CN109037910A - 电子设备及其天线结构 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种电子设备及其天线结构，该天线结构应用于具有金属边框的电子设备，所述金属边框上设有缝隙；所述天线结构可以包括：天线支架，所述天线支架位于所述金属边框的内侧，且一端延伸至所述缝隙附近；天线，所述天线承载于所述天线支架上；所述天线包括第一天线段，所述第一天线段的末端被所述天线支架引导至所述缝隙附近。通过本公开的技术方案，可以增强天线结构在电子设备侧面的辐射特性，有利于提高天线结构的吞吐量，进而提升天线结构的性能。

Description

电子设备及其天线结构

技术领域

本公开涉及天线技术领域，尤其涉及一种电子设备及其天线结构。

背景技术

随着手机、平板等电子设备在人们日常生活中的应用越来越广泛，人们对电子设备的结构和功能也在不断提出新的需求，比如要求更小的设备规格、更大的屏占比、手感更佳的金属壳体等。

然而，电子设备的任何结构和功能上的变化，都可能对天线结构的性能造成影响，从而影响电子设备最为基础的通讯功能、降低人们的使用体验。

发明内容

本公开提供一种电子设备及其天线结构，以解决相关技术中的不足。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种天线结构，应用于具有金属边框的电子设备，所述金属边框上设有缝隙；所述天线结构包括：

天线支架，所述天线支架位于所述金属边框的内侧，且一端延伸至所述缝隙附近；

天线，所述天线承载于所述天线支架上；所述天线包括第一天线段，所述第一天线段的末端被所述天线支架引导至所述缝隙附近。

可选的，所述第一天线段的末端被所述天线支架引导至所述缝隙附近，以使得所述末端与所述缝隙平行。

可选的，所述第一天线段的末端被所述天线支架引导至所述缝隙附近，以使得所述末端在所述金属边框的厚度方向上的投影，与所述缝隙在所述厚度方向上的投影至少存在部分重合。

可选的，所述天线还包括：

第二天线段，所述第二天线段用于第二信号的收发，所述第二信号的频段与所述第一信号的频段不同。

可选的，所述金属边框的高度低于所述第二天线段，所述天线支架包括：

第一支架层，所述第一支架层通过预设次数的弯折延伸至所述缝隙附近，用于承载所述第一天线段，以引导所述第一天线段的末端至所述缝隙附近；

第二支架层，所述第二支架层用于承载所述第二天线段。

可选的，所述第一天线段相比于所述第二天线段更靠近于所述金属边框，所述天线结构的馈点设于所述第二天线段上。

可选的，所述馈点位于所述第一天线段的接地点与所述第二天线段的接地点之间。

可选的，所述第一信号包括5GHz的频段信号，所述第二信号包括2.4GHz的频段信号；其中，所述5GHz的频段信号包括：由所述馈点与所述第一天线段的接地点之间进行空间耦合得到的第一5GHz频段信号，以及由所述第一天线段与自身的接地点之间谐振得到的第二5GHz频段信号。

可选的，所述第一信号与所述第二信号为WIFI信号。

可选的，所述缝隙的宽度包括3mm。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种电子设备，包括：如上述实施例中任一项所述的天线结构。

可选的，所述金属边框为所述电子设备的侧面金属边框。

可选的，所述天线结构中的天线还包括第二天线段，所述第二天线段用于第二信号的收发，所述第二信号的频段与所述第一信号的频段不同；所述电子设备还包括：

其他天线结构，所述其他天线结构以所述电子设备的顶部或底部的金属边框作为天线，用于所述第一信号和所述第二信号的收发。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

由上述实施例可知，本公开通过在电子设备的金属边框上设置缝隙，并由天线支架将天线中的第一天线段的末端引导至缝隙附近，可以减小金属边框在第一天线段收发第一信号时对该第一信号的屏蔽作用，从而增强天线结构在电子设备侧面的辐射特性，有利于提高天线结构的吞吐量，进而提升天线结构的性能。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是相关技术中天线结构的示意图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种天线结构的示意图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种末端1311与缝隙P的相对位置关系的俯视图。

图4是根据一示例性实施例示出的末端1311占用空间的示意图。

图5是根据一示例性实施例示出的另一种末端1311与缝隙P的相对位置关系的俯视图。

图6是根据一示例性实施例示出的另一种天线结构的示意图。

图7是根据一示例性实施例示出的一种天线支架的侧视图。

图8是根据一示例性实施例示出的另一种天线支架的侧视图。

图9是根据一示例性实施例示出的辐射WIFI信号的回波损耗的示意图。

图10是根据一示例性实施例示出的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

手机、平板等电子设备在实现网络数据传输、语音通话等通讯功能时，均需要通过天线来发射和接收信号。比如，如图1所示，相关技术中采用WIFI MIMO(Multiple-InputMultiple-Out-put，多输入输出)的天线结构以提高传输速率。电子设备包括WIFI天线11和WIFI天线12。除pattern(激光直接成型图案)111之外，为了保证WIFI天线11的性能，还利用了电子设备的顶部金属边框112作为WIFI天线11的一部分。而WIFI天线12由于空间的限制，只能放置于电子设备内部的中部位置，无法利用金属边框进行WIFI信号(频段为2.4GHz～2.484GHz以及5.2GHz～5.9GHz)的收发。对于2.4GHz的低频信号而言，WIFI天线12的辐射方向与WIFI天线11差异较小；而对于5GHz的高频信号而言，WIFI天线12由于受侧面金属边框对信号的屏蔽作用，其辐射方向仅集中在电子设备的背面，导致不利于数据的传输(即吞吐量较低)，严重影响了天线结构的性能。

因此，本公开通过对天线的结构予以改进，以解决相关技术中存在的上述技术问题。

请参见图2，图2是根据一示例性实施例示出的一种天线结构的示意图。如图2所示，该天线结构应用于具有金属边框11的电子设备，金属边框11上设有缝隙P；天线结构可以包括天线支架12(图2中未示出，下文将进行详述)和天线13。其中，天线支架12位于金属边框11的内侧(即电子设备的内部)，且一端延伸至缝隙P附近。而天线13承载于天线支架12上，天线13包括第一天线段131，第一天线段131的末端1311被天线支架12引导至缝隙P附近。可见，本公开通过在电子设备的金属边框11上设置缝隙P，并由天线支架12将天线13中的第一天线段131的末端1311引导至缝隙P附近(那么第一天线段131可透过缝隙P对第一信号进行收发)，可以减小金属边框11在第一天线段131收发第一信号时对第一信号的屏蔽作用，从而增强天线结构在电子设备侧面(金属边框通常位于电子设备的侧面)的辐射特性，有利于提高天线结构的吞吐量，进而提升天线结构的性能。

而针对天线支架12引导末端1311至缝隙P的具体位置，可分别从“平行”和“投影重合”两个不同的方面进行考虑。下面结合图3-4对末端1311与缝隙P的相对位置关系进行详细说明。

1、平行

请参见图3，图3是根据一示例性实施例示出的一种末端1311与缝隙P的相对位置关系的俯视图。如图3(包括图3a-3c)所示，第一天线段131的末端1311被天线支架12(图中未示出)引导至缝隙P附近，以使得末端1311与缝隙P在金属边框11的延伸方向(即图3所示的左右方向)上平行。通过将末端1311与缝隙P之间的相对位置关系设置为平行，可减少末端1311占用的空间，从而进一步减少本公开天线结构对电子设备内部空间的占用。

以图3a中末端1311在缝隙P的正上方为例，如图4所示，当末端1311与缝隙P平行时(图4a)，金属边框11与末端1311之间的间隙距离为L1；当末端1311与缝隙P不平行时(图4b)，金属边框11与末端1311之间的间隙距离为L2。显然，L1<L2，即当末端1311与缝隙P平行时所占用的空间较小。而针对末端1311在缝隙P的右上方(图3b)以及左上方(图3c)的情况，原理与上述图4的实施例类似，在此不再赘述。

需要说明的是，末端1311与缝隙P的相对位置关系(例如，末端1311与缝隙P之间的距离、末端1311与缝隙P之间的方向等)可根据电子设备内部的实际空间灵活设定，例如，可参考图3a-3c中的任一情况，只要保证末端1311与缝隙P在金属边框11的延伸方向上平行即可，本公开并不对此进行限制。

2、投影重合

请参见图5，图5是根据一示例性实施例示出的另一种末端1311与缝隙P的相对位置关系的俯视图。如图5(包括图5a-5c)所示，第一天线段131的末端1311被天线支架12(图中未示出)引导至缝隙P附近，以使得末端1311在金属边框11的厚度方向(即图5所示的上下方向)上的投影，与缝隙P在该厚度方向上的投影至少存在部分重合。其中，该厚度方向可理解为是金属边框11的长、宽、高中数值最小的边长的延伸方向。例如，在图5a和图5b中，末端1311在上方(或下方)的投影与缝隙P在上方(或下方)的投影仅有部分重合；在图5c中，末端1311在上方(或下方)的投影与缝隙P在上方(或下方)的投影完全重合。通过将末端1311与缝隙P的相对位置关系设置为上述的“投影重合”，可使得第一天线段131可透过缝隙P来收发第一信号，从而减小金属边框11在第一天线段131收发第一信号时对第一信号的屏蔽作用。

同理，末端1311与缝隙P之间的相对位置关系(例如，末端1311与缝隙P之间的距离、末端1311与金属边框11形成的角度等)可根据电子设备内部的实际空间灵活设定，例如，可参考图5a-5c中的任一情况，只要保证末端1311与缝隙P在金属边框11的厚度方向上的投影存在部分重合即可，本公开并不对此进行限制。

需要说明的是，缝隙P的宽度可根据金属边框11的实际规格尺寸灵活设定，例如，缝隙P的宽度可以为3mm，当然，本公开并不对此进行限制。

在上述实施例的基础上，如图6所示，本公开的天线结构还可以进一步包括第二天线段132，以用于对第二信号进行收发。其中，第二信号的频段与上述第一信号的频段不同。通过添加第二天线段132，可增加本公开天线结构支持的频段。而第一天线段131和第二天线段132的形状以及尺寸规格可根据电子设备内部的空间灵活设定，本公开并不对此进行限制。下面结合图6-8对第一天线段131和第二天线段132进行详细说明。

1)天线支架的引导

请参见图7，图7是根据一示例性实施例示出的一种天线支架的侧视图。如图7所示，金属边框11的高度(即图中缝隙P的高度)低于第二天线段132。例如，当将本公开的天线结构设于电子设备内部的中部位置(如图1中WIFI天线12的位置)，且第一天线段131更靠近于金属边框11时，由于电子设备的中部位置还存在其他部件(例如PCB板、芯片等)，而电子设备内部的空间有限，导致第二天线段132高于金属边框11。而天线支架为了可承载第一天线段131和第二天线段，并需要将第一天线段131的末端1311引导至缝隙P的附近，可以包括第一支架层121和第二支架层122。其中，第一支架层121通过预设次数的弯折延伸至缝隙P附近，用于承载第一天线段131，以引导第一天线段131的末端1311至缝隙P附近；第二支架层122用于承载第二天线段132。可见，第一支架层121通过预设次数的弯折来延伸至缝隙P附近，可将承载的第一天线段131的末端1311引导至缝隙P的附近，从而减少金属边框11在第一天线段131收发第一信号时对第一信号的屏蔽作用。

而针对第一支架层121的具体结构，以第一天线段131的末端1311与缝隙P平行的情况为例：在一实施例中，如图7所示，第一支架层121可通过三次弯折(对应于图2和图6中第一支架层121弯折的情况)延伸至缝隙P附近。其中，三次弯折的角度依次为60°、60°、90°；可见，第一支架层121经过第一次和第二次弯折后形成的部分为图2以及图6中的1312。在另一实施例中，如图8所示，第一支架层121可通过两次弯折延伸至缝隙P附近。其中，两次弯折的角度依次为60°、30°。需要说明的是，第一支架层121弯折的次数以及角度可根据电子设备内部实际的结构和剩余空间灵活设定，例如，第一支架层121还可仅通过一次90°的弯折延伸至缝隙P附近，本公开并不对此进行限制。当然，末端1311与缝隙P还可以是其他非平行的相对位置关系，其相应的第一支架层121的结构与上述情况在原理上类似，在此不再赘述。

2)馈点和接地点

如图6所示，第一天线段131相比于第二天线段132更靠近于金属边框11(由上述图7-8中的分析可知，第二天线段132位于金属边框11和第一天线段131的上方)。基于上述第一天线段131与第二天线段132的相对位置关系，天线结构的馈点a可设于第二天线段132上。进一步的，馈点a位于第一天线段131的接地点b与第二天线段132的接地点c之间。通过将馈点a设于接地点b和接地点c之间，使得馈点a与接地点b以及接地点c之间的距离均相对较近，有利于第一天线段131与第二天线段132与各自的接地点进行谐振产生信号，从而使得第一信号和第二信号覆盖更宽的频段。

举例而言，第一信号与第二信号均为WIFI信号。其中，第一信号包括5GHz的频段信号，即第一天线段131用于5GHz的频段信号(5.2GHz～5.9GHz)的收发；第二信号包括2.4GHz的频段信号，即第二天线段132用于2.4GHz的频段信号(2.4GHz～2.484GHz)的收发。通过将第二天线段132设置为与缝隙P相距一定的距离(与第一天线段131相比，第一天线段131更靠近于金属边框11)，有利于第二天线段132对2.4GHz的频段信号的辐射，从而提高第二天线段132的传输速率，进而提升天线机构的性能。进一步的，馈点a位于第一天线段131的接地点b与第二天线段132的接地点c之间。通过将馈点a设于接地点b和接地点c之间，使得馈点a与接地点b以及接地点c之间的距离均相对较近，有利于第一天线段131与第二天线段132与各自的接地点进行谐振产生信号，从而使得第一信号和第二信号覆盖更宽的频段。比如，馈点a与接地点b距离较近，有利于第一天线段131产生高频信号(即相对于2.4GHz的频段信号，5GHz的频段信号为高频信号)，从而使得第一天线段131辐射出的5GHz的频段信号覆盖更宽的频段。其中，基于馈点a与接地点b的距离较近，第一天线段131辐射的5GHz的频段信号包括：由馈点a与第一天线段131的接地点b之间进行空间耦合(两点之间未电连接)得到的第一5GHz频段信号，以及由第一天线段131与接地点b之间谐振得到的第二5GHz频段信号。例如，第一天线段131与第二天线段132辐射WIFI信号的回波损耗如图9所示。其中，各点的坐标如表1所示：

取点	坐标
		M1	(2.4，-8.5495)
M2	(2.5，-7.4502)
		M3	(2.2，-3.4274)
M4	(2.7，-3.2279)
		M5	(5.15，-5.3542)
M6	(5.85，-7.2014)

表1

本公开还提供了一种电子设备，该电子设备中可以包含上述任一实施例中的天线结构(以下称之为天线结构1)。而关于电子设备中该天线结构的描述，可参考上述实施例，在此不再赘述。

进一步的，本公开提供的电子设备可应用上述任一实施例中的天线结构(即天线结构1)来改善侧面的辐射特性；换言之，上述实施例中的金属边框11为电子设备的侧面金属边框。如图10所示，以在右侧的金属边框2A上设置缝隙P为例(当然，也可在左侧的金属边框2B上设置缝隙P)为例，天线结构1的天线支架(图10中未示出)位于侧面金属边框(图10中为右侧的金属边框2A)的内侧(即在图10中电子设备的内部，且位于金属边框2A的左侧)，且一端延伸至缝隙P附近。其中，天线结构1的天线承载于天线支架上，该天线包括第一天线段，第一天线段的末端被天线支架引导至缝隙P附近。天线结构1减小金属边框2A对所收发信号的屏蔽作用的原理可参考上述图2-9所示的实施例，在此不再赘述。通过将本公开的天线结构应用于电子设备的侧面金属边框(设有缝隙P)，可在天线结构发射和接收WIFI信号时减小侧面金属边框对该WIFI信号的屏蔽作用，从而增强天线结构在电子设备侧面的辐射特性，有利于提升天线结构的吞吐量。

需要说明的是，电子设备的侧面金属边框可能与该电子设备的背面为一整体，例如，电子设备采用金属机身，其背面与侧面为整体的一块金属结构。而本公开实施例中的侧面金属边框，特指的是位于电子设备侧面的金属部分，并不包括背面。

本公开的电子设备还可采用WIFI MIMO的天线结构以提高传输速率。如图10所示，在电子设备中的天线结构1用于第一信号和第二信号的收发的基础上，电子设备还包括其他天线结构3，其他天线结构3以电子设备的顶部或底部的金属边框(图10示出的是顶部金属边框)作为天线，同样用于第一信号和第二信号的收发。

例如，承接于上述相关技术中的举例，可将其他天线结构3作为WIFI天线11，利用顶部的金属边框来实现对WIFI信号(包括2.4GHz的低频信号和5GHz的高频信号)的收发；天线结构1作为WIFI天线12，同样用于实现对WIFI信号(包括2.4GHz的低频信号和5GHz的高频信号)的收发。通过上述天线结构1和其他天线结构3的配合，可实现WIFI MIMO的天线结构，从而提升了电子设备传输数据的速率。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (13)

1.一种天线结构，其特征在于，应用于具有金属边框的电子设备，所述金属边框上设有缝隙；所述天线结构包括：

天线支架，所述天线支架位于所述金属边框的内侧，且一端延伸至所述缝隙附近；

天线，所述天线承载于所述天线支架上；所述天线包括第一天线段，所述第一天线段的末端被所述天线支架引导至所述缝隙附近。

2.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述第一天线段的末端被所述天线支架引导至所述缝隙附近，以使得所述末端与所述缝隙平行。

3.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述第一天线段的末端被所述天线支架引导至所述缝隙附近，以使得所述末端在所述金属边框的厚度方向上的投影，与所述缝隙在所述厚度方向上的投影至少存在部分重合。

4.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述天线还包括：

第二天线段，所述第二天线段用于第二信号的收发，所述第二信号的频段与所述第一信号的频段不同。

5.根据权利要求4所述的天线结构，其特征在于，所述金属边框的高度低于所述第二天线段，所述天线支架包括：

第一支架层，所述第一支架层通过预设次数的弯折延伸至所述缝隙附近，用于承载所述第一天线段，以引导所述第一天线段的末端至所述缝隙附近；

第二支架层，所述第二支架层用于承载所述第二天线段。

6.根据权利要求4所述的天线结构，其特征在于，所述第一天线段相比于所述第二天线段更靠近于所述金属边框，所述天线结构的馈点设于所述第二天线段上。

7.根据权利要求6所述的天线结构，其特征在于，所述馈点位于所述第一天线段的接地点与所述第二天线段的接地点之间。

8.根据权利要求7所述的天线结构，其特征在于，所述第一信号包括5GHz的频段信号，所述第二信号包括2.4GHz的频段信号；其中，所述5GHz的频段信号包括：由所述馈点与所述第一天线段的接地点之间进行空间耦合得到的第一5GHz频段信号，以及由所述第一天线段与自身的接地点之间谐振得到的第二5GHz频段信号。

9.根据权利要求4所述的天线结构，其特征在于，所述第一信号与所述第二信号为WIFI信号。

10.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述缝隙的宽度包括3mm。

11.一种电子设备，其特征在于，包括：如权利要求1-10中任一项所述的天线结构。

12.根据权利要求11所述的电子设备，其特征在于，所述金属边框为所述电子设备的侧面金属边框。

13.根据权利要求12所述的电子设备，其特征在于，所述天线结构中的天线还包括第二天线段，所述第二天线段用于第二信号的收发，所述第二信号的频段与所述第一信号的频段不同；所述电子设备还包括：

其他天线结构，所述其他天线结构以所述电子设备的顶部或底部的金属边框作为天线，用于所述第一信号和所述第二信号的收发。