具有全金屬外殼便攜式設(shè)備的lte載波聚合天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及天線技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有全金屬外殼便攜式設(shè)備的LTE 載波聚合天線。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著LTE技術(shù)的迅速發(fā)展，越來越多的便攜式設(shè)備開始支持LTE技術(shù)。在LTE天線 設(shè)計中，天線帶寬的要求為：低頻帶寬范圍為698-960MHZ，高頻帶寬范圍為1710-2690MHZ。 通常的LTE技術(shù)中需要使用MMO天線。為了進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)傳輸效率，LTE-A技術(shù)還需要 使用載波聚合天線。
[0003] -方面，為了增加移動設(shè)備的外表面的美觀效果，設(shè)計者開始廣泛采用全金屬殼 體設(shè)計結(jié)構(gòu)，該全金屬殼體包括金屬環(huán)以及金屬后蓋。近段時間，市場上出現(xiàn)了基于全金屬 殼體手機(jī)方案，如HTCOne和iPhone6。HTCOne和iPhone6均以金屬殼體作為天線的福 射單元。就HTCOne而言，為了使天線的能量能夠從金屬殼體中輻射出來，其金屬后蓋對應(yīng) 的天線區(qū)域需要開設(shè)一條縫隙。但是與HTCOne相比iPhone6需要在金屬后蓋對應(yīng)的天 線區(qū)域開設(shè)兩條縫隙，這樣會影響手機(jī)的外觀效果。
[0004] 另一方面，HTCOne和iPhone6手機(jī)均有如下兩個缺點：1、為覆蓋LTE全部頻段， 需要增設(shè)開關(guān)，具體的，利用開關(guān)將LTE低頻段（698 - 960MHz)帶寬分為多個子頻段。通常， 對于用開關(guān)形式覆蓋LTE低頻段的設(shè)計方案，一般是要把整個低頻段分為三個子頻段。由 于子頻段之間存在頻段縫隙，上述天線結(jié)構(gòu)的缺點在其子頻段于并不能覆蓋低頻段中具有 較寬帶寬的頻段，比如頻段28。2、兩種手機(jī)均不能支持LTE-A技術(shù)中的載波聚合，具體解釋 如下。
[0005] 為了進(jìn)一步加強(qiáng)移動通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸效率，第三代合作伙伴項目LTE-A規(guī)范 中引入了載波聚合技術(shù)。載波聚合技術(shù)能夠?qū)嵤┰趲?nèi)載波聚合（連續(xù)頻段或非連續(xù)頻 段）或者帶外載波聚合（非連續(xù)頻段）。在帶內(nèi)載波聚合中，所有載波均處于同一工作頻帶 內(nèi)（比如LTE低頻段），而帶外載波聚合中載波處于不同的工作頻段。對于天線設(shè)計而言， 帶內(nèi)載波聚合容易實現(xiàn)。如果不采用開關(guān)方案做到覆蓋高頻段及低頻段，可以通過設(shè)置一 個單饋點來實現(xiàn)帶內(nèi)載波聚合。對比帶內(nèi)載波聚合，帶外載波聚合的靈活度要優(yōu)于帶內(nèi)載 波聚合，所以在多數(shù)情況下帶外載波聚合將被采用。目前，第三代合作伙伴項目（3GGP)提 出的LTE-A的規(guī)范中帶外載波聚合包含12對不同的工作頻段的頻段數(shù)。就天線設(shè)計的而 言，帶外載波聚合的一個主要前提條件是選擇一個合適的RF前端架構(gòu)。這是由于傳統(tǒng)蜂窩 天線的RF前端架構(gòu)只有單個饋電端。如果使用傳統(tǒng)的RF架構(gòu)，（在不需要使用開關(guān)的情 況下）帶內(nèi)載波聚合可以較容易的實現(xiàn)，但帶外載波聚合只有在雙工器的工作頻段與天線 饋電同步才能實現(xiàn)。這需要不同頻段的雙工器必須同步或者匹配，但所述的不同頻段的雙 工器同步或者匹配方案很難實現(xiàn)。此外，考慮到天線的通信性能，帶全金屬殼體的手機(jī)天線 設(shè)計比帶金屬框架的設(shè)計更難實現(xiàn)。
[0006] HTCOne和iPhone6手機(jī)的天線設(shè)計結(jié)構(gòu)均是基于單個饋電端的天線方案并不 適合帶外載波聚合，同時由于兩者需要設(shè)置開關(guān)，開關(guān)劃分頻帶時會出現(xiàn)頻帶間隙，甚至均 不能支持非連續(xù)的帶內(nèi)載波聚合。為此，有必要對上述便攜式設(shè)備的天線結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的 改進(jìn)。 【實用新型內(nèi)容】
[0007]本實用新型提供一種具有全金屬外殼便攜式設(shè)備的LTE載波聚合天線，主要解決 的技術(shù)問題是設(shè)計一種結(jié)構(gòu)簡單，能夠支持LTE-A技術(shù)的帶外載波聚合天線，特別是針對 帶有全金屬外殼的便攜設(shè)備。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案為：提供一種具有全金屬外 殼便攜式設(shè)備的LTE載波聚合天線，包括本體、接地板、金屬環(huán)以及天線組件，所述接地板 容置于本體內(nèi)，所述金屬環(huán)固定于本體的四周側(cè)壁，所述金屬環(huán)底部與接地板之間設(shè)有容 置腔，所述金屬環(huán)上對稱地開設(shè)有第一縫隙和第二縫隙，所述第一縫隙及第二縫隙將金屬 環(huán)分成金屬環(huán)上段與金屬環(huán)下段，所述金屬環(huán)下段與接地板之間形成天線凈空區(qū)；
[0009]還包括金屬后蓋，所述金屬后蓋的邊側(cè)與金屬環(huán)固定連接，并且金屬后蓋上沿其 寬度方向開設(shè)有第三縫隙，所述第三縫隙將金屬后蓋分成第一金屬蓋體以及第二金屬蓋 體，所述第一金屬蓋體與金屬環(huán)上段對應(yīng)，所述第二金屬蓋體與金屬環(huán)下段對應(yīng)，所述第一 縫隙、第二縫隙以及第三縫隙處于同一平面；
[0010] 所述天線組件包括輻射主體、第一饋電部、第二饋電部、帶通濾波器、具有濾波或 雙工器功能的低頻匹配模塊以及高頻匹配模塊，所述輻射主體為金屬環(huán)下段及第二金屬蓋 體，所述第一饋電部以及第二饋電部均位于天線凈空區(qū)內(nèi)且第一饋電部與第二饋電部相互 平行，所述第一饋電部通過高頻匹配模塊與輻射主體連接，所述第二饋電部通過低頻匹配 模塊與輻射主體連接；所述帶通濾波器的一端與輻射主體連接，所述帶通濾波器的另一端 向接地板延伸。
[0011] 本實用新型的有益效果在于：區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)中HTCOne和iPhone6手機(jī)的天線 設(shè)計結(jié)構(gòu)均是基于單個饋電端的天線方案并不適合帶外載波聚合，甚至不能支持非連續(xù)的 帶內(nèi)載波聚合的問題，本實用新型提供了一種用于具有全金屬殼體便攜式設(shè)備的LTE載波 聚合天線，采用在天線凈空區(qū)設(shè)置獨立的第一饋電部以及第二饋電部，第一饋電部支持高 頻段，第二饋電部支持低頻段，第一饋電部與第二饋電部分別通過具有濾波或雙工器功能 的高頻匹配模塊及低頻匹配模塊與輻射主體連接，能夠?qū)崿F(xiàn)帶外載波聚合，極大地提高數(shù) 據(jù)傳輸效率；并且?guī)V波器能夠改進(jìn)天線在高頻段的性能；另外，直接利用金屬環(huán)下段 以及第二金屬蓋體作為輻射主體，無需設(shè)計額外輻射主體結(jié)構(gòu)，能夠精簡天線結(jié)構(gòu)，降低天 線的生產(chǎn)成本，提高天線的制造效率。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型LTE載波聚合天線在第二金屬蓋體被隱藏時的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為本實用新型LTE載波聚合天線在第二金屬蓋體沒被隱藏（既具有全金屬外 殼）時的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖3為本實用新型LTE載波聚合天線的工作原理圖；
[0015] 圖4為本實用新型LTE載波聚合天線的回波損耗曲線圖；
[0016] 圖5為本實用新型LTE載波聚合天線低頻段的天線效率圖；
[0017] 圖6為本實用新型LTE載波聚合天線高頻段的天線效率圖；
[0018] 圖7為本實用新型LTE載波聚合天線的高頻段回波損耗曲線隨用在帶通濾波器中 的電感變化圖；
[0019] 圖8為本實用新型LTE載波聚合天線的低頻段回波損耗曲線隨用在金屬后殼縫隙 中的電感變化圖。
[0020] 標(biāo)號說明：
[0021] 11、金屬環(huán)上段； 12、金屬環(huán)下段； 31、第一饋電部；
[0022] 32、第二饋電部； 4、容置腔； 5、USB接口； 6、帶通濾波器；
[0023] 71、第一縫隙； 72、第二縫隙； 81、第一金屬蓋體；82、第二金屬蓋 體；
[0024] 83、第三縫隙； 9、電感組件。
【具體實施方式】
[0025] 為詳細(xì)說明本實用新型的技術(shù)內(nèi)容、所實現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實施方式并配 合附圖予以說明。
[0026] 本實用新型最關(guān)鍵的構(gòu)思在于：采用在天線凈空區(qū)設(shè)置獨立的支持高頻段的第 一饋電部以及支持低頻段的第二饋電部，第一饋電部與第二饋電部分別通過具有濾波或雙 工器功能的高頻匹配模塊及低頻匹配模塊與輻射主體連接，能夠?qū)崿F(xiàn)帶外載波聚合，極大 地提高數(shù)據(jù)傳輸效率；直接利用金屬環(huán)下段以及第二金屬蓋體作為輻射主體，無需設(shè)計額 外輻射主體結(jié)構(gòu)，天線簡單，降低天線的生產(chǎn)成本，提高天線的制造效率；帶通濾波器能夠 改進(jìn)天線在高頻段的性能。
[0027] 請參照圖1至圖3,一種具有全金屬外殼便攜式設(shè)備的LTE載波聚合天線，包括本 體、接地板、金屬環(huán)以及天線組件，所述接地板（未標(biāo)出）容置于本體內(nèi)，所述金屬環(huán)固