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CN105428789B - 一种天线及包括该天线的电子终端 - Google Patents

一种天线及包括该天线的电子终端 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种天线及包括该天线的电子终端，其中，该天线包括：金属基板，所述金属基板上开设有缝隙，所述缝隙设置有一个近场通信馈电点；一个近场通信馈电结构，所述近场通信馈电结构与所述近场通信馈电点电连接；一个近场通信馈电匹配电路，所述近场通信馈电结构通过所述近场通信馈电匹配电路与所述近场通信馈电点电连接，所述近场通信馈电匹配电路将所述缝隙分为两个馈电区域，每个所述馈电区域设置有一个远场通信馈电点；两个远场通信馈电结构，所述远场通信馈电结构与所述远场通信馈电点一一电连接。本发明实施例提供的天线及包括该天线的电子终端成本低、结构简单且复杂度低。

Description

一种天线及包括该天线的电子终端
技术领域
本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种天线及包括该天线的电子终端。
背景技术
随着电子技术和通信技术的不断发展，电子终端具备越来越丰富的功能，集成在电子终端以支持电子终端实现各种数据传输和通信功能的天线也越来越多。近场通信天线是实现近场通信(NFC，Near-Field Communications)的天线结构，一般占用空间较大，并且为了避免与其它天线信号之间的干扰，还需要增加与近场通信天线面积相当且价格昂贵的铁氧体，使得近场通信天线成本高、结构复杂。
发明内容
本发明实施例提出一种天线及包括该天线的电子终端，以解决现有技术中的近场通信天线成本高、结构复杂的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供了一种天线，包括：
金属基板，所述金属基板上开设有缝隙，所述缝隙设置有一个近场通信馈电点；
一个近场通信馈电结构，所述近场通信馈电结构与所述近场通信馈电点电连接；
一个近场通信馈电匹配电路，所述近场通信馈电结构通过所述近场通信馈电匹配电路与所述近场通信馈电点电连接，所述近场通信馈电匹配电路将所述缝隙分为两个馈电区域，每个所述馈电区域设置有一个远场通信馈电点；
两个远场通信馈电结构，所述远场通信馈电结构与所述远场通信馈电点一一电连接。
第二方面，本发明实施例提供了一种电子终端，包括第一方面提供的天线，且所述金属基板复用为所述电子终端的金属外壳。
本发明实施例提供的天线及包括该天线的电子终端，在金属基板的缝隙中设置近场通信馈电点，近场通信馈电结构通过近场通信馈电匹配电路与近场通信馈电点电连接，近场通信馈电匹配电路将缝隙分为两个馈电区域，每个馈电区域设置有一个远场通信馈电点，两个远场通信馈电结构与远场通信馈电点一一电连接。经由上述方案，当收发用于远场通信的远场通信信号时，近场通信馈电匹配电路的高频隔离作用使得两个馈电区域独立收发远场通信信号(即：该天线能够收发两种远场通信信号)；当收发用于近场通信的近场通信信号时，近场通信馈电匹配电路相当于加载电容，使得两个馈电区域作为一个整体共同运转(即：该天线能够收发一种近场通信信号)，实现了将一个近场通信信号和两个远场通信信号集成在一个缝隙上进行收发，即：将近场通信信号的收发集成在用于远场通信信号收发的缝隙上，从而省去了单独的近场通信天线结构，进而能够降低成本和简化结构。此外，近场通信馈电结构和两个远场通信馈电结构分别具有单独的馈电点，不需要共用馈电点时所需的双工器，使得该天线的复杂度较低。
附图说明
为了更加清楚地说明本发明示例性实施例的技术方案，下面对描述实施例中所需要用到的附图做一简单介绍。显然，所介绍的附图只是本发明所要描述的一部分实施例的附图，而不是全部的附图，对于本领域普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其他的附图。
图1是本发明实施例提供的天线的结构示意图。
图2是本发明实施例提供的天线的等效结构示意图。
图3是本发明实施例提供的天线用于近场通信的等效结构示意图。
图4是本发明实施例提供的天线用于远场通信的等效结构示意图。
图5是本发明实施例提供的天线的近场通信馈电匹配电路的一种实现方式的电路示意图。
图6是本发明实施例提供的天线的近场通信谐振电路的一种实现方式的电路示意图。
图7是本发明实施例提供的电子终端的金属外壳的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合本发明实施例中的附图，通过具体实施方式，完整地描述本发明的技术方案。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有其他实施例，均落入本发明的保护范围之内。
本发明实施例提供了一种天线。
图1是本发明实施例提供的天线的结构示意图。如图1所示，该天线包括：金属基板101、一个近场通信馈电结构102、一个近场通信馈电匹配电路103，以及两个远场通信馈电结构：第一远场通信馈电结构104和第二远场通信馈电结构105。
金属基板101上开设有缝隙106，缝隙106贯穿整个金属基板101，即：缝隙106的两端延伸至金属基板101的边缘，缝隙106设置有一个近场通信馈电点107。
近场通信馈电结构102通过近场通信馈电匹配电路103与近场通信馈电点107电连接(即：近场通信馈电匹配电路103的一端与近场通信馈电结构102电连接，近场通信馈电匹配电路103的另一端与近场通信馈电点107电连接)。
近场通信馈电结构102将缝隙106分为两个馈电区域：第一馈电区域108和第二馈电区域109。第一馈电区域108设置有第一远场通信馈电点110；第二馈电区域109设置有第二远场通信馈电点111。
第一远场通信馈电结构104与第一馈电点110电连接；第二远场通信馈电结构105与第二馈电点111电连接。
图2是本发明实施例提供的天线的等效结构示意图。如图2所示，该天线包括：开设有缝隙106的金属基板101和位于缝隙106中的电容等效装置201。其中，电容等效装置201等效为图1中的近场通信馈电匹配电路103。在不同的天线模式(近场通信或远场通信)下，电容等效装置201起到不同的作用。
图3是本发明实施例提供的天线用于近场通信的等效结构示意图。如图3所示，当天线用于近场通信(即：在近场通信天线模式)时，电容等效装置201相当于电容加载，使得长度远小于四分之一近场通信谐振波长的缝隙106可以工作于近场通信频段。近场通信信号可以从整条缝隙106中穿过，即：电容等效装置201对近场通信信号的传输不会产生实质性的影响。
图4是本发明实施例提供的天线用于远场通信的等效结构示意图。如图4所示，当天线用于远场通信(即：在远场通信天线模式)时，电容等效装置201将缝隙隔断成两个馈电区域(即：两条缝202和203)，每个馈电区域可以用来设计实现一种谐振波长的远场通信信号的收发。
结合图1至图4可知：本发明实施例提供的天线，在金属基板的缝隙中设置近场通信馈电点，近场通信馈电结构通过近场通信馈电匹配电路与近场通信馈电点电连接，近场通信馈电匹配电路将缝隙分为两个馈电区域，每个馈电区域设置有一个远场通信馈电点，两个远场通信馈电结构与远场通信馈电点一一电连接。经由上述方案，当收发用于远场通信的远场通信信号时，近场通信馈电匹配电路的高频隔离作用使得两个馈电区域独立收发远场通信信号(即：该天线能够收发两种远场通信信号)；当收发用于近场通信的近场通信信号时，近场通信馈电匹配电路相当于加载电容，使得两个馈电区域作为一个整体共同运转(即：该天线能够收发一种近场通信信号)，实现了将一个近场通信信号和两个远场通信信号集成在一个缝隙上进行收发，即：将近场通信信号的收发集成在用于远场通信信号收发的缝隙上，从而省去了单独的近场通信天线结构，进而能够降低成本和简化结构。此外，近场通信馈电结构和两个远场通信馈电结构分别具有单独的馈电点，不需要共用馈电点时所需的双工器，使得该天线的复杂度较低。
如图1所示，缝隙106将金属基板101分成大小不同的两部分，其中较小的一部分(即：图1中的下部分的金属基板101)作为天线端，较大的一部分(即：图1中的上部分的金属基板101)作为地端。其中，近场通信馈电点107，以及两个远场通信馈电点：第一远场通信馈电点110和第二远场通信馈电点111均设置在天线端。
如图3所示，由于整条缝隙106的两端延伸至金属基板101的边缘，即：整条缝隙106的两端都是开口的，属于开口缝。
如图4所示，由于阴影部分示出的两条缝均有一端延伸至金属基板101的边缘，即：两条缝都是开口的，属于开口缝，因此，该天线收发的两种远场通信信号的谐振波长分别为两条缝202和203的长度A1和A2的四倍。故，两条缝202和203的长度A1和A2可以根据所要收发的两种远场通信信号的谐振波长来设计，即：整个缝隙的长度和电容等效装置201的位置可以根据所要收发的两种远场通信信号的谐振波长来设计。
近场通信馈电匹配电路103除了具有在近场通信天线模式下实现电容加载；在远场通信天线模式下将缝隙隔断成两个馈电区域的功能外，还具有如下功能：(1)抵消近场通信天线原有的感抗，即：使得近场通信天线的阻抗虚部为0；(2)使得近场通信天线的较小电阻变换成更大的电阻；(3)实现远场通信天线的信号与近场通信天线的“馈电点”以及“地”隔离。
能够实现上述功能的电路，均可以作为该近场通信馈电匹配电路103。下面举例说明近场通信馈电匹配电路103的电路结构。
图5是本发明实施例提供的天线的近场通信馈电匹配电路的一种实现方式的电路示意图。如图5所示，近场通信馈电匹配电路包括：第一电感L1、第一电容C1和第二电容C2；
第一电感L1的一端B1与图1中的近场通信馈电结构102，以及第一电容C1的一端B2电连接；第一电感L1的另一端B3与图1中的近场通信馈电点107，以及第二电容C2的一端B4电连接；第一电容C1的另一端B5和C2第二电容的另一端B6均接地设置。
由上述分析可知：图5中的B7端即为图1中的近场通信馈电匹配电路103的一端，与图1中的近场通信馈电结构102电连接；图5中的B8端即为图1中的近场通信馈电匹配电路103的另一端，与图1中的近场通信馈电点107电连接。
其中，第二电容C2实现在近场通信天线模式下实现电容加载；在远场通信天线模式下将缝隙隔断成两个馈电区域的功能。第一电感L1和第一电容C1实现如下功能：(1)抵消近场通信天线原有的感抗，即：使得近场通信天线的阻抗虚部为0；(2)使得近场通信天线的较小电阻变换成更大的电阻；(3)实现远场通信天线的信号与近场通信天线的“馈电点”以及“地”隔离。
如图1所示，该天线还可以包括：近场通信滤波器112。
近场通信滤波器112的一端与近场通信馈电结构102电连接；近场通信滤波器112的另一端与近场通信馈电匹配电路103电连接。
利用该近场通信滤波器112对收发的近场通信信号进行滤波。
如图1所示，该天线还可以包括：近场通信谐振电路113。
近场通信谐振电路113分别与缝隙106两侧的金属基板101电连接。
该近场通信谐振电路113的作用是：对收发的近场通信信号的谐振频率进行调谐。
能够实现上述功能的电路，均可以作为该近场通信谐振电路113。下面举例说明近场通信谐振电路113的电路结构。
图6是本发明实施例提供的天线的近场通信谐振电路的一种实现方式的电路示意图。如图6所示，该近场通信谐振电路包括：第二电感L2和第三电容C3；
第二电感L2的一端D1与图1中的缝隙106一侧的金属基板101电连接；第二电感L2的另一端D2与第三电容C3的一端D3电连接；第三电容C3的另一端D4与图1中的缝隙106另一侧的金属基板101电连接。
由上述分析可知：图6中的D5端即为图1中的近场通信谐振电路113的一端，与图1中的缝隙106一侧的金属基板101电连接；图6中的D6端即为图1中的近场通信谐振电路113的另一端，与图1中的缝隙106另一侧的金属基板101电连接。
本发明实施例还提供了一种电子终端，该电子终端包括本发明实施例提供的天线，其中，天线中的金属基板复用为电子终端的金属外壳，即：电子终端的金属外壳是利用天线中的金属基板来制成的。该电子终端可以是设置有近场通信天线和远场通信天线的电子设备，特别地，该电子终端可以是手机、平板电脑等移动终端。
本发明实施例提供的电子终端，在金属基板的缝隙中设置近场通信馈电点，近场通信馈电结构通过近场通信馈电匹配电路与近场通信馈电点电连接，近场通信馈电匹配电路将缝隙分为两个馈电区域，每个馈电区域设置有一个远场通信馈电点，两个远场通信馈电结构与远场通信馈电点一一电连接。经由上述方案，当收发用于远场通信的远场通信信号时，近场通信馈电匹配电路的高频隔离作用使得两个馈电区域独立收发远场通信信号(即：该天线能够收发两种远场通信信号)；当收发用于近场通信的近场通信信号时，近场通信馈电匹配电路相当于加载电容，使得两个馈电区域作为一个整体共同运转(即：该天线能够收发一种近场通信信号)，实现了将一个近场通信信号和两个远场通信信号集成在一个缝隙上进行收发，即：将近场通信信号的收发集成在用于远场通信信号收发的缝隙上，从而省去了单独的近场通信天线结构，进而能够降低成本和简化结构。此外，近场通信馈电结构和两个远场通信馈电结构分别具有单独的馈电点，不需要共用馈电点时所需的双工器，使得该天线的复杂度较低。
图7是本发明实施例提供的电子终端的金属外壳的结构示意图。如图7所示，缝隙701位于金属外壳702的下端。
可以理解的是，金属外壳702的其余部分也可以设置缝隙(例如：金属外壳702的上端设置有缝隙703)，可以利用这些缝隙来设计远场通信天线和/或近场通信天线。
上述仅为本发明的较佳实施例及所运用的技术原理。本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行的各种明显变化、重新调整及替代均不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由权利要求的范围决定。

Claims (7)

1.一种天线，其特征在于，包括：
金属基板，所述金属基板上开设有缝隙，所述缝隙设置有一个近场通信馈电点；
一个近场通信馈电结构，所述近场通信馈电结构与所述近场通信馈电点电连接；
一个近场通信馈电匹配电路，所述近场通信馈电结构通过所述近场通信馈电匹配电路与所述近场通信馈电点电连接，所述近场通信馈电匹配电路将所述缝隙分为两个馈电区域，每个所述馈电区域设置有一个远场通信馈电点；
两个远场通信馈电结构，所述远场通信馈电结构与所述远场通信馈电点一一电连接；
其中，近场通信馈电匹配电路在近场通信天线模式下实现电容加载和在远场通信天线模式下将缝隙隔断成两个馈电区域。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述近场通信馈电匹配电路包括：第一电感、第一电容和第二电容；
所述第一电感的一端与所述近场通信馈电结构，以及所述第一电容的一端电连接；所述第一电感的另一端与所述近场通信馈电点，以及所述第二电容的一端电连接；所述第一电容的另一端和所述第二电容的另一端均接地设置。
3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，还包括近场通信滤波器；
所述近场通信滤波器的一端与所述近场通信馈电结构电连接；所述近场通信滤波器的另一端与所述近场通信馈电匹配电路电连接。
4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，还包括：近场通信谐振电路；
所述近场通信谐振电路分别与所述缝隙两侧的金属基板电连接。
5.根据权利要求4所述的天线，其特征在于，所述近场通信谐振电路包括：第二电感和第三电容；
所述第二电感的一端与所述缝隙一侧的金属基板电连接；所述第二电感的另一端与所述第三电容的一端电连接；所述第三电容的另一端与所述缝隙另一侧的金属基板电连接。
6.一种电子终端，其特征在于，包括权利要求1-5任一所述的天线，且所述金属基板复用为所述电子终端的金属外壳。
7.根据权利要求6所述的电子终端，其特征在于，所述缝隙位于所述金属外壳的下端。
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