一種天線及採用所述天線設計的移動通信終端的製作方法

2023-07-31 08:46:36 2

專利名稱：一種天線及採用所述天線設計的移動通信終端的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於無線通信系統技術領域，具體地說，是涉及一種天線的結構設計以及採用所述結構的天線設計的移動通信終端。
背景技術：
隨著移動通信技術的發展和普及，平板電腦逐漸成為一種深受消費者喜愛的通信終端類電子產品。相對於傳統的筆記本電腦，平板電腦具有移動性好、個性化強、便利性佳等優點。它將傳統電腦的辦公、娛樂功能與手機的通話、無線上網功能集成在一起，使人們的生活更加方便、快捷。目前市場上生產平板電腦的廠家有很多，研製出來的平板電腦在功能和樣式上也多種多樣，但是幾乎所有的平板電腦產品都會帶有藍牙和/或WiFi功能。WiFi即wireless fidelity的英文縮寫，在無線區域網的範疇是指「無線相容性認證」，同時也是一種無線聯網技術。目前，國內WiFi熱點越來越多，覆蓋範圍越來越廣，WiFi上網變得越來越方便。在享受便捷的同時，許多消費者也發現了平板電腦中存在的一些問題，例如使用藍牙傳輸文件距離近，而WiFi信號強度弱、上網速率比較慢等。究其原因我們發現，各個平板電腦生產廠家為了追求更好的外觀和手感，絕大多數的平板電腦都會採用金屬後蓋和邊框。金屬的大面積使用給產品中的天線設計帶來了很大的難度和極高的挑戰，由於無法消除金屬材料對天線的影響，所以導致平板電腦的無線接收性能下降，嚴重影響了用戶的體驗。基於此，如何提升藍牙和/或WiFi無線接收性能已經成為各個平板電腦及智慧型手機生產廠家急需解決的主要問題之一。
發明內容本實用新型的目的在於提供一種天線的結構設計，以減小天線受周邊金屬材料的影響，改善通信類電子產品的無線接收性能。為解決上述技術問題，本實用新型採用以下技術方案予以實現—種天線，所述天線為雙層走線，天線上用於連接電路板的兩個連接點分別為饋點和地點，在第一層走線上單獨走出一段地線，連接所述的地點；第二層走線形成饋線，與所述的饋點連通；兩層走線通過過孔接觸連通。對於第二層走線與饋點的連接可以採用兩種方式一種是，將所述第二層走線的一端直接連接到所述的饋點上，另一端通過過孔與第一層走線的地線相接觸。為了滿足天線的帶寬和轉換效率，所述第二層走線的長度應至少為天線所要接收的無線電信號波長的1/4。第二種是,在所述第一層走線上單獨走出一段饋線,連接在第二層走線與饋點之間。具體連接方式可以為將所述第二層走線的一端通過過孔與第一層走線的地線相接觸，另一端通過過孔與第一層走線中饋線的一端相接觸，第一層走線中饋線的另一端連接所述的饋點。優選的，所述第一層走線中的饋線與第二層走線的長度之和至少應為天線所要接收的無線電信號波長的1/4，以滿足天線的帶寬和轉換效率。進一步的，所述的饋點、地點最好與第一層走線同層。優選的，所述天線為藍牙天線或者WiFi天線，由FPC製成。基於上述天線結構，本實用新型還提供了一種採用所述天線設計的移動通信終端，包括電路板和天線，所述天線設計成雙層走線，天線上用於連接電路板的兩個連接點分別為饋點和地點，在第一層走線上單獨走出一段地線，連接所述的地點；第二層走線形成饋線，與所述的饋點連通；兩層走線通過過孔接觸連通。進一步的，所述移動通信終端的後蓋一部分為金屬材料，其餘部分為非金屬材料， 所述天線粘貼在非金屬材料後蓋的內側，天線的饋點和地點在所述後蓋裝配到位後分別與移動通信終端內部電路板的信號線和地線對應連通。優選的，所述移動通信終端可以是平板電腦或者手機等。與現有技術相比，本實用新型的優點和積極效果是本實用新型通過將天線設計成雙層走線的空間立體結構形式，並為天線提供一條專門的地線，作為天線的參考地，從而減小了天線周圍的金屬對該天線在接收和發射無線電信號時產生的幹擾影響，增大了無線電信號的傳輸距離和傳輸速率。將所述天線應用到移動通信終端的設計中，可以顯著提升移動通信終端的無線靈敏度，優化系統的接收和發射性能。結合附圖閱讀本實用新型實施方式的詳細描述後，本實用新型的其他特點和優點將變得更加清楚。

圖I是現有移動通信終端後蓋的一種實施例的結構示意圖；圖2是傳統天線的一種實施例的走線圖；圖3是本實用新型所提供的天線的一種實施例的走線圖；圖4是本實用新型所提供的天線的另一種實施例的走線圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行詳細地描述。在移動通信終端的設計中，無線靈敏度是一項很重要的指標，關係到通信的距離和信號的穩定性問題。要提高系統的無線靈敏度，天線的設計至關重要。在目前的很多移動通信終端的外觀設計中，生產廠家為了追求更加美觀的外部造型和手摸質感，往往需要採用金屬材料設計移動通信終端的邊框和後蓋等部位。大面積金屬材料的使用也使得終端內部天線的工作環境變得越來越差，給天線的接收和發射性能造成了嚴重的影響。以目前的平板電腦為例進行說明。目前的平板電腦很多都設計有金屬邊框I和部分為金屬材料的後蓋2，如圖I所示。圖I中，後蓋的A部分由金屬材料製成，其餘部分B由非金屬材料製成，比如塑料等非金屬材料。其中，金屬材料的後蓋A往往作為電池艙後蓋， 運行用戶拆裝以更換電池；而非金屬材料的後蓋B則往往固定裝配，一般不允許用戶拆卸，平板電腦的天線通常就布設在與非金屬材料的後蓋B相對應的位置處，例如布設在如圖I 所示的虛線框區域4內。在天線左右兩側的非金屬材料的後蓋B上還可以進一步設置音腔 3，以對外播放音頻信號。對於目前的平板電腦和手機等移動通信終端來說，其整機厚度往往追求越薄越好，通常要求限制在IOmm左右。這樣除去顯示屏、機殼和電路板的厚度後，天線到電路板的距離也只有3mm多。另外，天線周圍都是金屬材料，因此工作環境很差，給天線的設計帶來很大的難度。本實施例以2. 4GHz頻段的藍牙或者WiFi天線為例進行具體說明。由於天線周圍的金屬較多，因此天線走線很容易與周邊部分金屬在多個頻點形成諧振，從而影響天線在2. 4GHz頻點的接收和發射性能。以現有天線設計方案中性能相對較好的環形天線為例，其走線如圖2所示，在網絡分析儀上測試，該環形天線在2. 4-2. 84GHz 頻段內雖然其電壓駐波比可以達到2左右，但是由於受周圍金屬的影響，其實際測試效率很低，只有10%左右。為了改善天線的性能，減小其受周圍金屬環境的影響，本實施例提出了雙層走線的天線設計思想，如圖3、圖4所示，即採用兩層走線來形成所述的天線，並將天線的兩個連接點分別定義為饋點8和地點9，用於與移動通信終端內部電路板的信號線和地線對應連通(對於藍牙或者WiFi天線來說，應具體與電路板上的藍牙電路或者WiFi電路對應連接)， 以傳輸無線電信號。本實施例在天線的第一層走線(圖3、圖4中以實線表示第一層走線)上專門走出一段地線5，連接所述的地點9 ;將第二層走線(圖3、圖4中以虛線表示第二層走線)形成饋線6,並與所述的饋點8連通,兩層走線通過過孔10接觸連接，由此形成的藍牙/WiFi天線由於有了一條專門的地線，從而為天線提供了一個參考地，這樣就減小了周圍其他金屬對該天線產生的幹擾和影響，進而有利於提升移動通信終端的無線收發性能和穩定性。本實施例的天線可以採用電解銅材料製成，優選採用柔性電路板FPC製作而成。 對於第一層走線的地線5可以設計成多種形狀，例如如圖3所示的橫置U型或者如圖4所示的近似橫置Y型等，具體形狀可以根據移動通信終端內部為天線預留的空間大小、形狀以及測試效果綜合考量確定。作為所述天線的兩個連接點——饋點8和地點9，既可以與第一層走線同層，比如都設置在上表層；也可以與第二層走線同層，比如都設置在下表層。本實施例優選在上表面漏銅，形成所述的饋點8和地點9,如圖3、圖4所示。為了方便地點9 與不同形狀的地線5連接，可以走一段直的地線12連接在所述的地線5與地點9之間；對於位於下表層的饋線6則可以將其一端通過過孔10與位於上表層的地線5接觸連接，饋線 6的另一端則可以直接通過過孔或者採用焊接的方式與位於上表層的饋點8連接。由於理論上，當天線的長度與其所要接收的無線電信號的波長相當時，天線的發射和接收轉換效率最高，因此，天線的長度可以根據其所要發射和接收信號的頻率(通過發射和接收的無線電信號的中心頻率即可換算出對應的無線電信號的波長)來決定。但是實際上，在目前的手機和平板電腦等移動通信終端的天線環境中，由於受終端內部空間的限制，天線的長度要達到無線電信號的整個波長是基本不可能的，因此，本實施例優選將天線的饋線長度設計在天線所要接收的無線電信號波長的至少1/4，即將位於下表面的饋線6長度設計在所述天線所要接收的無線電信號波長的至少1/4，從而在滿足布設空間及天線帶寬要求的同時，能夠得到相對較高的轉換效率。對於2. 4GHz頻段的藍牙或者WiFi天線來說，所述饋線6 的長度可以設計在31. 2mm左右，以獲取相對較高的發射和接收轉換效率。當然，也可以在第一層走線中專門走一段饋線7,如圖3、圖4所示,連接在饋點8 與第二層的饋線6之間，具體可採用過孔實現兩層饋線的連通，即將第二層饋線6的一端通過過孔10與第一層走線的地線5接觸連接，饋線6的另一端通過過孔11與第一層走線的饋線7接觸連接，然後通過第一層走線的饋線7連接所述的饋點8。採用這種天線設計方式時，為了在滿足有限的天線布設空間的前提下，獲得相對較高的發射和接收轉換效率，優選將第二層的饋線6和第一層走線的饋線7的總長度設置在天線所要接收的無線電信號波長的至少1/4。對於2. 4GHz頻段的藍牙或者WiFi天線來說，優選將兩段饋線6、7的總長度設計在31. 2mm左右，以使形成的天線能夠獲取相對較高的轉換效率。為了使饋線6和饋線7的總長度在移動通信終端預留的天線布設空間範圍內滿足設計要求，可以將饋線6設計成直線形或者迂迴曲線形等，具體形狀可以根據移動通信終端的實際布設情況合理設計確定，本實施例並不僅限於以上舉例。將使用上述雙層走線設計的立體結構形式的天線布設在平板電腦產品中，比如粘貼在非金屬材料的後蓋B的內側，例如圖I所示的虛線框區域4內，並使天線的兩個連接點——饋點8和地點9在後蓋B裝配到機殼上後，剛好能夠與電路板上的信號線和地線接觸連通，從而實現平板電腦對無線電信號的接收和發射，完成通信任務。將本實施例所設計的採用立體走線結構的天線在網絡分析儀上進行測試，天線的駐波比在2. 4-2. 84GHz頻段內可以達到2左右，效率也能夠達到40%以上，相比傳統單層走線結構的天線來說，本實施例的天線受周圍金屬的影響明顯減小，無線性能明顯改善。將本實施例所提出的採用雙層走線結構形式設計的藍牙/WiFi天線與傳統採用單層環形走線結構形式設計的藍牙/WiFi天線進行測試比較，其結果可參見下表所示
天線類型通過藍牙聽音樂的距離同一位置同一熱點的WiFi信號強度同一位置同一熱點的WiFi上網速率單層環形天線30米左右-85dBm左右2-5Mbps雙層走線天線50-60 米-79dBm左右IlMbps由上表的測試結果可以清楚地看出使用雙層走線結構形式的天線的平板電腦， 在通過藍牙聽音樂時，最遠距離能夠達到50米以上，而使用傳統的單層環形天線的平板電腦，通過藍牙聽音樂的最遠距離只有30米左右。在WiFi性能上，使用同一個熱點，將平板電腦放在同樣的位置進行測試，使用雙層走線天線的平板電腦搜索到該熱點的信號強度在-79dBm左右，上網速率能達到IlMbps以上；而使用單層環形天線的平板電腦搜到的信號強度只有_85dBm，上網速率最多只有5Mbps。通過實際測試清楚的說明，本實施例所提出的雙層走線結構的天線受周圍金屬的影響更小，性能要遠遠好於傳統單層走線方案設計的天線。當然，除了藍牙或者WiFi天線可以採用上述的雙層走線結構設計方式外，對於用於連結移動通信網絡的移動通信天線來說同樣適用。這種結構的天線不僅可以設計在平板電腦產品中，同樣也可以設計在智慧型手機等其他移動通信設備中，以提高設備的無線性能。應當指出的是，以上所述僅是本實用新型的一種優選實施方式，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種天線，其特徵在於所述天線為雙層走線，天線上用於連接電路板的兩個連接點分別為饋點和地點，在第一層走線上單獨走出一段地線，連接所述的地點；第二層走線形成饋線，與所述的饋點連通；兩層走線通過過孔接觸連通。
2.根據權利要求I所述的天線，其特徵在於所述第二層走線的一端連接所述的饋點， 另一端通過過孔與第一層走線的地線相接觸。
3.根據權利要求2所述的天線，其特徵在於所述第二層走線的長度至少為天線所要接收的無線電信號波長的1/4。
4.根據權利要求I所述的天線，其特徵在於在所述第一層走線上單獨走出一段饋線， 連接在第二層走線與饋點之間。
5.根據權利要求4所述的天線，其特徵在於所述第二層走線的一端通過過孔與第一層走線的地線相接觸，另一端通過過孔與第一層走線中饋線的一端相接觸，第一層走線中饋線的另一端連接所述的饋點。
6.根據權利要求5所述的天線,其特徵在於所述第一層走線中的饋線與第二層走線的長度之和至少為天線所要接收的無線電信號波長的1/4。
7.根據權利要求I至6中任一項所述的天線，其特徵在於所述的饋點、地點與第一層走線同層。
8.根據權利要求I至6中任一項所述的天線，其特徵在於所述天線為藍牙天線或者 WiFi天線，由FPC製成。
9.一種移動通信終端，其特徵在於設置有如權利要求I至8中任一項權利要求所述的天線。
10.根據權利要求9所述的移動通信終端，其特徵在於所述移動通信終端的後蓋一部分為金屬材料，其餘部分為非金屬材料，所述天線粘貼在非金屬材料後蓋的內側，天線的饋點和地點在所述後蓋裝配到位後分別與移動通信終端內部電路板的信號線和地線對應連通。
專利摘要本實用新型公開了一種天線及採用所述天線設計的移動通信終端，所述天線為雙層走線，天線上用於連接電路板的兩個連接點分別為饋點和地點，在第一層走線上單獨走出一段地線，連接所述的地點；第二層走線形成饋線，與所述的饋點連通；兩層走線通過過孔接觸連通。本實用新型通過將天線設計成雙層走線的空間立體結構形式，並為天線提供一條專門的地線，作為天線的參考地，從而減小了天線周圍的金屬對該天線在接收和發射無線電信號時產生的幹擾影響，增大了無線電信號的傳輸距離和傳輸速率。將所述天線應用到移動通信終端的設計中，可以顯著提升移動通信終端的無線靈敏度，優化系統的接收和發射性能。
文檔編號H01Q1/36GK202352826SQ201120410488
公開日2012年7月25日 申請日期2011年10月25日 優先權日2011年10月25日
發明者張波, 王國濤, 褚宏資, 高一倫 申請人:青島海信移動通信技術股份有限公司