专利名称：一种提高移动通信天线效率的方法及移动通信终端的制作方法
一种提高移动通信天线效率的方法及移动通信终端技术领域
本发明属于移动通信技术领域，具体地说，是涉及一种为提高移动通信天线的辐射效率而提出的处理方法以及采用所述方法设计的移动通信终端。
背景技术：
自从2010年1月份，苹果发布iPAD开始，平板电脑这种大屏幕、娱乐多功能、移动互联的掌上设备逐渐被市场所接受，发展并最终成为了目前娱乐设备的新潮流。与手机和笔记本电脑两种主流移动设备相比，平板电脑拥有传统电脑的大部分功能，支持手写输入、 支持显示输出、具备数据处理、图形处理能力，且体积重量较小，移动性强，方便随身携带， 可长时间手持使用。平板电脑拥有Edge/3G/4G/WiFi等无线网络模块，可以在覆盖上述信号的区域内进行无线网络连接，实现网页浏览、互动交流、下载上传等互联网功能。
随着平板电脑技术的快速发展，产品的外形也逐渐向轻薄化方向发展，并且为了追求高品质的外观和触感，金属外壳被广泛使用。金属外壳的大面积使用在给消费者带来外观新颖感受的同时，也给平板电脑的天线设计带来了很大的困扰。由于天线要实现其方向、效率和增益，必须要有一定的参考地平面长度、天线高度、走线面积和金属避让，这些都是要在平板电脑设计时需要重点考虑的。而且，随着TD/GSM、EVDO、WCDMA、EDGE等无线模块在平板电脑中的集中使用，如何实现多频段天线并存，且保证天线的无线接收和发射性能， 提高天线的辐射带宽和效率，便成为目前各平板电脑生产厂家急需解决的一项主要问题。发明内容
本发明针对目前移动通信终端内部的天线环境，提出了一种提高移动通信天线效率的方法，通过更改天线周边金属器件所形成的闭合环路的尺寸或者改变孤立金属器件的尺寸，来改善天线的辐射带宽，提高天线的辐射效率，并最终达到满足天线性能的设计要求。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现
一种提高移动通信天线效率的方法，在所述移动通信天线的周围布设有金属器件，将所述移动通信天线所接收的无线电信号的波长范围用λ表示；
若布设在所述移动通信天线周围的金属器件形成闭合环路，且该闭合环路的周长落入所述λ、^或者4的范围内，则更改所述闭合环路的周长，使该周长避开所述λ、委和4 2 42 4的范围；
若布设在所述移动通信天线周围的金属器件为孤立金属器件，且该孤立金属器件的尺寸落入所述λ、|或者*的范围内，则更改所述孤立金属器件形成等效天线的尺寸，使该尺寸避开所述λ、^!和^的范围。 2 4
其中，当布设在所述移动通信天线周围的金属器件形成闭合环路时，采用金属连接件连接在所述的闭合环路中，将闭合环路分成两部分，一部分靠近移动通信天线，一部分
远离移动通信天线，且使靠近移动通信天线的闭合环路的周长避开所述λ、.和4的范围。
2 4进一步的，所述金属器件为移动通信产品中的金属后盖或者金属边框、以及显示屏金属固定支架，所述显示屏金属固定支架与金属后盖或者金属边框在移动通信天线周围形成闭合环路。当布设在所述移动通信天线周围的金属器件为孤立金属器件时，在所述孤立金属器件与系统地之间连接金属连接件，以改变孤立金属器件形成等效天线的尺寸，并使该尺
寸避开所述λ、4和4的范围。 2 4进一步的，所述孤立金属器件由移动通信产品内部的扬声器及与其连接的引线构成，所述金属连接件连接在扬声器的金属外壳与系统地之间。当然，所述孤立金属器件也可以是移动通信产品内部连接马达或者听筒的接地导线，在移动通信产品内部的电路板上另外选择一条系统地线，并通过金属连接件与所述接
地导线连通，以改变所述接地导线形成等效天线的尺寸，并使该尺寸避开所述λ、|和*的范围。作为另一种设计方案，当布设在所述移动通信天线周围的金属器件为孤立金属器件时，在所述孤立金属器件上连接金属连接件，并使所述孤立金属器件与金属连接件形成
一条闭合环路，且所述闭合环路的周长避开所述λ、.和4的范围。
2 4优选的，所述金属连接件可以采用导电布或者金属弹片或者其他具有导电功能的介质。基于上述提高移动通信天线效率的方法，本发明还提供了一种采用所述方法设计的移动通信终端，包括移动通信天线，在所述移动通信天线的周围布设有金属器件，将所述移动通信天线所接收的无线电信号的波长范围用λ表示；若布设在所述移动通信天线周围的金属器件形成闭合环路，且该闭合环路的周长
落入所述λ、^或者4的范围内，则更改所述闭合环路的周长，使该周长避开所述λ、委和4 2 42 4
的范围；若布设在所述移动通信天线周围的金属器件为孤立金属器件，且该孤立金属器件的尺寸落入所述λ、|或者*的范围内，则更改所述孤立金属器件形成等效天线的尺寸，使
该尺寸避开所述λ、^!和^的范围。 2 4进一步的，在所述移动通信终端内部还设置有蓝牙天线或者WiFi天线，设置所述蓝牙天线或者WiFi天线与移动通信天线之间的距离，使两个天线之间的隔离度小于-20dB。优选的，所述移动通信终端可以是平板电脑或者手机等。与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是本发明针对移动通信天线周围布设的金属器件，采用更改金属器件所形成的闭合环路的周长或者孤立金属器件的长度的方法，在不影响移动通信天线辐射空间的情况下，减小了移动通信天线与周边金属器件的互耦，进而降低了移动通信天线的损耗电阻，提高了移动通信天线的辐射效率，优化了移动通信终端的接收和发射性能。
图1是改变移动通信天线周边金属器件所形成的闭合环路尺寸的一种实施例的结构示意图2是未采用图1所示改进措施之前移动通信天线的驻波比波形图3是采用图1所示改进措施后且金属闭合环路的周长为^Omm时移动通信天线的驻波比波形图4是采用图1所示改进措施后且金属闭合环路的周长为310mm时移动通信天线的驻波比波形图5是改变移动通信天线周边孤立金属器件长度的一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式
进行详细地描述。
天线是无线移动通信系统中的必须并且重要的器件，起到了能量转换的功能，是外部空间电磁波/电磁场与系统内部电路联系的纽带和桥梁。目前，平板电脑和手机等移动通信终端受限于所预留的天线空间，常使用的天线多为PIFA天线(即平面倒F天线)或者单极天线，这两种天线都是平面小型天线。由于在天线的周围往往布设有金属器件，例如平板电脑的金属边框、金属后盖、安装显示屏的金属支架等，这些金属器件会吸收空间内的电磁波，从而导致天线的辐射效率下降。同时，这些金属器件也容易引起天线的阻抗失配问题，从而导致部分能量被反射回系统电路，由此也进一步降低了天线的接收和发射性能。
衡量天线性能的一个重要指标就是效率，对于孤立天线的辐射效率，其定义为辐射功率与天线的输入功率之比
d = ^= 1汰‘2 = Rr 。Pm 1I {Rr + Rohm,c )/2 (Rr + Rohm,c )
其中，R,+R。tai。为天线的输入电阻Rin ;Rr为计算天线辐射功率的辐射电阻；R。tai。为天线上损耗的欧姆电阻，即损耗电阻。而天线的输入阻抗为Zin = I in+jXin，Xin为天线的电抗分量，电抗分量的存在会减少天线从馈线对信号功率的提取，因此，必须使电抗分量尽可能为零，也就是应尽可能使天线的输入阻抗为纯电阻。
在天线的实际应用环境中，当在天线附近放置具有金属材料的物体时，它不仅缩小了天线实际占用的空间，导致带宽的下降；而且达到一定尺寸的金属器件也会与天线发生互耦，吸收天线的辐射功率，增大天线的损耗电阻，造成辐射效率的降低。因此，在天线周围布设金属器件会直接导致天线性能的急剧恶化。
从上述辐射效率的定义公式可和提高辐射效率的途径不外乎从提高辐射电阻艮和降低损耗电阻R。tai。入手。对于天线周围的金属器件，如果仅按照目前的常规做法，即进行简单的接地处理，尽管可以减少对于天线的干扰影响，但是也降低了天线的辐射空间，导致天线的带宽不足，甚至根本无法实现。
本实施例为提高天线的辐射效率，提出从改变天线周围金属器件所形成的闭合环路的尺寸或者孤立金属器件的长度大小入手，在不影响天线辐射空间的前提下，减少天线与周边金属器件的互耦度，进而降低天线的损耗电阻R。tai。，达到提高天线辐射效率的设计目的。本实施例以平板电脑内部的移动通信天线为例，对移动通信天线周边的金属环境进行更改，以提高移动通信天线的辐射效率。在移动通信终端的天线设计中，经常用到的天线有半波振子天线、折合振子天线、 周长和波长相近的环形天线、1/4波长的单极子天线、以及PIFA等小型天线。当移动通信终端所选用的天线的周围金属长度达到该类天线的理论尺寸或者形成与所述天线所要接收的无线电信号波长相近的闭合环路时，就会对所述天线形成一个强烈的互耦，使得该天线辐射的功率有大部分经由这些金属器件分流，造成天线辐射效率的降低。本实施例所提出的提高天线辐射效率的措施就是避免天线周围的金属形成导致在天线的工作频段上形成谐振的尺寸。首先，针对移动通信天线周边的金属器件形成闭合环路的情况，阐述一下改善天线辐射效率的具体措施。参见图1所示，在目前的平板电脑产品上大都选用金属后盖1或者金属边框，以提高产品的整体美观性和手触质感。在平板电脑内部用于安装IXD显示屏的显示屏金属固定支架2通常需要通过螺丝固定在金属后盖1上，由此形成一个金属闭合环路，而移动通信天线3恰恰需要布设在所述金属闭合环路内或者临近所述金属闭合环路的位置处。若该金属闭合环路的周长刚好落入所述移动通信天线3所要收发的无线电信号的波长范围内(本实施例用λ来表示所述移动通信天线3所要收发的无线电信号的波长范围)，或者1/2波长或1/4波长的范围内，则会与移动通信天线3形成一个强烈的互耦，从而严重影响移动通信天线3的辐射效率。为了提高移动通信天线3的辐射效率，本实施例更改所述金属闭合环路的尺寸，
使其周长避开所述λ、.和4的范围，从而避免该金属闭合环路在移动通信天线3的工作频
2 4
段上形成谐振，降低其对移动通信天线3收发性能的影响，实现提高天线3辐射效率的设计目的。作为一种优选的具体实施方案，可以在移动通信天线3周边金属器件所形成的闭合环路中连接一个金属连接件4，如图1所示，将金属闭合环路分成A、B两部分闭合环路。 其中，A部分环绕在移动通信天线3周边或者位于临近移动通信天线3的位置处，B部分远离移动通信天线3。限制A部分闭合环路的周长避开所述移动通信天线3所要收发的无线电信号的波长范围，以及1/2波长和1/4波长范围，从而改善移动通信天线3的辐射效率。为了验证本实施例所提出的改进方案的有效性，本实施例以TD/GSM双频段天线为例进行分析说明。表1为TD/GSM双频段天线的两个工作频段以及对应的波长尺寸。
权利要求
1.一种提高移动通信天线效率的方法，其特征在于在所述移动通信天线的周围布设有金属器件，将所述移动通信天线所接收的无线电信号的波长范围用 i表示；若布设在所述移动通信天线周围的金属器件形成闭合环路，且该闭合环路的周长落入所述 、4或者4的范围内，则更改所述闭合环路的周长，使该周长避开所述。、4和4的 AZ 4AZ 4范围；若布设在所述移动通信天线周围的金属器件为孤立金属器件，且该孤立金属器件的尺寸落入所述^、#或者 的范围内，则更改所述孤立金属器件形成等效天线的尺寸，使该 Λ I 4尺寸避开所述。、|和4的范围。A Z 4
2.根据权利要求1所述的提高移动通信天线效率的方法，其特征在于当布设在所述移动通信天线周围的金属器件形成闭合环路时，采用金属连接件连接在所述的闭合环路中，将闭合环路分成两部分，一部分靠近移动通信天线，一部分远离移动通信天线，且使靠近移动通信天线的闭合环路的周长避开所述ι、.和§的范围。Λ I 4
3.根据权利要求2所述的提高移动通信天线效率的方法，其特征在于所述金属器件为移动通信产品中的金属后盖或者金属边框、以及显示屏金属固定支架，所述显示屏金属固定支架与金属后盖或者金属边框在移动通信天线周围形成闭合环路。
4.根据权利要求1所述的提高移动通信天线效率的方法，其特征在于当布设在所述移动通信天线周围的金属器件为孤立金属器件时，在所述孤立金属器件与系统地之间连接金属连接件，以改变孤立金属器件形成等效天线的尺寸，并使该尺寸避开所述、4和IA I 4的范围。
5.根据权利要求4所述的提高移动通信天线效率的方法，其特征在于所述孤立金属器件由移动通信产品内部的扬声器及与其连接的引线构成，所述金属连接件连接在扬声器的金属外壳与系统地之间。
6.根据权利要求4所述的提高移动通信天线效率的方法，其特征在于所述孤立金属器件为移动通信产品内部连接马达或者听筒的接地导线，在移动通信产品内部的电路板上另外选择一条系统地线，并通过金属连接件与所述接地导线连通，以改变所述接地导线形成等效天线的尺寸，并使该尺寸避开所述3、吞和f的范围。A Z 4
7.根据权利要求1所述的提高移动通信天线效率的方法，其特征在于当布设在所述移动通信天线周围的金属器件为孤立金属器件时，在所述孤立金属器件上连接金属连接件，并使所述孤立金属器件与金属连接件形成一条闭合环路，且所述闭合环路的周长避开所述 、妻和4的范围。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的提高移动通信天线效率的方法，其特征在于 所述金属连接件为导电布或者金属弹片。
9.一种移动通信终端，其特征在于采用如权利要求1至8中任一项权利要求所述的提高移动通信天线效率的方法。
10.根据权利要求9所述的移动通信终端，其特征在于在所述移动通信终端内部还设置有蓝牙天线或者WiFi天线，设置所述蓝牙天线或者WiFi天线与移动通信天线之间的距离，使两个天线之间的隔离度小于_20dB。
全文摘要
本发明公开了一种提高移动通信天线效率的方法及移动通信终端，在所述移动通信天线的周围布设有金属器件，将所述移动通信天线所接收的无线电信号的波长范围用表示；若布设在所述移动通信天线周围的金属器件形成闭合环路，则更改所述闭合环路的周长，使该周长避开所述、或者的范围内；若布设在所述移动通信天线周围的金属器件为孤立金属器件，则更改所述孤立金属器件形成等效天线的尺寸，使其避开上述范围，由此在不影响移动通信天线辐射空间的情况下，减小了移动通信天线与周边金属器件的互耦，降低了移动通信天线的损耗电阻，提高了移动通信天线的辐射效率，进而优化了移动通信终端的接收和发射性能。
文档编号H01Q1/22GK102496773SQ20111033791
公开日2012年6月13日 申请日期2011年10月31日 优先权日2011年10月31日
发明者张波, 王国涛, 褚宏资, 高一伦 申请人:青岛海信移动通信技术股份有限公司