CN109149114B - 一种天线及移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天线，包括第一辐射体、第二辐射体、第一可调电容、第二可调电容、匹配网络、馈入端和多个接地端，其中：第一辐射体与第二辐射体相距预定距离；第一辐射体的第一端通过第一可调电容与第一接地端连接，第一辐射体的第二端通过匹配网络连接馈入端，第一辐射体的第三端连接第二接地端第二辐射体的第一端通过第二可调电容与第三接地端连接，第一辐射体的第三端位于第一辐射体的第一端和第二端之间。第二辐射体的第二端连接第四接地端。上述天线结构能够拓宽天线的有效工作带宽，满足全球通通信频段要求，提升天线的性能。

Description

一种天线及移动终端

技术领域

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种天线及移动终端。

背景技术

随着手机功能模组的增多，如多摄像头、多前置补光、立体声、多麦克风降噪等，以及全面屏设计的趋势化，天线空间被进一步挤压，如何在有限的空间环境下实现宽频天线，保证全球通信频段都有良好的天线性能，适应毫米波4.8-5.0GHz的5G通信技术要求，是天线设计领域面临的一大课题。

现有的天线架构是辐射体的一端通过一个选择开关连接到主板的接地端，另外一端通过匹配网络连接到主板信号线端。该方案主要靠开关来调节天线的带宽，此种调节方式的缺点是往往调谐低频的时候高频会跟着变动，或者调节高频的时候低频会跟着变动，且主要是靠切换不同的匹配来实现频率偏移增加带宽，这种方式拓宽的带宽往往比较有限。

因此，需要一种天线，能够灵活地调整天线所需的工作频率及带宽。

发明内容

为此，本发明提供了一种天线和移动终端，以力图解决或者至少缓解上面存在的至少一个问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种天线，包括第一辐射体、第二辐射体、第一可调电容、第二可调电容、匹配网络、馈入端和多个接地端，其中，第一辐射体与第二辐射体相距预定距离；第一辐射体的第一端通过第一可调电容与第一接地端连接，第一辐射体的第二端通过匹配网络连接馈入端，第一辐射体的第三端连接第二接地端，第一辐射体的第三端位于第一辐射体的第一端和第二端之间；第二辐射体的第一端通过第二可调电容与第三接地端连接，第二辐射体的第二端连接第四接地端。

可选地，第一辐射体和第二辐射体相距的预定距离在0.3mm～1.5mm之间。其中，第一辐射体和第二辐射体相距预定距离是指第一辐射体的第二端和第二辐射体的第一端相距预定距离。

可选地，匹配网络可以使天线产生阻抗匹配，从而提高天线的效率和工作带宽的稳定性。

该天线在现有天线的基础上增加一个耦合辐射分支，这样中高频和超高频带宽可以通过耦合获得，低频带宽可以通过调节第一可调电容获得，增加天线的可调节性。

可选地，在上述天线中，第一辐射体、第一可调电容、第一接地端、第二接地端构成第一回路，第一辐射体、匹配网络、馈入端、第二接地端构成第二回路，第二辐射体、第二可调电容、第三接地端、第四接地端构成第三回路。

可选地，第二回路和第三回路相互耦合，产生天线的第一工作带宽。

由于第三回路和第二回路的物理长度几乎是中高频辐射所需的电长度，且两者本身距离很近有足够的耦合效果，因此通过耦合获得的带宽可以覆盖中高频带宽。

可选地，当第一可调电容被调整到预定的电容值时，可以产生天线的第二工作带宽。

由于通过调整第一可调电容的电容值能够使天线产生谐振，使天线产生谐振的电容值有多个，不同的使天线产生谐振的电容值对应不同的低频带宽。这样天线的可调低频带宽就变宽了。

可选地，天线还包括多个弹片，第一辐射体的第一端通过第一弹片连接第一可调电容，第一辐射体的第二端通过第二弹片连接匹配网络；第二辐射体的第一端通过第三弹片连接第二可调电容。

根据本发明另一个方面，提供一种移动终端，包括上述的天线。

本方案的天线结构，可以灵活地调整低频(700MHZ～960MHZ)、中频(1710MHZ～2170MHZ)、高频(2300MHZ～2690MHZ、)、超高频(3.3G～5G)的工作带宽，满足全球通信频段要求，能够增加天线的可调性，提高天线的性能。

附图说明

为了实现上述以及相关目的，本文结合下面的描述和附图来描述某些说明性方面，这些方面指示了可以实践本文所公开的原理的各种方式，并且所有方面及其等效方面旨在落入所要求保护的主题的范围内。通过结合附图阅读下面的详细描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。遍及本公开，相同的附图标记通常指代相同的部件或元素。

图1示出了根据本发明的一个实施例的移动终端100的构造示意图；

图2示出了现有的一种天线的示意性结构图；

图3示出了根据本发明的一个实施例的天线300的示意性结构图；

图4示出了根据本发明的一个实施例的天线300的示意性结构图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

随着5G通信时代来临，天线的布局位置、制造工艺及材料都在发生改变。如何增加天线带宽，提升天线的发射功率和性能，使天线获得较好的辐射效率和工作带宽，是天线设计的关键。

图1示出了根据本发明一个实施例的移动终端100的结构框图。图1是移动终端100的结构框图。移动终端100可以包括存储器接口102、一个或多个处理器104，以及外围接口106。

存储器接口102、一个或多个处理器104和/或外围接口106既可以是分立元件，也可以集成在一个或多个集成电路中。在移动终端100中，各种元件可以通过一条或多条通信总线或信号线来耦合。传感器、设备和子系统可以耦合到外围接口106，以便帮助实现多种功能。

例如，运动传感器110、光线传感器112和距离传感器114可以耦合到外围接口106，以方便定向、照明和测距等功能。其他传感器116同样可以与外围接口106相连，例如定位系统(例如GPS接收机)、温度传感器、生物测定传感器或其他感测设备，由此可以帮助实施相关的功能。

音频子系统126可以与扬声器128以及麦克风130相耦合，以便帮助实施启用语音的功能，例如语音识别、语音复制、数字记录和电话功能。I/O子系统140可以包括触摸屏控制器142和/或一个或多个其他输入控制器144。触摸屏控制器142可以耦合到触摸屏146。举例来说，该触摸屏146和触摸屏控制器142可以使用多种触摸感测技术中的任何一种来检测与之进行的接触和移动或是暂停，其中感测技术包括但不局限于电容性、电阻性、红外和表面声波技术。一个或多个其他输入控制器144可以耦合到其他输入/控制设备148，例如一个或多个按钮、摇杆开关、拇指旋轮、红外端口、USB端口、和/或指示笔之类的指点设备。所述一个或多个按钮(未显示)可以包括用于控制扬声器128和/或麦克风130音量的向上/向下按钮。

存储器接口102可以与存储器150相耦合。该存储器150可以包括高速随机存取存储器和/或非易失性存储器，例如一个或多个磁盘存储设备，一个或多个光学存储设备，和/或闪存存储器(例如NAND，NOR)。存储器150可以存储操作系统172，例如Android、iOS或是Windows Phone之类的操作系统。该操作系统172可以包括用于处理基本系统服务以及执行依赖于硬件的任务的指令。

相机子系统120可以用于方便诸如记录照片和视频剪辑的相机功能的实现。可以通过一个或多个无线通信子系统124来帮助实现通信功能，其中无线通信子系统可以包括射频接收机和发射机和/或光(例如红外)接收机和发射机，利用无线电磁波，以实现信息和数据传输的系统。它根据工作频段或传输手段分类，可以分为中波通信、短波通信、超短波通信、微波通信和卫星通信等。无线通信子系统124的特定设计和实施方式可以取决于移动终端100所支持的一个或多个通信网络。例如，移动终端100可以包括被设计成支持LTE、3G/4G/5G、GSM网络、GPRS网络、EDGE网络、Wi-Fi或WiMax网络以及Bluebooth^TM网络的通信子系统124。天线300是移动终端上用于接收信号的设备，射频发射机输出的射频信号功率，通过馈线(电缆)输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后，由天线接下来(仅仅接收很小很小一部分功率)，并通过馈线送到无线电接收机。可见，天线是发射和接收电磁波的一个重要的设备。

天线结构主要包括介质基板、接触弹片、辐射体、匹配电路，其中，辐射体是在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。接地弹片有弹性能产生接触压力，降低接触电阻，能够使线路导电良好。如果天线的稳定性不好，很容易激发产生高次谐波的干扰，当天线的阻抗匹配时，馈线上只存在传向终端负载的入射波，而没有由终端负载产生的反射波，因此匹配网络能保证天线取得全部信号功率。

图2示出了现有的一种天线的示意性结构图。如图2所示，天线包括一个辐射体201、辐射体201的一端通过接地弹片202连接选择开关204的一端，选择开关204的另一端连接主板的接地端206，辐射体201的另一端通过馈点弹片203连接匹配网络205的一端，匹配网络205的另一端连接主板信号线的馈线端207。

其中，匹配网络205可以是L型或

型、有源或无源等任一种匹配电路，一般由电感和电容组成，能够通过阻抗匹配能够提高天线的发射效率。

这种天线结构主要靠选择开关204来调节天线的带宽，此种调节方式的缺点是往往调谐低频的时候高频会跟着变动，或者调节高频的时候低频会跟着变动，且主要是靠切换不同的匹配来实现频率偏移增加带宽，例如选择开关204中的四个通路可以连接四组匹配，每一组匹配对应一个谐振状态，四个状态叠加起来使天线工作带宽拓宽，这种方式拓宽的带宽往往比较有限。

本方案对现有天线进行了改进，图3示出了根据本发明的一个实施例的天线300的示意性结构图。如图3所示，天线300包括第一辐射体301、第二辐射体302、第一可调电容306、第二可调电容307、匹配网络308、馈入端313和多个接地端，其中，第一辐射体301与第二辐射体302相距预定距离。这个预定距离是第一辐射体301的第二端与第二辐射体302的第一端之间的距离，第一辐射体301的第一端通过第一可调电容306与第一接地端309连接，第一辐射体的第二端通过匹配网络308连接馈入端313，第一辐射体301的第三端连接第二接地端310。第一辐射体301的第三端位于第一辐射体301的第一端和第二端之间。第二辐射体302的第一端通过第二可调电容307与第三接地端311连接，第二辐射体302的第二端连接第四接地端312。

天线300还可以包括多个弹片。图4示出了根据本发明的一个实施例的天线300的示意性结构图。如图4所示，第一辐射体301的第一端通过第一弹片303、第一可调电容306与第一接地端309连接，第一辐射体的第二端通过第二弹片304、匹配网络308连接馈入端313，第一辐射体301的第三端连接第二接地端310。第一辐射体301的第三端位于第一辐射体301的第一端和第二端之间。第二辐射体302的第一端通过第三弹片305、第二可调电容307与第三接地端311连接，第二辐射体302的第二端连接第四接地端312。

其中，第一辐射体和第二辐射体是任一种材料的可以发射和接收电磁波信号的部件。在现有天线架构的基础上增加了一个耦合辐射分支，这样第二辐射体302、第二可调电容307、第三接地端311、第四接地端312构成第三回路。这个耦合辐射分支和原辐射分支的间隔距离可以根据实际的堆叠环境，即天线的PCB布局进行调试，将间隔控制在0.3～1.5mm之间耦合效果较好，中高频和超高频带宽可以通过耦合直接获得。

在原辐射分支的中部(第一辐射体的第三端)，将第一辐射体301接地，这样第一辐射体301第一端和第三端之间的部分、第一可调电容306、第一接地端309、第二接地端310构成第一回路，第一辐射体301的第二端和第三端之间的部分、匹配网络308、馈入端313、第二接地端310构成第二回路，其中，馈入端主要用于天线和发射接收机之间传输信号。第三回路和第二回路就可以相互耦合，就可以产生天线的第一工作带宽，即中频、高频或超高频带宽。其中天线的带宽是指满足天线全部指标的频带范围，一般可以调整到中频(1710MHZ～2170MHZ)、高频(2300MHZ～2690MHZ)、超高频(3.3G～5G)的工作带宽。此外第一回路和第三回路也存在一定的耦合，但是和第二回路与第三回路之间的耦合相比较弱。

其中，第一回路和第二回路本身的2倍频会在中频或者高频产生一定的谐振带宽，当加入第三回路时可以起到一个寄生耦合的效果，会产生另一个中频或者高频谐振，这样合起来高频或者中频的带宽就变宽了。例如原来第一回路和第二回路在高频的2倍频谐振带宽为100MHZ，加入第三回路的耦合之后产生了一个谐振100MHZ，那么高频的谐振带宽就变成了100MHZ+100MHZ＝200MHZ。其中，寄生耦合是指在设计的耦合之外由于布线或器件特性而额外产生的耦合。由于第三回路和第二回路的物理长度几乎是中高频辐射所需的电长度(微带传输线的物理长度与所传输电磁波波长之比为电长度)当辐射体的长度达到入/4(入＝c/f，其中c为光速，f为工作频率)时，就会在f频率点产生谐振并且形成辐射，且两者本身距离很近有足够的耦合效果，因此通过耦合获得的带宽可以覆盖中高频频段。

当天线工作在高频频段，需要考虑反射的问题，因为波长很短的反射信号会叠加到原信号上改变原信号的形状，当匹配网络阻抗匹配时，就可以避免反射。

当第一可调电容被调整到预定的电容值时，可以产生天线的第二工作带宽。即低频的带宽可以通过第一可调电容306进行调谐获得。匹配网络是固定的，当第一可调电容306被调整到预定的电容值，可以使天线产生谐振。不同预定的电容值对应不同的谐振频率。当不同预定的电容值对应的工作带宽叠加，就可以产生天线的第二工作带宽，即低频带宽。通过切换不同的电容值可以改变天线的电长度，从而可以在不同的频率点产生谐振，当把这些不同电容值的谐振组合起来时，就可以增加低频带宽。

例如，第一可调电容的电容值设定为a时，可以使系统产生谐振，对应的低频带宽覆盖在824～894MHZ，第一可调电容的电容值设定为b时，使系统产生谐振，对应的低频带宽覆盖在700～824MHZ，第一可调电容的电容值设定为c时，使系统产生谐振，对应的低频带宽覆盖在894～960MHZ。将不同电容值对应的工作带宽叠加，低频覆盖带宽就提升到了700～960MHZ。因此通过调节第一可调电容的电容值能够增加低频带宽的带宽。

通过本方案提供的天线结构，可以拓宽天线有效工作带宽，满足全球通通信频段要求，天线性能得到提升，并且能够增加天线的可调性，可以将高低频分开控制调试，调试更轻松便捷。

应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员应当理解在本文所公开的示例中的设备的模块或单元或组件可以布置在如该实施例中所描述的设备中，或者可替换地可以定位在与该示例中的设备不同的一个或多个设备中。前述示例中的模块可以组合为一个模块或者此外可以分成多个子模块。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

如在此所使用的那样，除非另行规定，使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。

尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。

Claims (7)

1.一种天线，包括第一辐射体、第二辐射体、第一可调电容、第二可调电容、匹配网络、馈入端和多个接地端，其中：

所述第一辐射体与所述第二辐射体相距预定距离；

所述第一辐射体的第一端通过所述第一可调电容与第一接地端连接，所述第一辐射体的第二端通过匹配网络连接馈入端，所述第一辐射体的第三端连接第二接地端，所述第一辐射体的第三端位于第一辐射体的第一端和第二端之间；

所述第二辐射体的第一端通过所述第二可调电容与第三接地端连接，所述第二辐射体的第二端连接第四接地端；

其中，所述第一辐射体、第一可调电容、第一接地端和第二接地端构成第一回路，所述第一辐射体、第二接地端、匹配网络和馈入端构成第二回路，所述第二辐射体、第二可调电容、第三接地端、第四接地端构成第三回路。

2.如权利要求1所述的天线，其中，所述第二回路和所述第三回路相互耦合，产生所述天线的第一工作带宽。

3.如权利要求1所述的天线，其中，当所述第一可调电容被调整到预定的电容值时，产生所述天线的第二工作带宽。

4.如权利要求1所述的天线，所述天线还包括多个弹片，其中，

所述第一辐射体的第一端通过第一弹片连接所述第一可调电容，所述第一辐射体的第二端通过第二弹片连接所述匹配网络；

所述第二辐射体的第一端通过第三弹片连接所述第二可调电容。

5.如权利要求1所述的天线，其中，所述匹配网络适于使所述天线产生阻抗匹配。

6.如权利要求1所述的天线，其中，所述预定距离在0.3mm～1.5mm之间。

7.一种移动终端，其中，包括：

如权利要求1-6任一项中所述的天线。

Images