【文档编号】H01Q1/38GK105932408SQ201510950078
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2015年12月18日
【发明人】吴艳杰, 吴多龙, 罗文波, 李健凤, 苏成悦, 王勇
【申请人】广东工业大学