CN106921035A - 天线系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种天线系统，包括系统地单元和环绕所述系统地单元延伸设置的充当天线辐射体的金属框，所述金属框与所述系统地单元之间间隔设置形成净空区，所述天线系统还包括相互间隔设置于所述系统地单元上的第一接地端、第二接地端、第三接地端、第一信号馈点、第二信号馈点和第一地馈点；所述第一接地端、第二接地端和所述第三接地端电连接所述金属框；所述天线系统还包括第一导电片和第二导电片，所述第一导电片与所述第一信号馈点电连接且与所述金属框间隔设置形成耦合；所述第二导电片分别与所述第二信号馈点及所述第一地馈点电连接且与所述金属框间隔设置形成耦合。与相关技术相比，本发明天线系统频段宽、效率高且外观美感度好。
Description
技术领域
本发明涉及一种天线，尤其涉及一种运用在通讯电子产品领域的天线系统。
背景技术
随着移动通讯技术的发展，手机、PAD、笔记本电脑等逐渐成为生活中不可或缺的电子产品，并且该类电子产品都更新为增加天线系统使其具有通讯功能的电子通讯产品。但消费者不再仅满足于其应用功能，对所述电子通讯产品的外观要求也不断提高。金属外壳的所述电子通讯产品具有良好的质感，且结实耐用，因此受到不少消费者的欢迎。
由于电磁波不能穿透金属，不利于所述天线系统辐射，在设计所述金属外壳电子通讯产品时，通常须将所述天线系统外置、或者使所述天线系统不被金属所包围，比如在所述金属外壳电子通讯产品的金属后盖上开缝，以利于所述天线系统的辐射。但这种设计的所述天线系统的频段窄，效率低，且开缝设计限制了所述金属外壳电子通讯产品的外观美感。另外，相关技术的天线系统通常包括系统地单元，系统地单元上的馈点直接与金属框连接，且金属框还进一步与导电片连接，这样将导致导电片与金属框之间的连接稳定性不好，而且导电片与金属框直接接触时需要占用电子产品内部较大的空间。此外，相关技术的天线系统为单一的天线结构，辐射频段范围受限，从而限制了所述天线系统的性能。
因此，有必要提供一种新的天线系统解决上述问题。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种频段宽、效率高、外观美感度好且容易实现且连接稳定性好的天线系统。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种天线系统，包括系统地单元和环绕所述系统地单元延伸设置的充当天线辐射体的金属框，所述金属框与所述系统地单元之间间隔设置形成净空区，其特征在于，所述天线系统还包括相互间隔设置于所述系统地单元上的第一接地端、第二接地端、第三接地端、第一信号馈点、第二信号馈点和第一地馈点；所述第一接地端、第二接地端和所述第三接地端电连接所述金属框；
所述天线系统还包括第一导电片和第二导电片，所述第一导电片与所述第一信号馈点电连接且与所述金属框间隔设置形成耦合，使所述第一信号馈点、所述第一接地端、所述第二接地端、所述第一导电片以及所述金属框构成第一天线；
所述第二导电片分别与所述第二信号馈点及所述第一地馈点电连接且与所述金属框间隔设置形成耦合，以使所述第二信号馈点、第一地馈点、所述第三接地端、所述第二导电片以及所述金属框构成第二天线。
优选的，所述天线系统还包括串联于所述第一接地端与所述系统地单元之间和/或串联于所述第二接地端与所述系统地单元之间的用于调谐所述第一天线的谐振频率的至少一个第一匹配单元，所述第一接地端和/或所述第二接地端通过所述第一匹配单元接地。
优选的，所述天线系统还包括串联于所述第三接地端与所述系统地单元之间的用于调谐所述第二天线的谐振频率的第二匹配单元，所述第三接地端通过所述第二匹配单元接地。
优选的，所述第一匹配单元和所述第二匹配单元均包括贴片电容、电感或电阻。
优选的，所述天线系统还包括设置于所述系统地单元上并电连接于所述金属框的第四接地端和第五接地端；所述第四接地端与所述第五接地端位于所述第二接地端与所述第三接地端之间。
优选的，所述天线系统还包括充当辅助地单元的背壳，以及设置于所述系统地单元的靠近所述背壳一侧的第二地馈点和第三地馈点；所述第二地馈点和第三地馈点分别与所述背壳电连接。
优选的，所述天线系统还包括位于所述系统地单元的远离所述背壳一侧的中框，以及设置于所述系统地单元的远离所述背壳一侧的第四地馈点、第五地馈点和第六地馈点；所述第四地馈点、第五地馈点和第六地馈点分别与所述中框电连接。
优选的，所述金属框包括主体以及自所述主体延伸且彼此间隔设置的第一突出部、第二突出部和第三突出部；所述第一接地端位于所述第一突出部和所述系统地单元之间，所述第二接地端位于所述第二突出部与所述系统地单元之间，且所述第三接地端位于所述第三突出部和所述系统地单元之间。
优选的，所述第一导电片为FPC；所述第一导电片包括呈U型的第一导电部、呈U型的第二导电部及第三导电部；所述第一导电部搭设于所述突出部和所述第二突出部上且与所述第一突出部和所述第二突出部绝缘设置；所述第一导电部的开口端朝向所述第二导电部设置并与所述第二导电部连接；所述第二导电部的开口端朝向所述金属框设置；所述第三导电部由所述第二导电部向所述第一导电部的开口端延伸；所述第一信号馈点电连接于所述第二导电部。
优选的，所述第二导电片为FPC，所述第二导电片包括平行于所述金属框的第一导电臂和由所述第一导电臂向远离所述金属框延伸的第二导电臂；所述第一导电臂搭设于所述第三突出部上并与所述第三突出部绝缘设置，所述第二信号馈点和所述第一地馈点电连接于所述第二导电臂。
相较于现有技术，本发明的天线系统充分利用了金属金属框结构，通过导电片与所述金属框形成耦合而实现所述天线系统的带宽覆盖，从而使得所述天线系统全频段覆盖，有效的利用所述金属框辐射而实现辐射效率高；另外，所述导电片与所述金属框间隔不连接，以耦合形式实现辐射，有利于结构上的可实现性和连接稳定性，提高所述天线系统的辐射性能。
附图说明
图1为本发明天线系统背面视角的立体结构分解示意图；
图2为图1中A处的局部放大示意图；
图3为本发明天线系统正面视角的立体结构分解示意图；
图4为本发明天线系统的GPS/WiFi天线的无源回波损耗曲线图；
图5为本发明天线系统的GPS/WiFi天线效率曲线图；
图6为本发明天线系统的DIV天线的无源回波损耗曲线图；
图7为本发明天线系统的DIV天线效率曲线图；
图8为本发明天线系统的GPS/WiFi天线与DIV天线的隔离度的曲线图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
请同时参阅图1-3，其中，图1为本发明天线系统背面视角的立体结构分解示意图；图2为图1中A处的局部放大示意图；图3为本发明天线系统正面视角的立体结构分解示意图。本发明提供的天线系统100包括系统地单元1、环绕所述系统地单元1延伸设置的充当天线辐射体的金属框2、第一导电片3、第二导电片4、背壳5、中框6、第一匹配单元7和第二匹配单元8。所述金属框2与所述系统地单元1之间间隙设置以形成缝隙，该缝隙作为天线系统的净空区9。
如图1-2所示，所述天线系统包括设置于系统地单元1的背面上的且相互间隔设置的第一信号馈点11、第二信号馈点12、第一地馈点13、第二地馈点14和第三地馈点15。所述背壳5盖设于所述系统地单元1的背面一侧，充当辅助地单元，所述第二地馈点14和第三地馈点15与所述背壳5电连接，用于防止杂波生成而影响通讯信号。
如图3所示，所述天线系统还包括设置该系统地单元1的正面的且相互间隔设置第四地馈点16、第五地馈点17和第六地馈点18。所述中框6位于所述系统地单元1的正面一侧，所述第四地馈点16、所述第五地馈点17和所述第六地馈点18分别与所述中框6电连接，用于防止杂波生成而影响通讯信号。
需要说明的是，本实施方式中，所谓背面，即指所述系统地单元1靠近所述背壳5的一面，所谓正面即为所述系统地单元1远离所述背壳5的一面。
进一步如图1-2所示，所述金属框2包括主体2a、从所述主体部2a延伸的第一突出部2b、第二突出部2c，以及第三突出部2d，且所述主体2a还具有第一端部2e和第二端部2f。第一信号馈点11邻近第一端部2e设置，而第二信号馈点12和第一地馈点13邻近第二端部2f设置。
所述天线系统还包括依次相互间隔设置于所述系统地单元1并通过连接于所述金属框2实现接地的第一接地端21、第二接地端22、第三接地端23、第四接地端24及第五接地端25。即，所述第一接地端21、第二接地端22、第三接地端23、第四接地端24和第五接地端25用于实现金属框2的接地。其中，第二接地端22位于第一接地端21和第四接地端24之间；第五接地端25邻近第四接地端24设置，并位于第四接地端24和第三接地端23之间。另外，该第一接地端21还设置于第一突出部2b与系统地单元1之间，第二接地端22设置于第二突出部2c与系统地单元1之间，而第三接地端23则设置于第三突出部2d与系统地单元1之间。
所述第一导电片3与所述第一信号馈点11电连接且与所述金属框2间隔设置形成耦合。因此，第一信号馈点11、第一接地端21、第二接地端22、第一导电片3以及金属框2共同构成第一天线。该第一天线在本实施例中具体为GPS/WiFi天线，实现GPS/WiFi带宽覆盖。其中，金属框上位于第一端部2e与第四接地端24之间的部分用作该GPS/WiFi天线的辐射体。通过所述第一导电片3耦合方式的辐射回波损耗小，且效率高，如图4-5所示。其中，图4为本发明天线系统的GPS/WiFi无源回波损耗曲线图；图5为本发明天线系统的GPS/WiFi天线效率曲线图。
所述第二导电片4分别与所述第二信号馈点12及所述第一地馈点13电连接且与所述金属框2间隔设置形成耦合。因此，第二信号馈点12、第一地馈点13、第三接地端23、第二导电片4以及金属框2共同构成第二天线。该第二天线在本实施例中具体为DIV天线(分集天线)，实现DIV带宽覆盖。其中，金属框上位于第二端部2f与第五接地端25之间的部分用作该DIV天线的辐射体。通过上述耦合结构形式实现天线辐射，使得其辐射效率高，回波损耗小。如图6-7所示，其中，图6为本发明天线系统的DIV无源回波损耗曲线图；图7为本发明天线系统的DIV天线效率曲线图。
本实施方式中，具体的，所述第一导电片3和所述第二导电片4均为FPC，即各端子与所述FPC上的走线电连接，用于实现所述天线辐射体的信号流通。
具体的，所述第一导电片3包括呈U型的第一导电部31、呈U型的第二导电部32及第三导电部33；所述第一导电部31搭设于所述第一突出部2b和所述第二突出部2c上，且与所述金属框2的第一突出部2b和所述第二突出部2c绝缘设置。所述第一导电部31的开口端朝向所述第二导电部32设置并与所述第二导电部32连接。所述第二导电部32的开口端朝向所述金属框2设置；所述第三导电部33由所述第二导电部32向所述第一导电部31的开口端延伸；所述第一信号馈点11电连接于所述第二导电部32。在本实施例中，例如可在第一突出部2b和所述第二突出部2c与第一导电片3之间设置绝缘介质。
所述第二导电片4包括平行于所述金属框2的金属框2的第一导电臂41和由所述第一导电臂41向远离所述金属框2延伸的第二导电臂42，所述第一导电臂41搭设于所述第三突出部2d上并所述金属框2的第三突出部2d绝缘设置，所述第二信号馈点12和所述第一地馈点13电连接于所述第二导电臂42。在本实施例中，例如可在第三突出部2d与第二导电片4之间设置绝缘介质。
进一步如图1-2所示，所述第一接地端21与所述系统地单元1之间和/或所述第二接地端22与所述系统地单元1之间至少串联一所述第一匹配单元7，用于调谐第一天线(GPS/WiFi天线)的谐振频率，增加频宽。所述第一接地端21和/或所述第二接地端22通过所述第一匹配单元7接地。本实施方式中，所述第一接地端21与所述系统地单元1之间和/或所述第二接地端22与所述系统地单元1之间均串联一所述第一匹配单元7。
所述第三接地端23与所述系统地单元1之间串联一所述第二匹配单元8，用于调谐第二天线(DIV天线)的谐振频率，增加频宽。所述第三接地端23通过所述第二匹配单元8接地。
本实施方式中，所述第一匹配单元7为和所述第二匹配单元8均包括贴片电容，当然并不限于此。所述第一匹配单元7和所述第二匹配单元8还可为电感或电阻，用于调节所述天线系统100的频段，相配合调节，使得本发明的天线系统100可覆盖全频段范围。
进一步如图1所示，在本实施例中，由于设置所述第四接地端24和所述第五接地端25，可增加所述GPS/WiFi天线与所述DIV天线之间的隔离度，减少相互之间的影响。如图8所示，为本发明天线系统的GPS/WiFi与DIV隔离度的曲线图。通过设置第四接地端24和第五接地端25，使所述GPS/WiFi天线与分集之间的隔离度最差在-17dB左右。
所述净空区9用于形成耦合间隙，实现信号辐射。所述净空区9的尺寸影响所述天线系统100的频段范围，本实施方式中，所述净空区9的宽度均为7.5mm。
本发明的天线系统100，所述第一导电片3与所述第一信号馈点11电连接且与所述金属框2形成耦合，从而形成GPS/WiFi天线，其工作频段为1550-1620MHz，2400-2500MHz，5150-5850MHz。
所述第二导电片4分别与所述第二信号馈点12及所述第一地馈点13电连接且与所述金属框2形成耦合，从而形成DIV天线，其工作频段为1805-2690MHz。
上述结构设置使得所述天线系统100实现宽频覆盖，且两天线结构相互配合，使得收发效率更高。
以本发明天线系统100运用在金属框的手机为例作进一步说明：所述天线系统100装配到所述手机中时，手机的金属框即作为所述天线辐射体的所述金属框2；手机的PCB电路板即作为所述系统地单元1，手机背壳即为所述背壳5。各信号馈点、地馈点和各接地线路端连接于所述手机的金属框和PCB电路板，实现信号辐射。从而通过所述手机的金属框结构即可达到实现所述天线系统100的频段覆盖，且在所述金属框无需开断口，手机的整体美感度不受影响。
当然，本发明天线系统100并非限于用在手机上，也可以运用在笔记本电脑等电子通讯产品上，其原理都一样。
相较于现有技术，本发明的天线系统充分利用了金属框结构，通过导电片与所述金属框形成耦合而实现所述天线系统的带宽覆盖，从而使得所述天线系统频段覆盖，有效的利用所述金属框辐射而实现辐射效率高；另外，所述导电片与所述金属框间隔不连接，以耦合形式实现辐射，辐射效率高，回波损耗小，有利于结构上的可实现性和连接稳定性，提高所述天线系统的辐射性能。
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效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种天线系统，包括系统地单元和环绕所述系统地单元延伸设置的充当天线辐射体的金属框，所述金属框与所述系统地单元之间间隔设置形成净空区，其特征在于，所述天线系统还包括相互间隔设置于所述系统地单元上的第一接地端、第二接地端、第三接地端、第一信号馈点、第二信号馈点和第一地馈点；所述第一接地端、第二接地端和所述第三接地端电连接所述金属框；
所述天线系统还包括第一导电片和第二导电片，所述第一导电片与所述第一信号馈点电连接且与所述金属框间隔设置形成耦合，使所述第一信号馈点、所述第一接地端、所述第二接地端、所述第一导电片以及所述金属框构成第一天线；
所述第二导电片分别与所述第二信号馈点及所述第一地馈点电连接且与所述金属框间隔设置形成耦合，以使所述第二信号馈点、第一地馈点、所述第三接地端、所述第二导电片以及所述金属框构成第二天线。
2.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述天线系统还包括串联于所述第一接地端与所述系统地单元之间和/或串联于所述第二接地端与所述系统地单元之间的用于调谐所述第一天线的谐振频率的至少一个第一匹配单元，所述第一接地端和/或所述第二接地端通过所述第一匹配单元接地。
3.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述天线系统还包括串联于所述第三接地端与所述系统地单元之间的用于调谐所述第二天线的谐振频率的第二匹配单元，所述第三接地端通过所述第二匹配单元接地。
4.根据权利要求3所述的天线系统，其特征在于，所述第一匹配单元和所述第二匹配单元均包括贴片电容、电感或电阻。
5.根据权利要求4所述的天线系统，其特征在于，还包括设置于所述系统地单元上并电连接于所述金属框的第四接地端和第五接地端；所述第四接地端与所述第五接地端位于所述第二接地端与所述第三接地端之间。
6.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，还包括充当辅助地单元的背壳，以及设置于所述系统地单元的靠近所述背壳一侧的第二地馈点和第三地馈点；所述第二地馈点和第三地馈点分别与所述背壳电连接。
7.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，还包括位于所述系统地单元的远离所述背壳一侧的中框，以及设置于所述系统地单元的远离所述背壳一侧的第四地馈点、第五地馈点和第六地馈点；所述第四地馈点、第五地馈点和第六地馈点分别与所述中框电连接。
8.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述金属框包括主体以及自所述主体延伸且彼此间隔设置的第一突出部、第二突出部和第三突出部；所述第一接地端位于所述第一突出部和所述系统地单元之间，所述第二接地端位于所述第二突出部与所述系统地单元之间，且所述第三接地端位于所述第三突出部和所述系统地单元之间。
9.根据权利要求8所述的天线系统，其特征在于，所述第一导电片为FPC；所述第一导电片包括呈U型的第一导电部、呈U型的第二导电部及第三导电部；所述第一导电部搭设于所述突出部和所述第二突出部上且与所述第一突出部和所述第二突出部绝缘设置；所述第一导电部的开口端朝向所述第二导电部设置并与所述第二导电部连接；所述第二导电部的开口端朝向所述金属框设置；所述第三导电部由所述第二导电部向所述第一导电部的开口端延伸；所述第一信号馈点电连接于所述第二导电部。
10.根据权利要求8所述的天线系统，其特征在于，所述第二导电片为FPC，所述第二导电片包括平行于所述金属框的第一导电臂和由所述第一导电臂向远离所述金属框延伸的第二导电臂；所述第一导电臂搭设于所述第三突出部上并与所述第三突出部绝缘设置，所述第二信号馈点和所述第一地馈点电连接于所述第二导电臂。
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