本發(fā)明涉及天線技術，尤其涉及一種基于金屬后殼的寬頻帶天線。

背景技術：

近來，一部分手機廠商推出了金屬邊框及全金屬手機，其中全金屬一體化手機因其美觀、時尚、大方，備受消費者青睞，如：HTC one，P8，iphone6等。全金屬一體化手機也已是高端旗艦機的代名詞，這類設計為了使金屬后殼具有輻射功能，通常是對其進行開縫處理，像HTC M9金屬后殼的頂端和底部各開了一條縫隙，將頂部與底部的金屬后殼直接作為天線輻射體。同時，在頂部金屬后殼的內(nèi)部還嵌有天線支節(jié)，通過優(yōu)化各饋點位置及調(diào)諧電路來實現(xiàn)天線指標性能，這就需要主板預留足夠的空間，同時調(diào)試復雜，特別是在空間環(huán)境有限的情況下，給天線設計帶來巨大的挑戰(zhàn)。

現(xiàn)有的全金屬一體化手機通過在金屬后殼開槽實現(xiàn)天線，但開槽過多影響美觀，為了覆蓋第四代(4G，4^th Generation)寬頻帶，還引入額外的調(diào)諧開關、天線支架、相關電氣連接件，這些勢必占用了較多的空間，同時也增加了設計成本及復雜度；另外，目前一些運營商項目都開始要求支持載波聚合(CA，Carrier Aggregation)，一般要求天線高低頻同時兼顧(低頻700-960MHz，高頻1710-2690MHz)，而現(xiàn)有技術在利用金屬后殼做天線輻射單元時，即使引入調(diào)諧電路，也很難同時兼顧高低頻，這就會導致天線性能指標達不到項目要求。

技術實現(xiàn)要素：

為解決上述技術問題，本發(fā)明實施例提供了一種基于金屬后殼的寬頻帶天線。

本發(fā)明實施例提供的基于金屬后殼的寬頻帶天線包括：

主板(PCB，Printed Circuit Board)；

金屬后殼，所述金屬后殼上設置有兩條縫隙，所述兩條縫隙將所述金屬后殼隔開為三部分，所述金屬后殼的其中一部分作為天線輻射單元；

金屬塊，所述金屬塊連接所述縫隙；

接地元件，所述接地元件與所述金屬后殼連接；

饋電點，所述饋電點對所述天線輻射單元饋電；

凈空區(qū)，所述凈空區(qū)將所述PCB板與所述天線輻射單元隔開。

本發(fā)明實施例中，所述PCB板包括介質(zhì)基板及表面鋪銅區(qū)金屬地。

本發(fā)明實施例中，所述金屬后殼上設置有兩條縫隙，所述兩條縫隙將所述金屬后殼隔開為三部分，所述金屬后殼的其中一部分作為天線輻射單元，為：

所述金屬后殼被上下對稱等寬的兩條縫隙隔開，分成為以下三部分：底部金屬后殼、中部金屬后殼、頂部金屬后殼；

其中，所述底部金屬后殼作為天線輻射單元，所述天線輻射單元位于所述PCB板的凈空區(qū)上方。

本發(fā)明實施例中，所述接地元件連接所述中部金屬后殼與所述PCB板的金屬地。

本發(fā)明實施例中，所述上下對稱等寬的兩條縫隙的寬度的范圍為1mm至2mm，所述縫隙內(nèi)通過注塑將三部分金屬后殼連接。

本發(fā)明實施例中，所述金屬塊位于所述金屬后殼的內(nèi)壁，所述金屬塊連接所述縫隙，從而使得所述底部金屬后殼與所述中部金屬后殼導通。

本發(fā)明實施例中，所述饋電點對所述天線輻射單元饋電，為：

信號通過所述饋電點對所述底部金屬后殼饋電，使得所述底部金屬后殼形成天線輻射單元。

本發(fā)明實施例中，所述底部金屬后殼通過所述金屬塊與所述中部金屬后殼導通而接地。

本發(fā)明實施例中，所述底部金屬后殼的下方設置有通用串行總線(USB，Universal Serial Bus)、揚聲器；其中，所述的USB位于所述底部金屬后殼下方 的中間位置，同時與所述PCB板的金屬地相連；所述揚聲器懸空不接地，位于所述USB的右側。

本發(fā)明實施例中，所述饋電點和所述金屬塊均位于所述USB的同側。

本發(fā)明實施例的技術方案中，完全基于金屬后殼的天線設計形式，不需要額外的天線支節(jié)或調(diào)諧電路，占用空間較小，同時節(jié)省了成本，設計簡單易行；利用底部金屬后殼構成天線輻射單元，很好地兼顧高低頻段，實現(xiàn)了低頻帶寬為700-960MHz，高頻帶寬為1710-2690MHz的工作頻段，拓寬了頻帶寬度，并且高低頻具有較好的隔離度，滿足了無線終端的4G多頻段使用要求，可以廣泛適應于金屬后殼的4G終端中。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的基于金屬后殼的寬頻帶天線的整體模型示意圖；

圖2為天線回波損耗曲線隨參數(shù)b的變化(a＝3mm)示意圖一；

圖3為天線回波損耗曲線隨參數(shù)b的變化(a＝6mm)示意圖二；

圖4為天線回波損耗曲線隨參數(shù)d的變化(a＝3mm，b＝28mm)示意圖；

圖5為引入有匹配電路后所述天線的回波損耗曲線圖。

具體實施方式

為了能夠更加詳盡地了解本發(fā)明實施例的特點與技術內(nèi)容，下面結合附圖對本發(fā)明實施例的實現(xiàn)進行詳細闡述，所附附圖僅供參考說明之用，并非用來限定本發(fā)明實施例。

本發(fā)明實施例提供的基于金屬后殼的寬頻帶天線包括：

PCB板；

金屬后殼，所述金屬后殼上設置有兩條縫隙，所述兩條縫隙將所述金屬后殼隔開為三部分，所述金屬后殼的其中一部分作為天線輻射單元；

金屬塊，所述金屬塊連接所述縫隙；

接地元件，所述接地元件與所述金屬后殼連接；

饋電點，所述饋電點對所述天線輻射單元饋電；

凈空區(qū)，所述凈空區(qū)將所述PCB板與所述天線輻射單元隔開。

所述PCB板包括介質(zhì)基板及表面鋪銅區(qū)金屬地。

所述金屬后殼上設置有兩條縫隙，所述兩條縫隙將所述金屬后殼隔開為三部分，所述金屬后殼的其中一部分作為天線輻射單元，為：

所述金屬后殼被上下對稱等寬的兩條縫隙隔開，分成為以下三部分：底部金屬后殼、中部金屬后殼、頂部金屬后殼；

其中，所述底部金屬后殼作為天線輻射單元，所述天線輻射單元位于所述PCB板的凈空區(qū)上方。

所述接地元件連接所述中部金屬后殼與所述PCB板的金屬地。

所述上下對稱等寬的兩條縫隙的寬度的范圍為1mm至2mm，所述縫隙內(nèi)通過注塑將三部分金屬后殼連接。

所述金屬塊位于所述金屬后殼的內(nèi)壁，所述金屬塊連接所述縫隙，從而使得所述底部金屬后殼與所述中部金屬后殼導通。

所述饋電點對所述天線輻射單元饋電，為：

信號通過所述饋電點對所述底部金屬后殼饋電，使得所述底部金屬后殼形成天線輻射單元。

所述底部金屬后殼通過所述金屬塊與所述中部金屬后殼導通而接地。

所述底部金屬后殼的下方設置有USB、揚聲器；其中，所述的USB位于所述底部金屬后殼下方的中間位置，同時與所述PCB板的金屬地相連；所述揚聲器懸空不接地，位于所述USB的右側。

所述饋電點和所述金屬塊均位于所述USB的同側。

下面結合具體實施例對本發(fā)明的基于金屬后殼的寬頻帶天線再做進一步詳細描述。

圖1為本發(fā)明實施例的基于金屬后殼的寬頻帶天線的整體模型示意圖。本示例中的天線應用在手機中，當然，本領域技術人員應當理解，本發(fā)明實施例的基于金屬后殼的寬頻帶天線還可以應用在其他類型的終端中，例如平板電腦 等。

圖1中，天線包括：PCB板1、金屬后殼2；金屬后殼2上設置有一對對稱的第一縫隙31、第二縫隙32，被縫隙31隔開的底部金屬后殼21作為天線輻射單元使用。金屬后殼的其他兩部分為中部金屬后殼22和頂部金屬后殼23；所述天線還包括連接第一縫隙31的金屬塊4，三個接地元件分別為第一接地元件51、第二接地元件52、第三接地元件53，饋電點5，天線的凈空區(qū)6，、USB7和揚聲器8。

具體實現(xiàn)時，所述金屬后殼2的外圍尺寸為150mm×75mm×6.8mm，其中，金屬后殼2的厚度為0.75mm；所述PCB板1包括介質(zhì)基板11及表面覆銅區(qū)金屬地12，所述天線輻射單元即為底部金屬后殼21，位于PCB板1的凈空區(qū)6上方；所述的底部金屬后殼21與頂部金屬后殼23的外圍尺寸均為75mm×8mm×6.8mm；所述第一接地元件51、第二接地元件52、第三接地元件53將中部金屬后殼22與PCB板1的地相連，其中第二接地元件52位于中部金屬后殼22的中間位置，第一接地元件51、第三接地元件53分別位于中部金屬后殼22的兩側；三個接地元件可以采用金屬彈片實現(xiàn)；所述兩個上下對稱的第一縫隙31、第二縫隙32的寬度的范圍為1mm至2mm，在一實施方式中，第一縫隙31、第二縫隙32的寬度均為1.5mm，其中第一縫隙31通過位于金屬后殼2內(nèi)壁的金屬塊4連接，所述的第一縫隙31、第二縫隙32采用模內(nèi)注塑方式，使金屬后殼2形成一個整體，金屬塊4在第一縫隙31中的位置由參數(shù)d(見圖1)所決定；底部金屬后殼21通過金屬塊4與中部金屬后殼22導通接地，其下方分布有USB 7以及揚聲器8，天線的饋電形式是對底部金屬后殼21進行直接饋電，其中天線的饋電點5在底部金屬后殼21中的位置由參數(shù)a(見圖1)和參數(shù)b(見圖1)所決定。

對于手機的全金屬天線設計來說，機身尺寸預先固定后，實際上天線的尺寸也就隨之固定，本發(fā)明實施例所述的天線僅利用底部金屬后殼21作為天線輻射單元，其尺寸也已固定(75mm×8mm×6.8mm)，同時其下方只有一個信號饋電點5，如何在這種情況下，獲得足夠寬的天線帶寬是本發(fā)明實施例的關鍵， 主要通過優(yōu)化信號饋電點5及金屬塊4的位置來調(diào)節(jié)天線性能，最終確定滿足天線帶寬的最佳位置，接下來進一步詳述天線的設計過程。

首先，固定連接第一縫隙31的金屬塊4位置，這里取d＝23mm，優(yōu)化調(diào)諧天線饋電點5的位置參數(shù)b。

圖2為天線回波損耗曲線隨參數(shù)b的變化(a＝3mm)示意圖一，圖3為天線回波損耗曲線隨參數(shù)b的變化(a＝6mm)示意圖二，通過觀察圖2、圖3中曲線的變化情況，可以很容易發(fā)現(xiàn)：對于參數(shù)a不同的取值，當參數(shù)b＝28mm，a＝3mm時，所述天線在低頻及高頻均可以得到較好的帶寬。

圖4為天線回波損耗曲線隨參數(shù)d的變化(a＝3mm，b＝28mm)示意圖，如圖4所示，在a、b取值固定的情況下(a＝3mm，b＝28mm)，當參數(shù)d增大時，所述天線在高低頻帶內(nèi)諧振會加深，回波損耗變小，但是帶寬均變窄，當參數(shù)d減小時，所述天線在低頻相對帶寬變寬，但高頻相對帶寬變窄，所以綜上，當參數(shù)d＝23mm時，所述天線在低頻/高頻可以同時獲得較好的帶寬和諧振。此時饋電點5以及金屬塊4的位置可以認為是本發(fā)明實施例所述天線的最佳位置。

另外，通過也可適當調(diào)節(jié)接地元件的位置也可以進一步優(yōu)化天線的性能，如：移動第一接地元件51、第三接地元件53的位置還可以微調(diào)天線高、低頻諧振和帶寬，其中對高頻影響相對較大。

最終，a、b、d的最佳位置參數(shù)分別為3mm，28mm，23mm，圖5給出了引入有匹配電路后所述天線的回波損耗曲線圖，其中匹配電路采用L型匹配形式。從圖中可以看到天線具有兩個諧振頻段，可以很好地覆蓋產(chǎn)期演進(LTE，Long Term Evolution)工作頻段(700-960MHz、1710-2690MHz)，且頻段帶內(nèi)回波損耗小于-5dB，滿足了移動通信中4G手機天線的技術要求；其中天線的低頻部分主要由整個底部金屬后殼21作為天線輻射單元產(chǎn)生，而高頻部分主要由低頻倍頻以及底部金屬后殼21的短支節(jié)單元貢獻。另外，相比現(xiàn)有其他金屬后殼手機天線實現(xiàn)形式，本發(fā)明實施例提出的方案具有設計簡單易行、無需額外的開關電路調(diào)諧、實現(xiàn)成本低，同時天線帶寬較寬等優(yōu)點，可以很好地應用 于當前全金屬手機天線的設計當中。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化，如，接地點的個數(shù)還可以是兩個或四個等，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。