基于全面屏金属框的LTE天线的制作方法

本发明涉及移动通信终端用天线，尤其涉及基于全面屏金属框的LTE天线。

背景技术：

全面屏凭借其屏占比高的优点，一经问世便引发了轰动。众所周知，在手机屏幕下方有一金属层(因各手机装配方式不同，此金属层为手机内的金属中框或紧贴屏幕的金属屏蔽层)，其作用主要有三点：1、保护屏幕，增加其强度；2、屏蔽外部信号对显示屏干扰；3、将各干扰信号如噪声、静电接“地”；当全面屏具有更高屏占比的同时意味着其下部的金属层也需要跟着向手机顶部和底部延伸，从而极大地减少了手机天线的净空，使得天线净空不足2mm，增加天线设计难度。

图1为全面屏手机结构示意图，其中200为屏幕下方的金属层(简便起见，以下称之为金属层)，100为手机下金属框，101为手机左金属框，102为手机右金属框，103为手机上金属框，303为USB，从图中可以看出，金属层200距离下金属框100和上金属框103非常近，使得天线净空不足2mm(天线净空是影响当前天线设计的最主要因素之一，天线净空越大，天线越易设计，性能越好)，这极大地增加了天线设计的难度。

由于净空区过小，现有的全面屏手机中的LTE天线存在不能覆盖LTE全频段的问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于全面屏金属框的LTE天线，该天线能够在净空区很小的情况下覆盖700-960MHz低频段和1700-2700MHz高频段。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：基于全面屏金属框的LTE天线，包括金属框和金属层，金属层设置在金属框内，所述金属框的两个侧边对称设有两个开缝，还包括PCB板、第一调谐网络及第二调谐网络，PCB板设于金属框内，PCB板上设有覆铜区和净空区，所述净空区靠近所述金属框的底边设置，所述覆铜区与金属层电连接；第一调谐网络和第二调谐网络分别设于所述净空区内，且第一调谐网络与金属框的底边相连，第二调谐网络分别与金属框的底边及所述覆铜区电连接。

本发明的有益效果在于：设置具有较大净空区的PCB板，并在PCB板的净空区设置第一、二调谐网络，通过调节第一、二调谐网络使得LTE天线能够覆盖700-960MHz低频段和1700-2700MHz高频段，消除了全面屏手机中金属框的底边与金属层间隙过小对LTE天线性能造成的不良影响。

附图说明

图1为现有技术的全面屏金属框手机的内部结构示意图；

图2为本发明实施例一的基于全面屏金属框手机整体结构的示意图；

图3为本发明实施例一的基于全面屏金属框手机中PCB板的结构示意图；

图4为本发明实施例一的基于全面屏金属框手机的LTE天线中各零部件连接的示意图；

图5为本发明实施例一的基于全面屏金属框手机的LTE天线的S11测试结果图；

图6为本发明实施例一的基于全面屏金属框手机的LTE天线的效率测试结果图。

标号说明：

1、金属框；11、侧边；12、开缝；13、底边；2、金属层；3、PCB板；

31、覆铜区；32、净空区；4、第一调谐网络；5、第二调谐网络；

6、馈电点；7、USB接口；81、第一电感；82、第二电感；83、第三电感；

84、第四电感；85、第五电感；86、第六电感；87、第七电感；

88、第一电容；89、第二电容。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本发明最关键的构思在于：加设具有净空区的PCB板和第一、二调谐网络，通过调节第一、二调谐网络使得LTE天线能够覆盖700-960MHz低频段和1700-2700MHz高频段。

请参照图2至图6，基于全面屏金属框的LTE天线，包括金属框1和金属层2，金属层2设置在金属框1内，所述金属框1的两个侧边11对称设有两个开缝12，还包括PCB板3、第一调谐网络4及第二调谐网络5，PCB板3设于金属框1内，PCB板3上设有覆铜区31和净空区32，所述净空区32靠近所述金属框1的底边13设置，所述覆铜区31与金属层2电连接；第一调谐网络4和第二调谐网络5分别设于所述净空区32内，且第一调谐网络4与金属框1的底边13相连，第二调谐网络5分别与金属框1的底边13及所述覆铜区31电连接。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：设置具有较大净空区的PCB板，并在PCB板的净空区设置第一、二调谐网络，通过调节第一、二调谐网络使得LTE天线能够覆盖700-960MHz低频段和1700-2700MHz高频段，消除了全面屏手机中金属框的底边与金属层间隙过小对LTE天线性能造成的不良影响。

进一步的，还包括设于所述净空区32的天线馈电点6，第一调谐网络4与所述天线馈电点6连通。

进一步的，所述第一调谐网络4包括单刀双掷开关SW1、匹配网络MC1、匹配网络MC2及单刀双掷开关SW2，其中，单刀双掷开关SW1的RFC端口和所述馈电点6连通，单刀双掷开关SW1的RF1端口和匹配网络MC1的一端连通，单刀双掷开关SW1的RF2端口和匹配网络MC2的一端连通；单刀双掷开关SW2的RFC端口与金属框1的底边13连通，单刀双掷开关SW2的RF1端口和匹配网络MC1的另一端连通，SW2的RF2端口和匹配网络MC2的另一端连通。

进一步的，匹配网络MC1包括第一电容88、第一电感81和第二电感82，第一电感81与第二电感82连通，第一电容88的一端与第一电感81靠近第二电感82的一端连通，第一电容88的另一端与所述覆铜区31连通，第一电感81远离第一电容88的一端与单刀双掷开关SW1的RF1端口连通，第二电感82远离第一电容88的一端与单刀双掷开关SW2的RF1端口连通。

进一步的，匹配网络MC2包括第三电感83、第二电容89及第四电感84，第三电感83和第四电感84分别与所述覆铜区31连通，第二电容89的一端与第三电感83连通，第二电容89的另一端与第四电感84连通；第三电感83靠近第二电容89的一端与单刀双掷开关SW1的RF2端口连通，第四电感84靠近第二电容89的一端与单刀双掷开关SW2的RF2端口连通。

进一步的，所述第二调谐网络5包括单刀四掷开关SW3、第五电感85、第六电感86和第七电感87，其中，单刀四掷开关SW3的RFC端口与金属框1的底边13连通，第五电感85、第六电感86和第七电感87分别与所述覆铜区31连通；单刀四掷开关SW3的RF1端口与第五电感85连通，单刀四掷开关SW3的RF2端口与第六电感86连通，单刀四掷开关SW3的RF3端口与第七电感87连通。

进一步的，所述第二调谐网络5还包括第八电感，所述第八电感的一端与所述覆铜区31连通，另一端与单刀四掷开关SW3的RF4端口连通。

由上述描述可知，当需要LTE天线覆盖非常用频段(746-791MHz)即实现全频段覆盖时，可以选择设置第八电感。

进一步的，所述净空区32内还设有一USB接口7。

进一步的，所述开缝12的宽度为1.0-2.0mm。

进一步的，金属框1的两个侧边11分别与金属层2电连接。

实施例一

请参照图2至图6，本发明的实施例一为：基于全面屏金属框的LTE天线，包括金属框1和金属层2，金属层2设置在金属框1内，所述金属框1的两个侧边11对称设有两个开缝12，还包括PCB板3、第一调谐网络4及第二调谐网络5，PCB板3设于金属框1内，PCB板3上设有覆铜区31和净空区32，所述净空区32靠近所述金属框1的底边13设置，所述覆铜区31与金属层2电连接；第一调谐网络4和第二调谐网络5分别设于所述净空区32内，且第一调谐网络4与金属框1的底边13相连，第二调谐网络5分别与金属框1的底边13及所述覆铜区31电连接。

还包括设于所述净空区32的天线馈电点6，第一调谐网络4与所述天线馈电点6连通。

如图4所示，所述第一调谐网络4包括单刀双掷开关SW1、匹配网络MC1、匹配网络MC2及单刀双掷开关SW2，其中，单刀双掷开关SW1的RFC端口和所述馈电点6连通，单刀双掷开关SW1的RF1端口和匹配网络MC1的一端连通，单刀双掷开关SW1的RF2端口和匹配网络MC2的一端连通；单刀双掷开关SW2的RFC端口与金属框1的底边13连通，单刀双掷开关SW2的RF1端口和匹配网络MC1的另一端连通，SW2的RF2端口和匹配网络MC2的另一端连通。

匹配网络MC1包括第一电容88、第一电感81和第二电感82，第一电感81与第二电感82连通，第一电容88的一端与第一电感81靠近第二电感82的一端连通，第一电容88的另一端与所述覆铜区31连通，第一电感81远离第一电容88的一端与单刀双掷开关SW1的RF1端口连通，第二电感82远离第一电容88的一端与单刀双掷开关SW2的RF1端口连通。

匹配网络MC2包括第三电感83、第二电容89及第四电感84，第三电感83和第四电感84分别与所述覆铜区31连通，第二电容89的一端与第三电感83连通，第二电容89的另一端与第四电感84连通；第三电感83靠近第二电容89的一端与单刀双掷开关SW1的RF2端口连通，第四电感84靠近第二电容89的一端与单刀双掷开关SW2的RF2端口连通。

所述第二调谐网络5包括单刀四掷开关SW3、第五电感85、第六电感86和第七电感87，其中，单刀四掷开关SW3的RFC端口与金属框1的底边13连通，第五电感85、第六电感86和第七电感87分别与所述覆铜区31连通；单刀四掷开关SW3的RF1端口与第五电感85连通，单刀四掷开关SW3的RF2端口与第六电感86连通，单刀四掷开关SW3的RF3端口与第七电感87连通。

可选的，所述第二调谐网络5还包括第八电感，所述第八电感的一端与所述覆铜区31连通，另一端与单刀四掷开关SW3的RF4端口连通。

所述净空区32内还设有一USB接口7；所述开缝12的宽度为1.0-2.0mm；金属框1的两个侧边11分别与金属层2电连接。

本实施例中，第一电感81的值为5.6nH，第二电感82的值为10nH，第三电感83的值为1nH，第四电感84的值为3nH，第五电感85的值为5.6nH，第六电感86的值为2nH，第七电感87的值为1.5nH；第一电容88的值为1.8pF，第二电容89的值为1.5pF。

天线各频段开关状态和实现方式如下：

低频段700-746MHz：

开关状态：单刀双掷开关SW1内部“刀”切换到其RF1端口，单刀双掷开关SW2内部“刀”切换到其RF1端口，单刀四掷开关SW3内部“刀”切换到其RF1端口与第五电感85连接；

实现方式：电信号从馈电点6馈入到第一调谐网络4，其中单刀双掷开关SW1/SW2切换到各自RF1端口使匹配网络MC1接入，信号经过匹配网络MC1后传输到金属框1的底边13，然后再传输到第二调谐网络5，其中单刀四掷开关SW3切换到其RF1端口将信号引入到第五电感85再到达PCB板3覆铜区31即回“地”。此状态对应的S11如图5中虚线所示，效率对应于图6中700-746MHz段曲线。其中第五电感85的作用是：加长电信号传输路径长度使其在对应频率段700-746MHz产生谐振；匹配网络MC1的作用是：匹配对应频率段700-746MHz的天线输入阻抗接近50Ω，从而减少馈电端口功率反射，尽可能提高天线系统效率。

低频段791-960MHz：

开关状态：单刀双掷开关SW1内部“刀”切换到其RF1端口，单刀双掷开关SW2内部“刀”切换到其RF1端口，单刀四掷开关SW3内部“刀”切换到其RF2端口与第六电感86连接；

实现方式：电信号从馈电点6馈入到第一调谐网络4，其中单刀双掷开关SW1/SW2切换到各自RF1端口将匹配网络MC1接入，信号经过匹配网络MC1后传输到金属框1的底边13，然后再传输到第二调谐网络5，其中单刀四掷开关SW3切换到其RF2端口将信号引入到第六电感86再到达PCB板3覆铜区31即回“地”。此状态对应的S11如图5中实线所示，效率对应于图6中791-960MHz段曲线。其中第六电感86的作用是：加长电信号传输路径长度使其在对应频率段791-960MHz产生谐振；匹配网络MC1的作用是：匹配对应频率段791-960MHz的天线输入阻抗接近50Ω，从而减少馈电端口功率反射，尽可能提高天线系统效率。

高频段1700-2700MHz：

开关状态：单刀双掷开关SW1内部“刀”切换到其RF2端口，单刀双掷开关SW2内部“刀”切换到其RF2端口，单刀四掷开关SW3内部“刀”切换到其RF3端口与第七电感87连接；

实现方式：电信号从馈电点6馈入到第一调谐网络4，其中单刀双掷开关SW1/SW2切换到各自RF2端口将匹配网络MC2接入，信号经过匹配网络MC2后传输到金属框1的底边13，然后再传输到第二调谐网络5，其中单刀四掷开关SW3切换到其RF3端口将信号引入到第七电感87再到达PCB板3覆铜区31即回“地”。此状态对应的S11如图5中点线所示，效率对应于图6中1700-2700MHz段曲线。其中第七电感87的作用是：加长电信号传输路径长度使其在对应频率段1700-2700MHz产生谐振；匹配网络MC2的作用是：匹配对应频率段1700-2700MHz的天线输入阻抗接近50Ω，从而减少馈电端口功率反射，尽可能提高天线系统效率。

综上所述，本发明提供的基于全面屏金属框的LTE天线，设置具有较大净空区的PCB板，并在PCB板的净空区设置第一、二调谐网络，通过调节第一、二调谐网络使得LTE天线能够覆盖700-960MHz低频段和1700-2700MHz高频段，消除了全面屏手机中金属框的底边与金属层间隙过小对LTE天线性能造成的不良影响；当需要LTE天线实现全频段覆盖时，可以选择在第二调谐网络中设置第八电感。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。