一种多频复用缝隙天线装置的制作方法

本实用新型涉及无线电技术领域，具体涉及一种多频复用缝隙天线装置。

背景技术：

随着iphone引导的金属质感手机技术的不断发展，金属材质的移动终端由于其独特的质感和光泽，逐渐被消费者追捧，已经成为高端机型设计标配，并开始向中端机型快速普及。同时，由于目前金属边框设计的同质化无法满足消费者对个性设计的需求，整金属机壳材质手机已经成为各移动终端竞品厂家的研发重点。综合前移动终端的发展趋势，整金属机壳材质外观已经成为产品最主要的卖点，也是整个行业所有产品的发展趋势。

常规的移动终端的天线设计，对天线周边金属结构件的规避对天线性能有着直接影响。目前针对金属结构件的天线技术，是通过将金属边框作为天线整体的一部分或通过金属机壳上的开缝将一部分金属结构件独立作为天线的一部分。但是对金属部分在天线设计中的规避是在要保证的。同时由于金属边框天线设计的同质化，整金属外观机壳也成为天线研发的趋势，移动终端天线的设计与外观需求成为天线设计的难点，对天线的设计也提出了严峻的挑战。

目前问世的金属材质手机竞品中，如iphone、OPPO、小米等均采用了金属边框天线技术，但金属边框随着金属边框天线设计技术的普及，设计的同质化也不可避免。华为P8、HTC ONE系列采用了全金属壳设计，具有较高的技术含量，但外观仍需多处开缝以独立部分金属结构件以实现性能。目前全金属机壳手机缝隙天线的设计仍属于天线的前沿设计，成熟的设计方案很少，各大手机竞品厂家也在投入较多精力竞相进行研发设计，该天线的实现形式成为天线设计重点。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于提一种多频复用缝隙天线装置，能在全金属机壳的设计环境下，通过对金属机壳特定位置的开缝处理实现缝隙天线辐射条件；通过对天线馈电点及馈地点位置的调节实现天线在所需频段的性能；通过对可调谐开关的控制实现对天线开缝特定位置的导通以变相实现天线开缝长短的变化，达到同一开缝天线对多频段覆盖的实现。

本实用新型所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种多频复用缝隙天线装置，包括：移动终端整金属外观机壳、非金属开缝、信号馈电点、馈地点、2路短路通路及切换开关，所述非金属开缝设置于移动终端整金属外观机壳顶部，所述信号馈电点和馈地点分别位于非金属开缝的两侧，具体位置根据周边的电磁环境决定；通过上述两馈点之间围绕在缝隙的电流回路以实现天线的电磁辐射；通过调节开缝的长短、开缝的宽度、馈电点距馈地点的绕径距离以实现所需覆盖频段的辐射功能；所述2路短路通路经由切换开关根据逻辑输入分别通过单独的开关各自控制短路到非金属开缝就近的金属机壳接触点；通过在开缝路径两侧增加对开缝途经特定点的短路及导通切换开关的设计实现对开缝长短变相的改变，从而对天线的工作谐振频点作出切换。

优选的，所述切换开关为双刀开关，可实现天线三个状态的切换。

优选的，所述2路短路通路可以是PCB微带走线，也可以采用传统天线工艺走线。

优选的，所述非金属开缝长度为所需低频段在所在介质波长的0.9倍左右，此时该频段的性能达到最佳，缝隙宽度根据周边的金属环境及天线的驻波情况决定。

优选的，所述切换开关所控制的短路点的位置在缝隙两侧，以实现对特定缝隙位置的短路；切换开关导通的控制由芯片根据使用场景通过特定的逻辑程序决定。

进一步的，为了改善所述天线性能，非金属开缝点及其馈电点区域位于移动终端非金属投影净空区。为了改善天线的辐射方向性，非金属开缝位置可根据移动终端装置设计的需要调整至整机顶端或其他适合位置。

进一步的，如果缝隙长度也可以根据整机堆叠及电磁环境改变，天线的谐振频点可以通过天线匹配作适当调整。同时，天线的馈电点及馈地点以及开关所控制的短路位置也可以根据整机的堆叠及电磁环境调整，天线的谐振频点可以通过相对应的电路分支的天线匹配作适当调整。

进一步的，单频天线可在此设计基础上取消控制开关及短路设计。同时，为了实现该天线装置的更宽频带覆盖，可采用更多点短路切换设计，以实现多谐振频点的驻波覆盖，通过开关装置的切换实现对宽频带下的谐振频点的宽带覆盖。

进一步的，为了改善所述天线装置部分的性能，所述天线开缝、天线馈电点、天线馈地点远离同频电磁干扰源，同时与其投影区下方的金属件及PCB参考地的高度尽量高。周边同频耦合的金属器件需多点接地处理。

为了将天线调整到人手(人体)不易触摸到的地方，以保证移动终端在横屏和竖屏的手持状态下仍能保持良好的射频性能，将所述天线本体及调谐部设置在移动终端B面的左上方，由此便规避了人手(人体)效应。

本实用新型的有益效果是：本实用新型利用金属外观机壳的开缝技术，利用缝隙天线技术代替目前传统的金属结构件单极、皮法、LOOP等天线形式。同时创新使用开关控制的缝隙短路技术使缝隙天线兼具多频复用，对比目前主流设计中的多分支天线及有源开关天线匹配切换技术，同样能满足宽带多频的设计要求。同时，本发明的整金属机壳开缝技术对比目前较前沿的通过开缝独立金属结构件技术，能更好的实现金属机壳与天线的设计的兼容，解决了非天线金属外观结构件对天线本体的空间让设计矛盾，及其对天线信号辐射的吸收问题。

附图说明

图1为本实用新型手机背面顶部外观；

图2为本实用新型手机背面顶部外观结构；

图3为本实用新型从机壳内部视角的结构；

图4为开关全部断开时天线实现的谐振驻波；

图5为CT1切换开关导通时天线实现的谐振驻波；

图6为CT2切换开关导通时天线实现的谐振驻波。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

实施例1

如图1-3所示，一种多频复用缝隙天线装置，包括：移动终端整金属外观机壳20、非金属开缝21、信号馈电点22、馈地点23、2路短路通路24、25及切换开关26，所述非金属开缝21设置于移动终端整金属外观机20壳顶部，所述信号馈电点22和馈地点23分别位于非金属开缝21的两侧，具体位置根据周边的电磁环境决定；通过上述两馈点之间围绕在缝隙的电流回路以实现天线的电磁辐射；通过调节开缝的长短、开缝的宽度、馈电点距馈地点的绕径距离以实现所需覆盖频段的辐射功能；所述2路短路通路24、25经由切换开关26根据逻辑输入分别通过单独的开关各自控制短路到非金属开缝就近的金属机壳接触点；通过在开缝路径两侧增加对开缝途经特定点的短路及导通切换开关的设计实现对开缝长短变相的改变，从而对天线的工作谐振频点作出切换。所述2路短路通路可以是PCB微带走线，也可以采用传统天线工艺走线。

优选的，所述非金属开缝21长度为所需低频段在所在介质波长的0.9倍左右，此时该频段的性能达到最佳，缝隙宽度根据周边的金属环境及天线的驻波情况决定。

优选的，所述切换开关26所控制的短路点的位置在缝隙两侧，以实现对特定缝隙位置的短路；切换开关导通的控制由芯片根据使用场景通过特定的逻辑程序决定。切换开关26为双刀开关，可实现天线三个状态的切换。

进一步的，为了改善所述天线性能，非金属开缝点及其馈电点区域位于移动终端非金属投影净空区。为了改善天线的辐射方向性，非金属开缝位置可根据移动终端装置设计的需要调整至整机顶端或其他适合位置。

进一步的，如果缝隙长度也可以根据整机堆叠及电磁环境改变，天线的谐振频点可以通过天线匹配作适当调整。同时，天线的馈电点及馈地点以及开关所控制的短路位置也可以根据整机的堆叠及电磁环境调整，天线的谐振频点可以通过相对应的电路分支的天线匹配作适当调整。

进一步的，单频天线可在此设计基础上取消控制开关及短路设计。同时，为了实现该天线装置的更宽频带覆盖，可采用更多点短路切换设计，以实现多谐振频点的驻波覆盖，通过开关装置的切换实现对宽频带下的谐振频点的宽带覆盖。

进一步的，为了改善所述天线装置部分的性能，所述天线开缝、天线馈电点、天线馈地点远离同频电磁干扰源，同时与其投影区下方的金属件及PCB参考地的高度尽量高。周边同频耦合的金属器件需多点接地处理。

为了将天线调整到人手(人体)不易触摸到的地方，以保证移动终端在横屏和竖屏的手持状态下仍能保持良好的射频性能，将所述天线本体及调谐部设置在移动终端B面的左上方，由此便规避了人手(人体)效应。

天线作为收发系统一个不可或缺的部分，主要的指标参数是必须要做到优于目前现有市面上的产品性能，做到真正的超小型化设计，主要参数达标性能要达到标准。

传统的移动终端天线设计将金属走线或金属结构件作为天线的本体，并保证金属走线对应所需谐振波长的长度，采用半波长或整波长的长度实现信号在天线本体的电磁谐振，以达到最大程度的辐射效率的目的。非天线本体金属会在一定程度上吸收天线辐射，导致天线辐射效率及方向性恶化，甚至是信号被屏蔽。因此在设计上，天线本体需远离其他金属外观结构件，天线本体与金属外观机壳的实现成为不可调谐的设计矛盾。在全金属机壳的设计下，非金属结构件天线已无法满足要求，金属结构件天线形式也需通过开缝与金属机壳相对独立。

本发明的创新点是缝隙天线技术的使用，即在整金属机壳上通过一定长度的开缝，利用趋肤效应使信号电流在缝隙两端的馈电和馈地点之间围绕缝隙传导从而实现相应的电磁辐射。此设计解决天线和金属结构件设计冲突，实现整金属外观机壳和天线的兼容设计，为整金属外观天线的设计奠定技术基础。同时在缝隙单频天线的设计基础上，对缝隙短路的添加设计和开关的使用，使天线设计能够实现多频段覆盖，更好满足移动终端宽带的设计要求(具体参数见图4-6)。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。