一种金属边框天线组件及手机的制作方法

1.本实用新型涉及无线通信技术领域，特别涉及一种金属边框天线组件及手机。


背景技术：

2.随着社会的发展，人们期望在保证手机功能性能的基础上，手机的屏幕尽可能大，同时手机的厚度尽可能薄。然而手机作为无线通信设备，其各功能的实现依托于相应的天线，屏幕的大占比和手机厚度的减薄使得手机内的天线环境越来越差，从而导致天线的性能受到了限制。
3.有研究分析称，伴随着5g时代的来临，“金属边框 玻璃后盖”、“金属边框 陶瓷后盖”和“一体化陶瓷机身”有望成为未来手机机身重要的发展方向和产品个性化卖点之一。然而单纯的金属边框设计会导致手机内部的天线信号受到金属边框的屏蔽或干扰，进而导致天线的性能较差。为保留金属边框设计的同时提升手机的无线通信性能，研发人员思考是否可以将金属边框作为天线，以此来避免由于手机内部空间较小而导致的天线设置在手机内时性能不理想的问题。事实证明，将金属边框作为天线是可行的，且具有较好的发展前景。
4.然而现有手机屏幕的占比较大，使得金属边框离手机主板及显示屏等电子元器件较近，导致金属边框天线对外的辐射被手机主板、显示屏等电子元器件吸收，使得天线效率降低、带宽变窄，很难满足多频率、高辐射、宽带宽的需求。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种金属边框天线组件及手机，以解决现有金属边框天线效率较低、带宽较窄的问题。
6.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种金属边框天线组件，所述金属边框天线组件包括沿一手机边缘设置的金属边框和位于所述手机内的电路主板；所述金属边框包括依次首尾相连的上边框、右边框、下边框和左边框；所述电路主板与所述上边框和所述下边框之间的距离均为1.5
±
0.5mm，与所述左边框和所述右边框之间的距离均为1
±
0.5mm；所述上边框在距所述左边框第一距离处设置有馈电点，所述左边框在距所述上边框第二距离处设置有地点，其中，所述第一距离为所述上边框总长的14％
±
3％，所述第二距离为所述左边框总长的10％
±
2％。
7.可选的，在所述的金属边框天线组件中，所述上边框具有一缺口，所述缺口的长度为1.5
±
0.5mm。
8.可选的，在所述的金属边框天线组件中，所述缺口紧邻所述馈电点靠近所述右边框的一侧设置。
9.可选的，在所述的金属边框天线组件中，所述电路主板印制有匹配电路，所述匹配电路包括电容、第一电感、第二电感、第三电感和射频端；所述电容的一端与所述馈电点相连，另一端与所述第一电感的一端相连，所述第一电感的另一端连接所述射频端；所述馈电
点与所述电容之间并联所述第二电感接地；所述电容与所述第一电感之间并联所述第三电感接地。
10.可选的，在所述的金属边框天线组件中，所述电容的取值范围为0.5
±
0.3pf，所述第一电感的取值范围为1～5.6nh，所述第二电感的取值范围为12～33nh，所述第三电感的取值范围为2.4～8.2nh。
11.可选的，在所述的金属边框天线组件中，所述金属边框天线组件还包括寄生天线，所述寄生天线与所述金属边框间隔设置，所述寄生天线具有寄生地点，所述寄生天线通过寄生地点接地。
12.可选的，在所述的金属边框天线组件中，所述寄生天线与所述金属边框之间的距离最小为0.8mm。
13.可选的，在所述的金属边框天线组件中，所述寄生天线靠近所述左边框并与所述地点相邻设置，且位于所述地点与所述上边框之间；所述寄生地点靠近所述地点设置。
14.可选的，在所述的金属边框天线组件中，所述寄生天线的总长为8
±
1mm，总宽为2
±
0.5mm，所述寄生天线的长度方向与所述左边框的长度方向一致。
15.为解决上述技术问题，本实用新型还提供一种手机，所述手机包括如上任一项所述的金属边框天线组件。
16.本实用新型提供的金属边框天线组件及手机，包括沿一手机边缘设置的金属边框和位于所述手机内的电路主板；所述金属边框包括依次首尾相连的上边框、右边框、下边框和左边框；所述电路主板与所述上边框和所述下边框之间的距离均为1.5
±
0.5mm，与所述左边框和所述右边框之间的距离均为1
±
0.5mm；所述上边框在距所述左边框第一距离处设置有馈电点，所述左边框在距所述上边框第二距离处设置有地点，其中，所述第一距离为所述上边框总长的14％
±
3％，所述第二距离为所述左边框总长的10％
±
2％。通过限定金属边框和电路主板的相对位置及金属边框上地馈点的位置，使得金属边框形成一个loop天线，该loop天线在gps、2.4g和5g频段具有较宽的带宽，同时提高了天线的效率，解决了现有金属边框天线效率较低、带宽较窄的问题。
附图说明
17.图1为本实施例提供的金属边框天线组件结构示意图；
18.图2为本实施例提供的匹配电路的结构示意图；
19.图3为本实施例提供的增加寄生天线的金属边框天线组件结构示意图；
20.图4为本实施例提供的增加寄生天线的金属边框天线组件的尺寸示意图；
21.图5为本实施例提供的增加寄生天线的金属边框天线组件的测试结果图；
22.其中，各附图标记说明如下：
23.110-上边框；120-右边框；130-下边框；140-左边框；101-馈电点；102-地点；111-缺口；200-电路主板；300-寄生天线。
具体实施方式
24.以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的金属边框天线组件及手机作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方
便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
25.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及附图说明中的“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，以便描述本实用新型的实施例，而不用于描述特定的顺序或先后次序，应该理解这样使用的结构在适当情况下可以互换。以及，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于说明部件之间的相对位置，而不用于限定具体的存在位置状态，应该理解这样使用的结构在适当情况下可以互换。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
26.本实施例提供一种金属边框天线组件，如图1所示，所述金属边框天线组件包括沿一手机边缘设置的金属边框和位于所述手机内的电路主板200；所述金属边框包括依次首尾相连的上边框110、右边框120、下边框130和左边框140；所述电路主板200与所述上边框110和所述下边框130之间的距离均为1.5
±
0.5mm，与所述左边框140和所述右边框120之间的距离均为1
±
0.5mm；所述上边框110在距所述左边框140第一距离处设置有馈电点101，所述左边框140在距所述上边框110第二距离处设置有地点102，其中，所述第一距离为所述上边框110总长的14％
±
3％，所述第二距离为所述左边框140总长的10％
±
2％。
27.本实施例提供的金属边框天线组件，通过限定金属边框和电路主板的相对位置及金属边框上地馈点的位置，使得金属边框形成一个loop天线，该loop天线在gps、2.4g和5g频段具有较宽的带宽，同时提高了天线的效率，解决了现有金属边框天线效率较低、带宽较窄的问题。
28.进一步的，在本实施例中，所述上边框110具有一缺口111，所述缺口111的长度为1.5
±
0.5mm。如此，便使得金属边框具有两个辐射末端，馈电点101和地点102之间的金属边框用于形成5g频段，剩下区域的金属边框用于形成2.4g频段，以及整个金属边框用于形成gps频段，使得通过金属边框同时实现三种无线通信频段的覆盖。
29.较佳的，所述缺口111紧邻所述馈电点101靠近所述右边框120的一侧设置。将缺口设置在此处，可以使得gps频段、2.4g频段和5g频段均具有较好的带宽和辐射性能。当然，在具体应用过程中，缺口的设置位置可以进行微调，以寻找到金属边框天线更优的性能。
30.为了调整金属边框天线与信号传输线之间的阻抗匹配，在本实施例中，所述电路主板200印制有匹配电路，如图2所示，所述匹配电路包括电容c、第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3和射频端rfc；所述电容的一端与所述馈电点101相连，另一端与所述第一电感l1的一端相连，所述第一电感l1的另一端连接所述射频端rf；所述馈电点101与所述电容c之间并联所述第二电感l2接地；所述电容c与所述第一电感l1之间并联所述第三电感l3接地。
31.通过匹配电路的调谐，能够在保证金属边框天线在gps频段、2.4g频段和5g频段具有较宽的带宽的基础上提升天线的辐射性能，从而进一步提升天线的效率。
32.具体的，在本实施例中，所述电容c的取值范围为0.5
±
0.3pf，所述第一电感l1的取值范围为1～5.6nh，所述第二电感l2的取值范围为12～33nh，所述第三电感l3的取值范围为2.4～8.2nh。考虑到不同应用场景下金属边框的尺寸、厚度、材质等存在差异，因此可
以依照具体情形在本实施例提供的取值范围内进行选择，从而挑选出天线性能最佳的方案。
33.当然，在其他实施例中，匹配电路还可以有更复杂的设计方案以获取更佳的调谐结果。本实施例提供的匹配电路能够以最简单的电路结构使得天线调谐后的性能满足手机通讯要求，从而降低了设计及生产成本。
34.由于增加了匹配电路，通常会增加天线损耗，使得无源回波损耗较大，导致天线效率的提升有限。因此，为了降低天线的无源回波损耗，进一步提升天线的带宽和效率，在本实施例中，如图3所示，所述金属边框天线组件还包括寄生天线300，所述寄生天线300与所述金属边框间隔设置，所述寄生天线300具有寄生地点(图中未示出)，所述寄生天线300通过寄生地点接地。
35.进一步的，在本实施例中，所述寄生天线300与所述金属边框之间的距离最小为0.8mm。如此，可以保证寄生天线与金属边框天线之间产生较高效率的耦合，从而提升天线的带宽和效率。
36.具体的，所述寄生天线300靠近所述左边框140并与所述地点102相邻设置，且位于所述地点102与所述上边框110之间。从图3可以看出，寄生天线300所靠近的左边框140的区域是产生5g频段的，因此在此处增加寄生天线300能够有效拓宽5g频段的带宽，从而提升天线在5g频段的通信性能。
37.以及，所述寄生地点靠近所述地点102设置，如此能够进一步提升5g频段处的耦合效率，进而提升5g频段的辐射性能。
38.在本实施例中，所述寄生天线300的总长为8
±
1mm，总宽为2
±
0.5mm，所述寄生天线300的长度方向与所述左边框140的长度方向一致。具体的，寄生天线300可以为利用lds工艺形成在手机中框上的一段走线，也可以为贴附于手机中框上的铜箔或fpc。在本实施例中，寄生天线300为一段直线段，当然，在其他实施例中，寄生天线还可以有其他结构。需要说明的是，在不违背本实用新型主旨前提下的其他寄生天线结构也应当属于本实用新型的保护范围。
39.当然，在左边框140处增加寄生天线300以提升对应5g频段的带宽和辐射性能能够启示本领域技术人员在金属边框的其他区域设置寄生天线以提升其他频段范围内的带宽和辐射性能。本实施例考虑到在实际应用中，5g处于高频段，其损耗衰减较为明显，而低频和中频在不增加寄生天线的情况下其性能已经符合手机无线通信要求，因此无需额外增加寄生天线以节约制造成本。
40.此外，本实施例还提供一种手机，包括本实施例所提供的金属边框天线组件。
41.以下，结合图3、图4和图5，以一具体实施例说明本实用新型提供的金属边框天线组件。需要说明的是，以下实施例中涉及的尺寸均为约数，以及该实施例仅用于说明本实用新型提供的金属边框天线组件的实用性，而并不能因此限定金属边框天线组件的应用范围。
42.本实施例提供的金属边框长150mm，宽70mm，即上边框110和下边框130的长度为70mm，左边框140和右边框120的长度为150mm；金属边框的厚度为1.5mm。本实施例提供的金属边框的材质为铜。
43.电路主板200与上边框110和下边框120之间的距离均为1.5mm，与左边框140和右
边框120之间的距离均为1mm。
44.在上边框110距左边框140大约10mm处设置馈电点101，并在上边框110紧挨馈电点101且远离左边框140的一侧开设缺口111，缺口111的长度为1.5mm；在左边框140距上边框110大约15mm处设置地点102。
45.在手机内部，距离左边框140约1mm处设置寄生天线300，寄生天线300为长为8mm、宽为2mm的金属走线，且寄生天线300与左边框140平行设置。寄生天线300位于地点102与上边框110之间，且距上边框110的垂直距离约为5mm。寄生天线300具有寄生地点，寄生地点优选设置于靠近地点102的一端，寄生天线300通过寄生地点接地。
46.以上述尺寸结构的金属边框天线组件进行测试，测试的无源波形如图5所示。测试结果显示，本实施例提供的金属边框天线组件能够产生三个不同频率的谐振，分别对应gps频段，2.4g频段和5g频段，在这三个频段内的回波损耗都在-5db以下；同时可以看出，在5g频段范围内，产生了多个波形，覆盖的带宽较宽。也就是说，本实施例提供的金属边框天线组件能够在gps频段，2.4g频段和5g频段内产生带宽较宽、性能较好的信号辐射。
47.综上所述，本实施例提供的金属边框天线组件及手机，包括沿一手机边缘设置的金属边框和位于所述手机内的电路主板；所述金属边框包括依次首尾相连的上边框、右边框、下边框和左边框；所述电路主板与所述上边框和所述下边框之间的距离均为1.5
±
0.5mm，与所述左边框和所述右边框之间的距离均为1
±
0.5mm；所述上边框在距所述左边框第一距离处设置有馈电点，所述左边框在距所述上边框第二距离处设置有地点，其中，所述第一距离为所述上边框总长的14％
±
3％，所述第二距离为所述左边框总长的10％
±
2％。通过限定金属边框和电路主板的相对位置及金属边框上地馈点的位置，使得金属边框形成一个loop天线，该loop天线在gps、2.4g和5g频段具有较宽的带宽，同时提高了天线的效率，解决了现有金属边框天线效率较低、带宽较窄的问题。
48.需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可，此外，各个实施例之间不同的部分也可互相组合使用，本实用新型对此不作限定。
49.上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。