一种天线结构及其终端

技术领域

本发明涉及天线领域，尤其涉及的是一种天线结构及其终端。

背景技术

天线是一种变换器，它把传输线上传播的导行波变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波，或者进行相反的变换。因此，天线是实现手机等通信终端通信功能的重要器件之一。在手机等通信终端中，天线辐射性能受其净空区以及天线周边金属的影响。

随着5G技术的普及以及载波聚合(Carrier aggregation，简称：CA)技术在手机的广泛应用，更有中频和高频端的MIMO(2*2,4*4)硬性要求，导致手机天线数量越来越多，且支持通信模式和频段越来越广泛。随着天线的增多，随之面临的问题就是留给天线的空间和净空越来越小。因此在手机项目的前期如何对多天线有效的布局是决定5G手机性能的关键。

EN-DC(E-UTRA-NR Dual Connectivity,中文简称：4G-5G双连接)是目前最常用的5G技术，简而言之，就是手机在使用5G系统的时候，5G系统需要借助4G系统为用户提供服务，满足用户的业务需求。对于天线而言就是使用EN-DC时需要分别有一个4G天线和5G天线同时都在工作状态。

因此针对5G手机项目的前期评估，不同的EN-DC组合是天线工程师评估天线可行性需要考虑的一个重要因素。尤其是部分欧美的运营商的EN-DC组合支持低频(600～960MHz)与低频的组合。一般的手机含有低频的天线有两根，即主天线(多位于手机底部)和分集天线(多位于手机顶部)，而分集天线只有接收功能，意味着分集天线不能运用到EN-DC功能上去。那么显而易见的问题来了，需要支持EN-DC的低频与低频的组合势必需要增加一个低频天线。众所周知，频率越低，天线占用的空间就越大。如何通过合理的布局来增加一个低频天线，仍是天线工程师需要解决的一个重要难题。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种天线结构及其终端，旨在解决现有技术中终端天线占用内部空间大的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种天线结构，所述天线结构包括：

金属体，所述金属体的第一侧边设置有第一通孔，以形成环形天线；

天线板，所述天线板与所述第一通孔的边缘馈电连接。

进一步的，所述天线结构还包括：

第一天线，所述第一天线与所述天线板馈电连接。

进一步的，所述天线结构还包括：

第二天线，所述第二天线设置于所述金属中框；所述第二天线和所述第一天线形成耦合谐振。

进一步的，所述耦合谐振的频率高于所述环形天线的频率。

进一步的，所述第一天线包括：

第一横部，所述第一横部与所述天线板馈电连接；

第一纵部，所述第一纵部设置于所述第一横部，所述第一纵部向远离所述第一通孔的方向延伸设置；

所述第二天线包括：

第二横部，所述第二横部平行于所述第一横部；

第二纵部，所述第二纵部设置于所述第二横部，所述第二纵部平行于所述第一横部。

进一步的，所述金属体的第一侧边设置有第二通孔，所述第二通孔与所述第一通孔连通，所述第二通孔、所述天线板均位于所述第一通孔的同一侧；

所述金属体的第一侧边设置有第一缺口，所述第一缺口一端与所述第二通孔连通，另一端与所述金属体外连通。

进一步的，所述金属体的第二侧边设置有第二缺口，所述第一侧边与所述第二侧边相邻。

进一步的，所述第二天线连接在所述第一缺口远离所述第一通孔一侧的边缘。

进一步的，所述金属体包括：

框体；

板体，所述板体与所述框体连接，所述第一通孔和所述第二通孔均设置于所述板体上。

第二方面，本发明提供了一种智能终端，该终端包括如上述第一方面中任意一种天线结构。

有益效果：本发明提供了一种天线结构及其终端，该天线结构包括：金属体，所述金属体的第一侧边设置有第一通孔，以形成环形天线；天线板，所述天线板与所述第一通孔的边缘馈电连接。本发明通过在金属体的第一侧边设置有第一通孔，形成了环形天线。由于该金属体位于智能终端上，节省了手机内部空间。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本申请实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，这些附图示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于说明本申请的技术方案。

图1是本发明实施例提供的一种天线结构的第一结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种天线结构的第二结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种天线结构中天线板的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种天线结构中馈电结构的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种天线结构中天线板与馈电结构的连接示意图；

图6是图5中A处的局部放大图；

图7是本发明实施例提供的一种天线结构中第二天线与侧弹片的第一结构示意图；

图8是本发明实施例提供的一种天线结构中第二天线与侧弹片的第二结构示意图；

图9是本发明实施例提供的一种天线结构的第三结构示意图。

1智能终端；2金属体；3电池；4天线板；30接地结构；41第一天线；42馈电结构；51第二天线；52侧弹片；10第一缺口；20第二缺口；21框体；22板体；211第一侧边；212第二侧边；221第一通孔；222第二通孔；411第一横部；412第一纵部；511第二横部；512第二纵部；420基部；430弹性部；431弹性接触臂；432弹性结构；440挡板；450支撑部。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。

一方面，随着5G技术的普及以及载波聚合(Carrier aggregation，简称：CA)技术在手机的广泛应用，对信号传输效率的要求越来越高，而手机里的天线是保证信号强度的关键，例如各大厂商重点推进的4x4 MIMO，就是四个发射通道发送数据，然后使用四个接收通道接收并解析处理这些数据。在传统的LTE网络里，基站采用的是2根天线，与传统的LTE手机共同构成了2X2 MIMO。而4根天线的基站，与4根天线的LTE手机相互配合，能够组成4X4MIMO。虽然通过MIMO天线布局使得手机的传输效率越来越快，但是也导致手机天线数量越来越多，且支持通信模式和频段越来越广泛。随着天线的增多，随之面临的问题就是留给天线的空间和净空越来越小。而随着消费者追求越来越轻薄的手机外观，因此，手机对内部的空间利用及其关键，如何运用较小的空间设计出多根天线来节省手机内部空间显得尤为重要。

另一方面，EN-DC(E-UTRA-NR Dual Connectivity,中文简称：4G-5G双连接)是目前最常用的5G技术，对于天线而言就是使用EN-DC时需要分别有一个4G天线和5G天线同时都在工作状态。而一般的手机含有低频的天线有两根，即主天线(多位于手机底部)和分集天线(多位于手机顶部)，而分集天线只有接收功能，意味着分集天线不能运用到EN-DC功能上去。那么显而易见的问题来了，需要支持EN-DC的低频与低频的组合势必需要增加一个低频天线。

基于此，本申请实施例提供了一种天线结构，如图1～图9所示，该天线结构包括：

所述金属体2，所述所述金属体2的第一侧边211设置有第一通孔221，以形成环形天线；天线板4，所述天线板4与所述第一通孔221的边缘馈电连接。

具体的，该天线结构应用于所述智能终端1上，所述智能终端1可为计算设备诸如膝上型计算机、包含嵌入式计算机的计算机监视器、平板电脑、蜂窝电话、媒体播放器、或其他手持式或便携式所述智能终端1、较小的所述智能终端1(诸如腕表设备、挂式设备、耳机或听筒设备、被嵌入在眼镜中的设备或者佩戴在用户的头部上的其他所述智能终端1，或其他可佩戴式或微型设备)、电视机、不包含嵌入式计算机的计算机显示器、游戏设备、导航设备、嵌入式系统(诸如其中具有显示器的电子设备被安装在信息亭或汽车中的系统)、实现这些所述智能终端1中中的两个或更多个设备的功能的终端、或其他所述智能终端1。在图1的示例性配置中，所述智能终端1是便携式设备，诸如蜂窝电话、媒体播放器、平板电脑、或者其他便携式计算设备。需要说明的是，图1仅为示例性的举例。

所述智能终端1可以采用多种通信技术进行通信，比如所述智能终端1可以采用蓝牙通信技术、全球定位系统通信技术、无线保真通信技术、全球移动通讯系统通信技术、宽频码分多址通信技术、5G通信技术、SUB-6G通信技术以及未来其他通信技术中的一种或多种进行通信。

随着通讯技术的发展，在所述智能终端1中，一般还存在着多根MIMO天线，以及低频的主天线和低频的分集天线等多种天线，用以实现所述智能终端1的多种通信功能。

所述金属体2用于形成所述智能终端1的外部轮廓，所述金属体2可以为规则形状，如长方体结构、矩形结构，也可以为不规则形状。所述金属体2可以一体成形或者由多结构组合而成。所述金属体2可以由不锈钢、铝等导电性良好的金属材料形成。所述金属体2可以包括多个侧边，如四个侧边。所述金属体2内用于放置所述智能终端1的电路板、电池3、显示屏等组件(图中未示出)。

在一种实施方式中，在所述金属体2的第一侧边211上设置有第一通孔221，所述第一侧边211多为所述智能终端1的长边，所述第一通孔221的形状可以一般为长条形。天线板4与所述金属体2第一通孔221的边缘馈电连接，具体的，所述天线板4用于放置馈电结构42，通过所述馈电结构42以实现射频信号从主板引入到所述金属体2的第一通孔221的边缘，所述馈电结构42与所述金属体2的底部电连接引到接地区域从而形成环形天线。

也就是说，所述馈电结构42设置在所述天线板4上，用于提供射频信号，即将所述智能终端1发射的信号从所述天线板4传输到所述环形天线上，具体的，所述天线板4内嵌有信号传输线(图中未示出)，所述馈电结构42可以与信号传输线接触，从而将所述天线板4上的信号提供给所述所述环形天线。所述环形天线再将信号发射出去。因此，所述环形天线不仅能接受电磁波信号，还能传递电磁波信号。

在上述实施例的基础上，实现所述天线板4与所述环形天线馈电连接的方式有多种，比如通过弹片或者通过弹针连接。

在一中较佳的实施方式中，通过一个天线馈电弹片来实现所述天线板4与所述环形天线之间的信号传输。也就是说，在本实施方式中，所述馈电结构42为一馈电弹片，所述馈电弹片用于射频信号的引入，

具体的，所述天线板4被设置用于天线的电力馈送及支撑，所述天线板4可以是印刷电路板(PCB)。所述天线板4具有平面平板结构，在一些实施方式中，所述天线板4可以按照单基板的形式来实现，在另一些实施方式中，所述天线板4页可以通过将多个基板层压在一起来实现。

如图5～图6所示，所述馈电弹片包括基部420和弹性部430，具体的，所述馈电弹片的基部420与所述天线板4通过焊接贴装在一起，用于将所述馈电弹片与所述天线板4固定在一起，当然，也可以通过可拆卸方式将所述馈电弹片固定所述天线板4上，并将所述天线板4与所述馈电弹片馈电连接，所述弹性部430与所述基部420连接，并设置在所述天线板4的两侧，所述弹性部430包括自所述基部420往复弯折延伸的弹性结构432，以及与所述弹性结构432的自由端相连接的弹性接触臂431，在本实施方式中，所述弹性结构432由至少两端弹性臂首尾相连依次叠加而成，该弹性臂为弧形。在其他的实施方式中，所述弹性结构432也可以是自基部420螺旋弯折延伸的结构。所述弹性结构432用于提供给所述弹性接触臂431一定的弹性力，使得所述弹性接触臂431可以紧密的抵持在所述金属体2的底部边框。从而将射频信号从所述天线板4传递到所述环形天线上。

在所述天线板4的内侧(与底部边框靠近的一侧)，所述弹性接触臂431用于在所述弹性结构432的弹性力抵持下与所述环形天线馈电接触。进一步的，所述弹性部430呈现花瓣状，所述基部420与所述弹性部430的连接处是弧形连接的，采用弧形连接的方式可以防止所述弹性部430与所述基部420之间由于应力过大而产生断裂。同时，所述弹性结构432的自由端的边缘也设置为圆弧形。

进一步的，所述馈电弹片还包括挡板440，所述挡板440设置弹性结构432的两侧，使得所述弹性结构432在受到按压时不往两侧偏移，即始终以垂直于所述天线板4的方向提供弹力。

进一步的，由于受到所述智能终端1内部空间高度的限制，防止所述馈电弹片现有结构的弹力无法达到规定的要求，在所述弹性接触臂431的外端增加支撑部450，在弹性结构432下压的过程中，所述支撑部450会预先抵接到所述环形天线，为所述馈电弹片提供额外的弹力，从而有足够的弹力保证稳定的压接。

另外，所述天线板4包括电介质，具体的，所述天线板4的电导率可以是0.02，所述天线板4的介电常数(ε)可以是4.4，所述天线板4的损耗因子可以是0.02。

此外，所述天线结构还包括接地结构30，所述接地结构30设置用于使天线接地，所述接地结构30形成在所述天线板4的一部分中或者整个天线板4中，所述接地结构30可以被设置在所述天线板4的底表面或者顶表面中的至少一个上。当所述天线板4包括多个基板层压在一起时，所述接地结构30可以介于多个基板之间。

进一步的，在所述环形天线上可以产生谐振，可以通过控制所述环形天线的长度、形状等来改变环形天线的谐振频率。

在一种较佳的设定中，所述环形天线为中心对称环形天线，在低频处产生谐振，谐振于0.25波长。

因此，在本实施方式中，第一方面，通过将所述环形天线设置在所述智能终端1的侧边，有效节约了天线占用所述智能终端1的内部空间。

另一方面，在前文已经提到，由于在智能终端1内部一般含有低频的天线有两根，即主天线和分集天线(图中未标出)，而分集天线只有接收功能，意味着分集天线不能运用到EN-DC功能上去。因此，还可以将此环形天线作为低频天线使用，将所述环形天线运用到EN-DC功能上去，使得EN-DC能支持低频与低频的组合，实现4G-5G的双连接。

在一种较佳的实施方式中，所述金属体2包括：框体21和板体22，所述框体21和所述板体22可以一体成型，所述框体21为所述智能终端1的边框，所述框体21包裹在所述智能终端1的四周，所述板体22设置在所述智能终端1内。

其中，所述框体21的金属边框可以为镁合金边框，该金属边框和所述板体22一体成型，比如采用金属注塑的方式在模具中注塑成型，再比如采用机械加工的方式一体成型，还比如通过焊接的方式固定连接。

如图1～图9所示，具体的，所述框体21即为所述智能终端1的金属边框，在本申请实施例中，金属边框的厚度为15～30mm,所述板体22为金属板，板体22设置在所述智能终端1的内部电池3侧边，所述板体22设有第一通孔221，并将所述板体22的末端与所述天线板4上的馈电弹片连接，使得所述板体22形成环形天线，所述框体21与内嵌金属板体22之间形成有一净空区，所述净空区用于放置所述天线板4。

在上述实施方式的基础上，所述天线结构还包括：

第一天线41，所述第一天线41与所述天线板4馈电连接；

第二天线51，所述第二天线51设置于所述所述金属体2，所述第二天线51和所述第一天线41形成耦合谐振。

具体的，在所述智能终端1内部还设置有天线支架(图中未标出)，所述第一天线41和所述第二天线51均固定放置在所述天线支架上。

如图～所示，其中，所述第一天线41也通过所述馈电弹片与所述天线板4之间传递信号，关于所述馈电弹片的结构，在上文已经详细阐述过，在此不再赘述。与上文不同的是，上文提到的馈电弹片设置在所述天线板4的内侧(与底部边框靠近的一侧)，通过所述弹性接触臂431紧密的抵持在金属体的底部边框，从而将信号从天线板4传递到环形天线上。而在本实施方式中，所述馈电弹片设置在所述天线板4的外侧，通过所述弹性接触臂431紧密的抵持在所述第一天线41上，从而将信号从天线板4传递到所述第一天线上41。

如图3～图4所示，所述第二天线51通过侧弹片52延伸到所述天线支架上，所述侧弹片52为金属弹片，通过所述侧弹片52，将所述金属体2与所述第二天线51相导通。

把上述实施方式中的所述金属体2的板体22形成环形天线作为低频天线，在此基础上，从所述天线板4上的馈电结构42上引出天线走线，形成所述第一天线41，延伸到支架表面于3200～3800MHz(SUB-6G n78频段)处产生谐振，再延用所述金属体2的框体21下方的金属边框作为天线寄生，边框通过所述侧弹片52延伸走线于所述天线支架上，形成所述第二天线51，通过走线长短调整中频谐振。最后通过所述第一天线41和所述第二天线51之间的耦合效应出高频谐振。

在本实施方式中，由于运用了金属体边框21下方的金属边框作为天线寄生，因此，并不占用手机内部空间，并且，通过所述天线寄生兼容不同通信信道频段的需求，节约了制作不同版本或者增加天线走线的成本，提高了终端天线接收不同频段信号的效率。

进一步的，所述框体21的下方连接到接地区域，在一种较佳的设置方式中，所述地区域位于所述框体21的第一侧边211的顶端。通过将所述框体21连接到所述接地区域，可以增强所述智能终端1的抗干扰能力。

由于5G的迅速发展，所述智能终端1内部一般多用于4*4的MIMO天线设计，即同频段的天线需要4根。这里的同频段一般是指中高频以及支持5G频段的SUB-6G(中频：1710～2170MHz，高频：2300～2700MHz，SUB-6G：3000～6000MHz)。而在本实施方式中，通过所述天线板4和所述金属体2分别延伸出所述第一天线41和所述第二天线51，所述第一天线41和所述第二天线51之间通过耦合效应出高频谐振，因此具有MIMO天线的功能，相当于增加了5G天线的数量，增强了所述智能终端1的信号，缓解了所述智能终端1内MIMO天线的压力。

进一步的，通过实际调式的验证，该天线结构的低频效率可达到-7dB，完全可以达到EN-DC组合中4G低频连接功能的要求。中高频以及3200～3800MHz的无源效率达到-7～-8dB，符合多MIMO天线功能的下行要求。因此，本实施例中的天线结构不仅可以作为低频天线使用，将所述环形天线运用到EN-DC功能上去，使得EN-DC能支持低频与低频的组合，还能将应用在5G多MIMO天线的智能终端1上。

在上述实施方式的基础上，所述第一天线41和所述第二天线51的形状可以是规则的，也可以是不规则形状，例如可以是“L”型天线，也可以是条状天线。参见图2～图3，在一种较佳的实现方式中，所述第一天线41包括：

第一横部411，所述第一横部411与所述天线板4馈电连接；

第一纵部412，所述第一纵部412设置于所述第一横部411，所述第一纵部412向远离所述第一通孔221的方向延伸设置；

所述第二天线51包括：

第二横部511，所述第二横部511平行于所述第一横部411；

第二纵部512，所述第二纵部512设置于所述第二横部511，所述第二纵部512平行于所述第一横部411。

具体的，在本实施方式中，所述第一天线41和所述第二天线51二者保持有适当的的距离。配合调整所述第一天线41和所述第二天线51之间的距离，以及所述第一天线41的长度以及所述第二天线51的长度调整谐振频率，以满足兼容不同通信信道频段的需求，节约了制作不同版本或者增加天线走线的成本，提高了终端天线接收不同频段信号的效率。

在上述实施方式的基础上，为了防止所述第一天线41和所述第二天线51信号的互相干扰，可以在两个不同的射频通路上，放置相应的滤波网络。

进一步的，所述所述金属体2的第一侧边211设置有第二通孔222，所述第二通孔222与所述第一通孔221连通，所述第二通孔222、所述天线板4均位于所述第一通孔221的同一侧；

所述金属体2的第一侧边211设置有第一缺口10，所述第一缺口10一端与所述第二通孔222连通，另一端与所述金属体2外连通。

所述金属体2的第二侧边212设置有第二缺口20，所述第一侧边211与所述第二侧边212相邻。

进一步的，所述第二天线51连接在所述第一缺口10远离所述第一通孔221一侧的边缘。

具体的，在本实施方式中，所述第一侧边211为所述智能终端1的长边，所述第二侧边212为所述智能终端1的短边，在所述第一侧边211设置有所述第一缺口10和所述第二缺口20，所述第一缺口10和所述第二缺口20均位于所述金属体2的框体21上，在所述第一缺口附近形成净空区，所述天线板4和所述馈电结构42设置于所述第一缺口10附近。所述第一缺口10和所述第二缺口20使得所述金属体2分割开来，防止所述智能终端1内部被所述金属体2完全封闭，避免了所述金属体2对所述智能终端1内部信号的影响，提高了所述智能终端1的天线结构的辐射效率。通过所述第一缺口10和所述第二缺口20隔开形成的金属边框作为天线寄生，所述天线寄生使得第一天线41和第二天线51能够耦合出更多所需要的频段。

进一步的，在所述第一缺口10和所述第二缺口20内均填充有非金属材料，优选为绝缘材料(例如塑胶、橡胶、玻璃等)，用以隔开所述金属体2的框体21。

另外，为了外观更加美观，所述第一缺口10和所述第二缺口20沿所述金属体2轴向中心线对称设置。当然，所述第一缺口10和所述第二缺口20也可以不需要沿所述智能终端1轴向中心线对称设置。本申请实施例中对于所述第一缺口10和所述第二缺口20的位置对称关系并不做具体限制。当然，在所述金属体2的其他侧边也可以有其他缺口，本申请对此不做限制，在此不做过多赘述。

综上所述，本发明所提供了一种天线结构，该天线应用在5G多天线的金属所述智能终端1上，至少具有如下有益效果：

1、该天线结构以金属边框为主体，节省了手机内部空间。并且天线结构简单，设计新颖，体积小，制作成本低。

2、该天线作为低频天线运用到EN-DC组合上，可实现EN-DC组合中4G低频连接功能，如此，不需要额外设置低频天线来实现4G-5G双连接。

3、该天线中高频无源效率符合MIMO天线功能的下行要求，可以作为5G天线使用，使得移动终端能够满足多天线需求，提高系统信道通信容量和通信质量，实现更高用户速率。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种智能终端1，所述智能终端1包含上述实施例中任一天线结构。所述天线结构的具体实施方式以及有益效果已经详述于前，在此不再赘述。

所述智能终端1还可以包括有一个或一个以上计算机可读存储介质的存储器、输入单元、显示单元、传感器、音频电路、处理器以及电源等部件。本领域技术人员可以理解，图1中示出的所述智能终端1的结构并不构成对本申请移动终端的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

本申请结合5G手机等智能终端常见金属边框，经过实际调试的验证，此天线结构的低频效率达到-7dB，完全可以达到EN-DC组合中4G低频连接功能的要求。中高频以及3200～3800MHz的无源效率达到-7～-8dB，符合多MIMO天线功能的下行要求。可广泛非应用在5G多天线的金属机设计上。

应当理解的是，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。