[发明专利]一种基于金属背盖的手机天线结构

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，更具体地，涉及一种基于金属背盖的手机天线结构。

背景技术

近年来，无线技术发展迅猛，尤其是4G网络的普及，手机已经成为了人们最重要的智能终端设备。由于金属的质感、耐磨性以及更牢固的结构，在手机外观方面，市场越来越青睐金属材质的使用，从而使得各大手机厂家争相使用金属背盖作为手机的外壳来增强外观表现力。目前市面上火热的机型，大都采用三段式和五段式金属外壳作为其手机外壳形式，例如苹果的IPHONE6/IPHONE6S、华为的MateS、酷派的锋尚Max。不幸的是，正是金属材质对电磁波有屏蔽辐射的特性，对于手机射频工程师而言，金属背盖给手机的天线设计带来了艰巨的挑战。

目前，现有的金属背盖手机天线设计方案大多有Monopole、PIFA、Loop等形式，但这些方案都需要在手机的金属背盖开设多条平行的缝隙，通过使用切分出来的金属背盖的一部分作为天线辐射体，从而达到手机通讯频段要求。然而，这种在金属背盖上增加平行缝隙的设计，不仅破坏了金属边框的美观和触感，典型的例子是IPHONE系列的白条成为了大家吐槽的对象，而且天线的辐射性能也不太理想。因此，在保持金属背盖的美观性基础上设计天线方案成为研究价值极高的方向。

发明内容

本发明提供了一种基于金属背盖的手机天线结构，该结构使用耦合馈电方式或直接馈电方式，充分利用金属背盖与金属边框之间的缝隙进行辐射。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

一种基于金属背盖的手机天线结构，包括金属背盖、金属边框、天线部件和PCB板；所述PCB板设置在金属背盖上；所述金属边框包括底部边框、顶部边框、左侧边框和右侧边框，其中左侧边框、右侧边框分别设置在金属背盖的左右两侧，左侧边框、右侧边框与金属背盖连接；底部边框、顶部边框分别设置于金属背盖底部、顶部的上方，底部边框、顶部边框与金属背盖之间留有间隙，底部边框、顶部边框分别通过一非导电连接件与金属背盖连接；所述天线部件的结构为以下两种方案之一：

A.所述天线部件包括馈电点、馈电线和耦合片，其中馈电点设置于PCB板上，馈电点通过馈电线与耦合片电连接，耦合片设置于与顶部边框连接的非导电连接件上，耦合片与顶部边框之间留有间隙，耦合片将非导电连接件分为长度相对较长的第一缝隙段和长度相对较短的第二缝隙段；

B.所述天线部件包括馈电点、馈电线和连接部件，其中馈电点设置于PCB板上，馈电点通过馈电线与连接部件的一端连接，连接部件设置于与顶部边框连接的非导电连接件上，连接部件的另一端与顶部边框连接，连接部件将非导电连接件分为长度相对较长的第一缝隙段和长度相对较短的第二缝隙段。

上述方案中，天线部件采用方案A时，天线部件采用耦合馈电方式，其工作原理如下：

馈电点接收信号后，信号将通过馈电线传输至耦合片进行激励，将信号通过第一缝隙段、第二缝隙段辐射出去。其中第一缝隙段主要用于形成低频谐振，第二缝隙段主要用于形成高频谐振。

天线部件采用方案B时，天线部件采用直接馈电方式，其工作原理如下：

馈电点接收信号后，信号将通过馈电线传输至连接部件进行激励，将信号通过第一缝隙段、第二缝隙段辐射出去。其中第一缝隙段主要用于形成低频谐振，第二缝隙段主要用于形成高频谐振。

需要说明的是，顶部边框与金属背盖之间的缝隙宽度和两侧开缝的位置可以根据手机尺寸和内部环境的不同而改变以优化天线的性能。

优选地，所述连接部件为顶针或弹脚。

优选地，所述第一缝隙段上设置有接地片，接地片与顶部边框、金属背盖电连接。设置接地片，用于调节第一缝隙段的长度，从而实现低频谐振的优化，拓展低频的带宽，用户在具体实施的时候，可以依据具体案例情况来进行接地片的设置，根据需要达到的低频谐振情况，确定接地片的设置位置。

优选地，所述PCB板上设置有匹配电路，所述匹配电路包括第一电容和第一开关器件，第一电容通过第一开关器件与馈电点电连接；所述第一开关器件的输出阻抗值可为感性或容性。在馈电点处设置匹配电路，通过并联第一开关器件，选取第一开关器件的输出阻抗为感性，感值范围2.7~56nH，实现低频的切换，达到低频段覆盖698-960MHz的效果，进一步拓宽低频的带宽。其中第一电容的容值为0.3~4.7pF。