CN106935962A - 终端设备及天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种终端设备及天线，应用于通信技术领域，为了解决现有技术中存在的应用在终端设备中的天线系统占用终端设备较大内部空间的问题而发明。该终端设备，包括预设数量的天线，预设数量的天线位于终端设备的边缘，所述天线包括第一天线臂和第二天线臂；第一天线臂包括第一本体部分和第一弯折部分，第二天线臂包括第二本体部分和第二弯折部分，第一本体部分和第一弯折部分互相垂直，第二本体部分和第二弯折部分互相垂直；第一本体部分和第二本体部分之间的空间形成天线的馈电端，天线的馈电端用于输入平衡馈电信号。本发明应用在终端设备的制造过程中。

Description

终端设备及天线
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种终端设备及天线。
背景技术
目前，手机等终端设备一般包括一个或多个用于收发信号的内置天线。平面倒F型天线(Planar Inverted-F Antenna，PIFA)为应用于终端设备中的一种常见的内置天线。
多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)技术，是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而提高通信系统的吞吐量。
采用MIMO技术后，手机等终端设备常用的天线系统如图1所示。终端设备的边缘集成多个平面倒F型天线(Planar Inverted-F Antenna，PIFA)101，多个PIFA共用一块地板102。
但是，单个PIFA天线占用的终端设备的空间较大，应用MIMO技术后，终端设备中的天线的数量较多，则天线系统占用的终端设备的内部空间较大。
发明内容
本发明提供一种终端设备及天线，以解决现有技术中存在的天线占用的终端设备的内部空间较大的问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
第一方面，本发明提供一种终端设备，包括预设数量的天线，所述预设数量的天线位于所述终端设备的边缘，所述天线包括第一天线臂和第二天线臂；所述第一天线臂包括第一本体部分和第一弯折部分，所述第二天线臂包括第二本体部分和第二弯折部分，所述第一本体部分和第一弯折部分互相垂直，所述第二本体部分和第二弯折部分互相垂直；所述第一本体部分和所述第二本体部分之间的空间形成所述天线的馈电端，所述天线的馈电端用于输入平衡馈电信号。本发明提供的终端设备采用了一种不同于现有技术中的天线的新型天线，这种新型天线的两个天线臂均包括弯折部分和本体部分，弯折部分和本体部分相互垂直，相当于将天线臂的一部分进行了“弯折”，能够减小天线臂的高度，使得这种新型天线能够应用在终端设备的边缘，减小对终端设备内部空间的占用。
结合第一方面，在第一方面的第一种实现方式中，当所述预设数量大于等于2时，相邻天线径向排列。在该实现方式中，本发明提供的天线采用平衡馈电信号馈电，使得这种新型天线沿天线径向辐射的能量比较小，当终端设备中包括多个这种新型天线时，将相邻天线径向排列，能够减少相邻天线之间的耦合，进而无需增加去耦设计，其实现较为简单。
结合第一方面，在第一方面的第二种实现方式中，所述天线还包括连接片，所述第一弯折部分和所述第二弯折部分通过所述连接片互相连接。在该实现方式中，将天线的两个天线臂的弯折部分连接后，能够提高天线的收发信号的质量。
结合第一方面，在第一方面的第三种实现方式中，当所述终端设备的边框为金属边框且所述金属边框上设置有缝隙时，所述天线的第一本体部分和第二本体部分分别为所述缝隙两侧的金属边框，所述天线的馈电端为所述缝隙。在该实现方式中，利用终端设备的边框来制作天线，能够充分利用终端设备的边框，节约天线的制作成本以及占用空间。
结合第一方面，在第一方面的第四种实现方式中，当所述终端设备的边框为非金属边框时，所述预设数量的天线位于所述非金属边框的内侧。
结合第一方面，在第一方面的第五种实现方式中，当所述预设数量大于等于2时，相邻天线相距0.4～0.6个波长。在该实现方式中，将相邻天线之间的距离设置为0.4～0.6个波长，能够使得天线的摆放更为紧凑，有利于提高终端设备的边缘部分的空间利用率。
结合第一方面，在第一方面的第六种实现方式中，所述预设数量为2～8个。
第二方面，本发明提供一种天线，包括第一天线臂和第二天线臂；所述第一天线臂包括第一本体部分和第一弯折部分，所述第二天线臂包括第二本体部分和第二弯折部分，所述第一本体部分和第一弯折部分互相垂直，所述第二本体部分和第二弯折部分互相垂直；所述第一本体部分和所述第二本体部分之间的空间形成所述天线的馈电端，所述天线的馈电端用于输入平衡馈电信号。本发明提供的这种新型天线，其两个天线臂均包括弯折部分和本体部分，弯折部分和本体部分相互垂直，相当于将天线臂的一部分进行了“弯折”，能够减小天线臂的高度，使得这种新型天线能够应用在终端设备的边缘，减小对终端设备内部空间的占用。
结合第二方面，在第二方面的第一种实现方式中，所述天线还包括连接片，所述第一弯折部分和所述第二弯折部分通过所述连接片互相连接。在该实现方式中，将天线的两个天线臂的弯折部分连接后，能够提高天线的收发信号的质量。
结合第二方面，在第二方面的第二种实现方式中，所述天线的馈电端与平衡信号馈电器连接。该实现方式提供了一种采用平衡信号馈电器直接为天线馈电的馈电方式。
结合第二方面，在第二方面的第三种实现方式中，所述天线的馈电端与非平衡信号转换模块连接，所述非平衡信号转换模块与非平衡信号馈电器连接。该实现方式提供了将非平衡信号馈电器提供的非平衡信号通过非平衡信号转换模块转换为平衡信号的间接馈电方式。
结合第二方面，在第二方面的第四种实现方式中，所述第一弯折部分占所述第一天线臂的总长度的10％～90％。所述第二弯折部分占所述第二天线臂的总长度的10％～90％。
本发明提供了一种终端设备和天线，其中，该天线的两个天线臂均包括弯折部分和本体部分，弯折部分和本体部分相互垂直，相当于将天线臂的一部分进行了“弯折”，能够减小天线臂的高度，使得这种新型天线能够应用在终端设备的边缘，减小对终端设备内部空间的占用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中提供的天线系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种天线的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种天线的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种终端设备的结构示意图；
图5-1、图5-2为本发明实施例提供的图4所示的天线2的辐射方向示意图；
图6-1、图6-2为本发明实施例提供的图4所示的天线3的辐射方向示意图；
图7为本发明实施例提供的图4所示的天线系统的仿真散射参数示意图。
具体实施方式
下面将结合本实施例中的附图，对本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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种天线，如图2所示，该天线包括第一天线臂20和第二天线臂30；所述第一天线臂20包括第一本体部分201和第一弯折部分202，所述第二天线臂30包括第二本体部分301和第二弯折部分302。其中，所述第一本体部分201和第一弯折部分202互相垂直，所述第二本体部分301和第二弯折部分302互相垂直；所述第一本体部分201和所述第二本体部分301之间的空间形成所述天线的馈电端40，所述天线的馈电端40用于输入平衡馈电信号。
其中，本发明实施例提供的上述天线主要应用于终端设备。本发明实施例所指的终端设备包括手机、电脑、平板电脑等任意主要通过天线实现通信的电子设备。
其中，在将本发明实施例提供的天线应用在终端设备的过程中，两个天线臂的弯折部分和本体部分的长度可根据终端设备的厚度等实际需要设定，例如：当天线臂总体长度较长，而终端设备的厚度较小时，可将天线臂中超出终端设备厚度的部分进行弯折，形成天线臂的弯折部分，使得天线能够应用在终端设备中。可选的，第一天线臂中，所述第一弯折部分占所述第一天线臂的总长度的10％～90％；第二天线臂中，所述第二弯折部分占所述第二天线臂的总长度的10％～90％。
其中，本发明实施例提供的上述天线采用平衡馈电信号实现馈电，在该具体实现过程中，作为一种可选的馈电方式，天线的馈电端与平衡信号馈电器连接，使得平衡信号馈电器产生的平衡馈电信号直接为天线馈电。作为另一种可选的馈电方式，所述天线的馈电端与非平衡信号转换模块连接，所述非平衡信号转换模块与非平衡信号馈电器连接，使得非平衡信号馈电器产生的非平衡信号经非平衡信号转换模块转换为平衡信号后为天线馈电。例如：该非平衡信号馈电器可以为同轴线，该非平衡信号转换模块可以为巴伦。当采用同轴线给天线馈电时，由于同轴线提供非平衡信号，线缆的外层也会参与辐射，会影响天线的辐射方向，因而可以在天线的馈电端和同轴线之间增加一个巴伦，将同轴线提供的非平衡信号转换成平衡信号对天线进行馈电。
为了提高天线的收发信号的性能，可在图2所示的天线中增加一个连接片结构，将天线的两个天线臂的弯折部分连接。因此，可选的，如图3所示，所述天线还包括连接片50，所述第一弯折部分202和所述第二弯折部分302通过所述连接片50互相连接。
本发明实施例提供的天线，其两个天线臂均包括弯折部分和本体部分，且弯折部分和本体部分相互垂直，相当于将天线臂的一部分进行了“弯折”，能够减小天线臂的高度，与现有技术中PIFA天线需要占用较多的终端设备内部空间相比，本发明实施例提供的天线能够应用在终端设备的边缘，减小对终端设备的内部空间的占用。
另外，现有技术中，应用于终端设备上的PIFA天线等天线普遍采用非平衡信号馈电，容易在相邻天线之间产生强烈的耦合，需要增加专门的去耦结构或去耦网格，其实现较为复杂。本发明提供的这种天线采用平衡馈电信号馈电，使得这种天线沿天线径向辐射的能量比较小，当终端设备中包括多个这种新型天线时，能够减少相邻天线之间的耦合，进而无需增加去耦设计，其实现较为简单。
将本发明实施例提供的天线应用到终端设备中，本发明实施例还提供了一种终端设备，包括预设数量的天线，所述预设数量的天线位于所述终端设备的边缘。
其中，该终端设备中包括的天线的具体实现方式可参考前文所述，此处不再赘述。
为了保证天线系统的有效工作，可将所述预设数量的天线设置在所述终端设备的侧壁、边框、后盖边缘等终端设备的边缘部分。
其中，所述预设数量的取值可以为任意值；既可以为1个也可以为多个。具体而言，终端设备中天线个数，可根据终端设备的天线系统的设计需求，如天线系统的工作频率以及终端设备的尺寸等确定，一般为2-8个。
示例性的，如图4所示，本发明实施例提供的终端设备，该终端设备包括介质基板601和边框602，以及分别位于上边框的天线1、位于下边框的天线5、位于左边框的天线2、天线3、天线4以及位于右边框的天线6、天线7和天线8这样8个天线。
需要说明的是，图4中示出的介质基板601为终端设备中的结构，其具体实现可参考现有技术，本发明实施例不再赘述。
可选的，由于沿天线径向辐射的能量较小，为了减小相邻天线之间的耦合，当所述预设数量大于等于2时，如图4所示，相邻天线径向排列。
可选的，为了充分利用终端设备的边框，节约天线的制作成本以及占用空间，当所述终端设备的边框为金属边框且所述金属边框上设置有缝隙时，所述天线的第一本体部分和第二本体部分分别为所述缝隙两侧的金属边框，所述天线的馈电端为所述缝隙；可分别增加与第一本体部分垂直的金属片形成第一弯折部分，增加与第二本体部分垂直的金属片形成第二弯折部分。当所述终端设备的边框为非金属边框时，所述预设数量的天线位于所述非金属边框的内侧。在实际制作过程中，当终端设备的边框为金属边框时，可在该金属边框上开设一些缝隙，使缝隙充当天线的馈电端，相邻天线之间的金属边框充当天线的天线臂的本体部分，然后根据需要增加天线的弯折部分。当终端设备的边框为非金属边框时，可将天线印刷在非金属边框的内侧。
可选的，当所述预设数量大于等于2时，可以适当设置相邻天线的距离，使得相邻天线相距0.4～0.6个波长。这样一方面能够实现天线之间的高隔离，进一步的减少天线之间的耦合，另一方面，能够使得天线的摆放更为紧凑，有利于提高终端设备的空间利用率。
本发明实施例提供的终端设备采用了一种不同于现有技术中的天线的新型天线，这种新型天线的两个天线臂均包括弯折部分和本体部分，弯折部分和本体部分相互垂直，相当于将天线臂的一部分进行了“弯折”，能够减小天线臂的高度，将这种天线应用在终端设备的边缘部分，能够减小对终端设备内部空间的占用。
另外，现有技术中的终端设备一般采用PIFA等采用非平衡信号馈电的天线，而本发明实施例提供的终端设备中的天线采用平衡信号馈电，这种采用平衡信号馈电的天线沿天线径向辐射的能量比较小，利用天线的这种辐射特性，能够减小相邻天线之间的耦合，因而，本发明提供的终端设备不需要添加任何去耦结构，其实现较简单。
为了更加清楚的解释上述效果，本发明实施例还提供了天线的辐射方向示意图。图5-1为图4所示终端设备中天线2在z-x平面的辐射方向示意图，图5-2为图4所示终端设备中天线2在z-y平面的辐射方向示意图，其中实线为主极化辐射方向示意图，虚线为交叉极化辐射方向示意图。图6-1为图4所示终端设备中天线3在z-x平面的辐射方向示意图，图6-2为图4所示终端设备中天线3在z-y平面的辐射方向示意图，同样的，实线为主极化辐射方向示意图，虚线为交叉极化辐射方向示意图。从图5-1、图5-2、图6-1、图6-2中可以看出，图4所示天线2和天线3主要向介质基板的外侧辐射，且在径向方向上的辐射能量较小，因此天线2和天线3之间的相互影响也比较小，天线之间的耦合也比较低。天线的最大增益约为2dBi，在主辐射方向上交叉极化小于-20dB，因此也表现出良好的线性极化特性。
需要说明的是，图6-2中仅以实线示出了主极化辐射方向图，而未示出虚线，表明天线系统的辐射方向主要集中在主极化辐射方向，交叉极化辐射方向的辐射几乎可忽略不计。
图7为图4所示的终端设备中的天线的仿真散射参数。图7中，横坐标表示频率，纵坐标表示散射参数的幅值。其中，|S(1,1)|表示天线1在不同频率下的回波损耗；|S(2,2)|表示天线2在不同频率下的回波损耗；|S(3,3)|表示天线3在不同频率下的回波损耗；|S(1,2)|表示天线1和天线2之间在不同频率下产生的互耦；|S(2,3)|表示天线2和天线3之间在不同频率下产生的互耦。从图7可以看出，由于天线1，天线2和天线3所处位置不同，因而它们的回波损耗略有差别，当回波损耗的值小于-6dB，便认为天线系统可正常工作；由图7可以看出，天线的工作频率为2.5至2.9GHz，-6dB阻抗带宽在16％左右，天线1和天线2之间的最大耦合约为-15dB，天线2和天线3之间的最大耦合约为-20dB，一般要求天线之间的互耦小于-10dB，因此以上参数均满足设计要求。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种终端设备，其特征在于，包括预设数量的天线，所述预设数量的天线位于所述终端设备的边缘，所述天线包括第一天线臂(20)和第二天线臂(30)；所述第一天线臂(20)包括第一本体部分(201)和第一弯折部分(202)，所述第二天线臂(30)包括第二本体部分(301)和第二弯折部分(302)，所述第一本体部分(201)和第一弯折部分(202)互相垂直，所述第二本体部分(301)和第二弯折部分(302)互相垂直；所述第一本体部分(201)和所述第二本体部分(301)之间的空间形成所述天线的馈电端(40)，所述天线的馈电端(40)用于输入平衡馈电信号。
2.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，当所述预设数量大于等于2时，相邻天线径向排列。
3.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述天线还包括连接片(50)，所述第一弯折部分(202)和所述第二弯折部分(302)通过所述连接片(50)互相连接。
4.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，
当所述终端设备的边框为金属边框且所述金属边框上设置有缝隙时，所述天线的第一本体部分和第二本体部分分别为所述缝隙两侧的金属边框，所述天线的馈电端为所述缝隙。
5.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，
当所述终端设备的边框为非金属边框时，所述预设数量的天线位于所述非金属边框的内侧。
6.一种天线，其特征在于，包括第一天线臂(20)和第二天线臂(30)；所述第一天线臂(20)包括第一本体部分(201)和第一弯折部分(202)，所述第二天线臂(30)包括第二本体部分(301)和第二弯折部分(302)，所述第一本体部分(201)和第一弯折部分(202)互相垂直，所述第二本体部分(301)和第二弯折部分(302)互相垂直；所述第一本体部分(201)和所述第二本体部分(301)之间的空间形成所述天线的馈电端(40)，所述天线的馈电端(40)用于输入平衡馈电信号。
7.根据权利要求6所述的天线，其特征在于，所述天线还包括连接片(50)，所述第一弯折部分(202)和所述第二弯折部分(302)通过所述连接片(50)互相连接。
8.根据权利要求6所述的天线，其特征在于，
所述天线的馈电端与平衡信号馈电器连接。
9.根据权利要求6所述的天线，其特征在于，
所述天线的馈电端与非平衡信号转换模块连接，所述非平衡信号转换模块与非平衡信号馈电器连接。
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