天线结构及具有该天线结构的无线通信装置的制作方法

本发明涉及一种天线结构及具有该天线结构的无线通信装置。

背景技术：

随着无线通信技术的进步，移动电话、个人数字助理等电子装置不断朝向功能多样化、轻薄化、以及资料传输更快、更有效率等趋势发展。然而其相对可容纳天线的空间也就越来越小，而且随着无线通信技术的不断发展，天线的频宽需求不断增加。因此，如何在有限的空间内设计出具有较宽频宽的天线，是天线设计面临的一项重要课题。

技术实现要素：

有鉴于此，有必要提供一种天线结构及具有该天线结构的无线通信装置。

一种天线结构，应用于具有全面屏的无线通信装置，包括金属壳体、第一馈入部及第二馈入部，所述金属壳体包括金属边框及金属背板，所述金属边框围绕所述金属背板的边缘设置，所述金属边框上开设有开槽、第一断点及第二断点，所述第一断点与所述开槽连通，所述第一断点与所述开槽的其中一个端点之间的所述金属边框形成一第一辐射部，所述第二断点开设于所述金属边框，且位于所述第一断点与所述开槽的其中一个端点之间，进而将所述第一辐射部划分为第一辐射段及第二辐射段，所述第一辐射段连接至所述第二辐射段，所述第一馈入部电连接至所述第一辐射段，以为所述第一辐射段馈入电流信号，进而使得所述第一辐射段工作于gps模态以及wifi2.4ghz模态，所述第二馈入部电连接至所述第二辐射段，以为所述第二辐射段馈入电流信号，进而使所述第二辐射段工作于wifi5ghz模态。一种无线通信装置，包括上述所述的天线结构。

上述天线结构及具有该天线结构的无线通信装置通过设置所述金属壳体，且利用所述金属壳体上的断点自所述金属壳体划分出天线结构，如此可有效实现宽频设计。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的天线结构应用至无线通信装置的示意图。

图2为图1所示无线通信装置的组装示意图。

图3为图1所示天线结构的电路图。

图4为图3所示天线结构工作时的电流走向示意图。

图5为图3所示天线结构中切换电路的电路图。

图6为图4所示天线结构工作于lte-a低频模态的s参数(散射参数)曲线图。

图7为图4所示天线结构工作于lte-a低频模态的辐射效率图。

图8为图4所示天线结构工作于lte-a中、高频模态的s参数(散射参数)曲线图。

图9为图4所示天线结构工作于lte-a中、高频模态的辐射效率图。

图10为图4所示天线结构工作于gps模态以及wifi2.4ghz模态的s参数(散射参数)曲线图。

图11为图4所示天线结构工作于gps模态以及wifi2.4ghz模态的辐射效率图。

图12为图4所示天线结构工作于wifi5ghz模态的s参数(散射参数)曲线图。

图13为图4所示天线结构工作于wifi5ghz模态的总辐射效率图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当一个元件被称为“电连接”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“电连接”另一个元件，它可以是接触连接，例如，可以是导线连接的方式，也可以是非接触式连接，例如，可以是非接触式耦合的方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1及图2，本发明较佳实施方式提供一种天线结构100，其可应用于移动电话、个人数字助理等无线通信装置200中，用以发射、接收无线电波以传递、交换无线信号。图1为天线结构100应用至无线通信装置200的示意图。图2为无线通信装置200的组装示意图。

所述天线结构100包括金属壳体11、第一馈入部12、第二馈入部13、第三馈入部14、第一接地部15、第二接地部17及切换电路18。

所述金属壳体11至少包括金属边框111、金属背板112及金属中框113。所述金属边框111大致呈环状结构，其由金属或其他导电材料制成。所述金属背板112由金属或其他导电材料制成。所述金属背板112设置于所述金属边框111的边缘。所述金属边框111远离所述金属背板112的一侧设置有一开口(图未标)，用于容置所述无线通信装置200的显示单元201。可以理解，所述显示单元201具有一显示平面，该显示平面裸露于该开口。

所述金属中框113大致呈矩形片状，其由金属或其他导电材料制成。在本实施例中，所述金属中框113是位于所述显示单元201与所述金属背板112之间的金属片。所述金属中框113用于支撑所述显示单元201、提供电磁屏蔽、及提高所述无线通信装置200的机构强度。可以理解，所述金属边框111、金属背板112及金属中框113可以构成一体成型的金属框体。

可以理解，在本实施例中，所述显示单元201具有高屏占比。即所述显示单元201的显示平面的面积大于70％的无线通信装置的正面面积，甚至可以做到正面全屏幕。具体的，在本实施例中，所述全屏幕是指除了所述天线结构100上开设的必要的槽孔以外，所述显示单元201的左侧、右侧、下侧均可无缝隙地连接至所述金属边框111。

在本实施例中，所述金属边框111至少包括末端部115、第一侧部116以及第二侧部117。所述末端部115为所述无线通信装置200的顶端，即所述天线结构100构成所述无线通信装置200的上天线。所述第一侧部116与所述第二侧部117相对设置，两者分别设置于所述末端部115的两端，优选垂直设置。

所述金属壳体11上还开设有开槽118及至少一断点。其中，所述开槽118开设于所述金属边框111上。所述开槽118大致呈u形，其开设于末端部115上，且分别朝所述第一侧部116及第二侧部117所在方向延伸。可以理解，在本实施例中，所述开槽118开设于所述金属边框111上靠近所述金属背板112的位置，且朝所述显示单元201所在方向延伸。在本实施例中，所述开槽118的宽度大致为所述金属边框111宽度的一半。即所述开槽118设置于所述金属边框111靠近所述金属背板112的一侧，且朝远离所述金属背板112的方向延伸至所述金属边框111的中部位置。

在本实施例中，所述金属壳体11上开设有三个断点，即第一断点120、第二断点121及第三断点122。所述第一断点120、所述第二断点121及第三断点122均开设于所述金属边框111上。具体的，所述第一断点120开设于所述末端部115上，且靠近所述第一侧部116设置。所述第二断点121与所述第一断点120间隔设置。所述第二断点121设置于所述第一侧部116上，且靠近所述末端部115设置。即所述第一断点120及所述第二断点121设置于所述金属壳体11的左上角。所述第三断点122设置于所述第二侧部117上，且靠近所述末端部115设置。即所述第三断点122设置于所述金属壳体11的右上角。在本实施例中，所述第一断点120与所述第三断点122均贯通且隔断所述金属边框111，并连通所述开槽118。所述第二断点121开设于所述金属边框111，且沿靠近所述金属背板112(或者所述开槽118)的方向延伸。即所述第二断点121为一假断点，其并未连通所述开槽118。

所述开槽118与所述至少一断点共同自所述金属壳体11上划分出至少两个辐射部。在本实施例中，所述开槽118、所述第一断点120、所述第二断点121以及所述第三断点122共同自所述金属壳体11上划分出第一辐射部f1及第二辐射部f2。其中，在本实施例中，所述第一断点120与所述开槽118位于所述第一侧部116的端点之间的金属边框111形成所述第一辐射部f1。所述第一断点120与所述第三断点122之间的所述金属边框111形成所述第二辐射部f2。

可以理解，在本实施例中，所述第二断点121还用以将所述第一辐射部f1进一步划分为两部分，即第一辐射段f11及第二辐射段f12。其中，所述第一断点120与所述第二断点121之间的所述金属边框111形成所述第一辐射段f11。所述第二断点121与所述第一侧部116对应所述开槽118的端点之间的所述金属边框111形成所述第二辐射段f12。可以理解，在本实施例中，由于所述第二断点121为一假断点。因此所述第一辐射段f11与所述第二辐射段f12并未因所述第二断点121的设置而相互隔断。即所述第一辐射段f11与所述第二辐射段f12仍连接在一起。

可以理解，在本实施例中，所述金属中框113靠近所述末端部115的一侧开设有一缺口123。所述缺口123大致呈u型，即所述缺口123开设于所述金属中框113对应所述末端部115的部分，并分别沿所述金属中框113中与所述第一侧部116及第二侧部117平行的部分延伸，进而大致与所述开槽118平行，且与所述开槽118、第一断点120及第三断点122连通。

可以理解，在本实施例中，所述第一辐射部f1靠近所述开槽118位于所述第一侧部116的端点的一侧连接至所述金属中框113及所述金属背板112，即接地。所述第二辐射部f2与所述金属中框113间隔且绝缘设置。也就是说，在本实施例中，所述开槽118及所述缺口123可用于分隔金属边框辐射体(例如所述第二辐射部f2)及所述金属背板112。

可以理解，所述第一断点120、所述第二断点121及第三断点122的宽度相同。在本实施例中，所述第一断点120、所述第二断点121及第三断点122的宽度均为1-2mm。

可以理解，在本实施例中，所述开槽118、第一断点120、所述第二断点121、所述第三断点122及所述缺口123均填充有绝缘材料(例如塑胶、橡胶、玻璃、木材、陶瓷等，但不以此为限)。

请一并参阅图3，所述无线通信装置200还包括电路板21及至少一电子元件。所述电路板21设置于所述金属边框111、金属背板112及金属中框113围成的空间内。所述电路板21的一端与所述金属边框111间隔设置，进而于两者之间形成相应的净空区210。

可以理解，所述电路板21上还设置有第一馈入点211、第二馈入点212、第三馈入点213、第一接地点214及第二接地点215。所述第一馈入点211、第二馈入点212、第三馈入点213、第一接地点214及第二接地点215彼此间隔设置。其中，所述第一馈入点211、第二馈入点212及第三馈入点213用以为所述天线结构100提供馈入信号。所述第一接地点214及第二接地点215用以为所述天线结构100提供接地。

在本实施例中，所述无线通信装置200至少包括四个电子元件，即第一电子元件22、第二电子元件23、第三电子元件24及第四电子元件25。所述第一电子元件22、第二电子元件23、第三电子元件24及第四电子元件25均设置于所述电路板21靠近所述末端部115的同一侧。

在本实施例中，所述第一电子元件22为一前置镜头模组。所述第一电子元件22设置于所述电路板21邻近所述第二辐射部f2的边缘，且通过所述开槽118与所述第二辐射部f2间隔绝缘设置。所述第二电子元件23为麦克风，其设置于所述电路板21上，且与该第一电子元件22间隔设置。所述第三电子元件24为一接收器(receiver)，其设置于所述电路板21上，且位于所述第一电子元件22靠近所述第一断点120的一侧。在本实施例中，所述第二电子元件23及所述第三电子元件24亦通过所述开槽118与所述第二辐射部f2间隔绝缘设置。所述第四电子元件25为一语音接口。所述第四电子元件25设置于所述电路板21上，其位于该第三电子元件24远离第一电子元件22的一侧，且对应所述第一断点120设置。

可以理解，在本实施例中，所述金属边框111上还开设有端口(图未示)。所述端口开设于所述末端部115上，且贯通所述末端部115。所述端口与所述第四电子元件25相对应，以使得所述第四电子元件25从所述端口部分露出。如此用户可将一外部设备，例如耳机通过所述端口插入，进而与所述第四电子元件25建立电性连接。

可以理解，在本实施例中，所述第一馈入部12设置于所述金属壳体11内。所述第一馈入部12的一端可通过弹片、微带线、条状线、同轴电缆等方式电连接至所述第一辐射段f11，另一端通过一匹配电路124电连接至所述第一馈入点211，用以馈入电流信号至所述第一辐射部f1的第一辐射段f11。

所述第二馈入部13设置于所述金属壳体11内。所述第二馈入部13的一端可通过弹片、微带线、条状线、同轴电缆等方式电连接至所述第二辐射段f12，另一端通过一匹配电路131电连接至所述第二馈入点212，用以馈入电流信号至所述第一辐射部f1的第二辐射段f12。

所述第三馈入部14设置于所述金属壳体11内。所述第三馈入部14的一端可通过弹片、微带线、条状线、同轴电缆等方式电连接至所述第二辐射部f2靠近所述第三断点122的一端，另一端通过一匹配电路141电连接至所述第三馈入点213，用以馈入电流信号至所述第二辐射部f2。

可以理解，在本实施例中，所述第一馈入部12、第二馈入部13及第三馈入部14可以由铁件、金属铜箔、激光直接成型技术(laserdirectstructuring，lds)制程中的导体等材质制成。

在本实施方式中，所述第一接地部15设置于所述金属壳体11内，且位于所述第三电子元件24与所述第四电子元件25之间。所述第一接地部15的一端电连接至所述第二辐射部f2，另一端通过一匹配电路151电连接所述第一接地点214，进而为所述第二辐射部f2提供接地。

可以理解，在本实施例中，所述匹配电路124、131、141、151可以为l型匹配电路、t型匹配电路、π型匹配电路或其他电容、电感以及电容与电感的组合，用以调节对应辐射部或辐射段，例如所述第一辐射段f11、第二辐射段f12及第二辐射部f2的阻抗匹配。

所述第二接地部17设置于所述金属壳体11内，且位于所述第三馈入部14与所述第二侧部117之间。所述第二接地部17的一端电连接至所述第二辐射部f2靠近所述第三断点122的一端，另一端通过所述切换电路18电连接所述第二接地点215，进而为所述第二辐射部f2提供接地。

请一并参阅图4，为所述天线结构100的电流路径图。当所述第一馈入部12馈入电流后，所述电流流经所述第一辐射部f1的第一辐射段f11，并流向所述第一断点120(参路径p1)，进而激发一第一工作模态以产生第一辐射频段的辐射信号。

当所述第二馈入部13馈入电流后，所述电流将依次流经所述第一辐射部f1的第二辐射段f12及第一辐射段f11，再流向所述第一断点120(参路径p2)，进而激发一第二工作模态以产生第二辐射频段的辐射信号。

当所述第三馈入部14馈入电流后，所述电流将流经所述第二辐射部f2，并流向所述第一断点120，再通过所述第一接地部15及所述匹配电路151接地(参路径p3)，进而激发一第三工作模态以产生第三辐射频段的辐射信号。另外，电流还将通过所述第一接地点214流入所述第一接地部15，再流经所述第二辐射部f2，并流向所述第三断点122(参路径p4)，进而激发一第四工作模态以产生第四辐射频段的辐射信号。

在本实施例中，第一工作模态包括全球定位系统(globalpositioningsystem，gps)模态以及wifi2.4ghz模态。所述第二工作模态为wifi5ghz模态。所述第三工作模态包括长期演进技术升级版(longtermevolutionadvanced，lte-a)中频模态及高频模态。所述第四工作模态为lte-a低频模态。所述第一辐射频段的频率包括1575mhz及2400-2484mhz。所述第二辐射频段的频率为5100-5900mhz。所述第三辐射频段的频率包括1710-2170mhz及2300-2690mhz。所述第四辐射频段的频率为700-960mhz。

请一并参阅图5，在本实施例中，所述切换电路18包括切换单元181及至少一切换元件183。所述切换单元181可以为单刀单掷开关、单刀双掷开关、单刀三掷开关、单刀四掷开关、单刀六掷开关、单刀八掷开关等。所述切换单元181电连接至所述第二辐射部f2。所述切换元件183可以为电感、电容、或者电感与电容的组合。所述切换元件183之间相互并联，且其一端电连接至所述切换单元181，另一端则电连接至所述第二接地点215，即接地。如此，通过控制所述切换单元181的切换，可使得所述第二辐射部f2切换至不同的切换元件183，以调整所述第四辐射频段，即低频频段的频率。

图6为所述天线结构100工作于lte-a低频模态时的s参数(散射参数)曲线图。其中，曲线s61为所述天线结构100工作于lte-aband17频段(704-746mhz)时的s11值。曲线s62为所述天线结构100工作于lte-aband13频段(746-787mhz)的s11值。曲线s63为所述天线结构100工作于lte-aband5频段(869-894mhz)时的s11值。曲线s64为所述天线结构100工作于lte-aband8频段(880-960mhz)时的s11值。

图7为所述天线结构100工作于lte-a低频模态时的辐射效率曲线图。其中，曲线s71为所述天线结构100工作于lte-aband17频段(704-746mhz)时的辐射效率。曲线s72为所述天线结构100工作于lte-aband13频段(746-787mhz)的辐射效率。曲线s73为所述天线结构100工作于lte-aband5频段(869-894mhz)时的辐射效率。曲线s74为所述天线结构100工作于lte-aband8频段(880-960mhz)时的辐射效率。

图8为所述天线结构100工作于lte-a中、高频模态时的s参数(散射参数)曲线图。其中，曲线s81为所述天线结构100的低频为lte-aband17频段(704-746mhz)时，所述天线结构100工作于lte-a中、高频段的s11值。曲线s82为所述天线结构100的低频为lte-aband13频段(746-787mhz)时，所述天线结构100工作于lte-a中、高频段的s11值。曲线s83为所述天线结构100的低频为lte-aband5频段(869-894mhz)时，所述天线结构100工作于lte-a中、高频段的s11值。曲线s84为所述天线结构100的低频为lte-aband8频段(880-960mhz)时，所述天线结构100工作于lte-a中、高频段的s11值。

图9为所述天线结构100工作于lte-a中、高频模态时的辐射效率曲线图。其中，曲线s91为所述天线结构100的低频为lte-aband17频段(704-746mhz)时，所述天线结构100工作于lte-a中、高频段的辐射效率。曲线s92为所述天线结构100的低频为lte-aband13频段(746-787mhz)时，所述天线结构100工作于lte-a中、高频段的辐射效率。曲线s93为所述天线结构100的低频为lte-aband5频段(869-894mhz)时，所述天线结构100工作于lte-a中、高频段的辐射效率。曲线s94为所述天线结构100的低频为lte-aband8频段(880-960mhz)时，所述天线结构100工作于lte-a中、高频段的辐射效率。

图10为所述天线结构100工作于gps模态以及wifi2.4ghz模态时的s参数(散射参数)曲线图。图11为所述天线结构100工作于gps模态以及wifi2.4ghz模态时的辐射效率曲线图。

图12为所述天线结构100工作于wifi5ghz模态时的s参数(散射参数)曲线图。图13为所述天线结构100工作于wifi5ghz模态时的辐射效率曲线图。

显然，由图6至图13可看出，所述天线结构100通过设置所述切换电路18，以切换所述天线结构100的各低频模态，可有效提升低频频宽并兼具最佳天线效率。再者，当所述天线结构100分别工作于lte-aband17频段(704-746mhz)、lte-aband13频段(746-787mhz)、lte-aband5频段(869-894mhz)以及lte-aband8频段(880-960mhz)时，所述天线结构100的lte-a中、高频频段范围皆为1710-2690mhz，且所述天线结构100还可涵盖至相应的gps频段、wifi2.4ghz频段及wifi5ghz频段。即当所述切换电路18切换时，所述切换电路18仅用于改变所述天线结构100的低频模态而不影响其中、高频模态，该特性有利于lte-a的载波聚合应用(carrieraggregation，ca)。

也就是说，所述天线结构100通过所述切换电路18的切换，可产生各种不同的工作模态，例如低频模态、中频模态、高频模态、gps模态、wifi2.4ghz模态及wifi5ghz模态，涵盖全球常用的通信频段。具体而言，所述天线结构100在低频可涵盖gsm850/900/wcdmaband5/band8/band13/band17，中频可涵盖gsm1800/1900/wcdma2100(1710-2170mhz)，高频涵盖lte-aband7、band40、band41(2300-2690mhz)，另可涵盖gps频段、wi-fi2.4ghz频段及wi-fi5ghz频段。所述天线结构100的设计频段可应用于gsmqual-band、umtsbandi/ii/v/viii频段以及全球常用lte850/900/1800/1900/2100/2300/2500频段的操作。

综上，本发明的天线结构100通过在所述金属边框111上设置至少一断点(例如第一断点120、第二断点121及第三断点122)，以自所述金属边框111上划分出至少两个辐射部。所述天线结构100还通过设置所述切换电路18，如此可使得所述天线结构100涵盖低频、中频、高频、gps、wi-fi2.4ghz及wi-fi5ghz等多个频段，并使得所述天线结构100的辐射相较于一般的金属背盖天线更具宽频效果。所述天线结构100可提升低频频宽并兼具较佳天线效率，涵盖全球频段应用以及支援载波聚合(carrieraggregation，ca)应用的要求。另外，可以理解的是，本发明的天线结构100具有正面全屏幕，且在金属背板113、金属边框111以及周围有大量金属的不利环境中，所述天线结构100仍具有良好的表现。

以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化等用在本发明的设计，只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。