CN109586029B - 天线装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

公开了一种天线装置和电子设备。该天线装置包括：第一天线；第二天线；以及浮空金属元件，该浮空金属元件被设置在第一天线和第二天线之间以提高第一天线和第二天线之间的隔离度。

Description

天线装置及电子设备

技术领域

本发明涉及天线技术领域，更具体地，涉及一种天线装置和电子设备。

背景技术

现今，智能家居产品越来越普及。智能家居产品通常需要配备无线连接功能。因此，设备需要蓝牙或WIFI天线装置。例如，智能家居产品例如包括配备无线传输功能的相机、VR或AR头盔、游戏手柄等。

通常，为了避免手对信号的遮挡，或者为了增强信号在复杂环境中抗干扰能力，或者为了到达尽可能360度全向覆盖，或者其他原因，天线系统可以设计为包括两个天线。这样，可以接收两路信号，从而提高系统的接收灵敏度，或者增强天线系统的全向覆盖。

为了能够进行有效辐射，天线需要占一定的空间。这里的空间是指，天线本身所占据的空间。一般来讲，当天线的尺寸是所辐射的电磁波的四分之一波长时，天线能够达到最佳的辐射效率。过小的天线尺寸会让天线的辐射效率急剧下降。为了减小天线的尺寸，一个可能的方式是使用陶瓷天线。

目前，许多电子设备的外观设计使用金属材料作为外壳。在这种情况下，外观设计的材质与天线设计会产生矛盾。通常，在金属外壳的条件下，通过采取对金属外壳进行开缝的方式，结合塑料与金属的纳米注塑工艺，形成天线所需要的环境与空间。但是，这种工艺成本高。此外，在这种情况下，天线需要与电子设备的结构件结合在一起，这对天线的调试造成困难。另外，由于空间狭小，两个天线之间的隔离度很难达到一个较好的水平。

发明内容

本公开的一个目的是提供一种用于天线装置的新技术方案。

根据本公开的第一方面，提供了一种天线装置，包括：第一天线；第二天线；以及浮空金属元件，该浮空金属元件被设置在第一天线和第二天线之间以提高第一天线和第二天线之间的隔离度。

根据本公开的第二方面，提供了一种电子设备，包括：非金属盖板，其中，根据本公开的天线装置被设置在所述非金属盖板上；以及金属外壳，其中，所述非金属盖板至少部分覆盖所述金属外壳。

根据本公开的实施例，可以通过浮空金属元件来调整天线的阻抗和/或辐射效率。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且连同其说明一起用于解释本公开的原理。

图1示意性地示出了根据本公开的一个实施例的天线装置。

图2-6示意性地示出了根据本公开的另一个实施例的天线装置的示意性顶视图。

图7示出了根据本公开的另一个实施例的天线装置的浮空金属元件的例子。

图8示出了根据本公开的另一个实施例的天线装置的浮空金属元件的例子。

图9示出了根据本公开的另一个实施例的天线装置的浮空金属元件的例子。

图10示出了根据本公开的另一个实施例的天线装置的浮空金属元件的例子。

图11示意性地示出了根据本公开的一个实施例的电子设备。

图12示出了根据本公开的一个实施例的天线装置的示意性回波损耗波形图和天线隔离度。

图13示出了根据本公开的一个实施例的天线装置的示意性辐射效率图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1示意性地示出了根据本公开的一个实施例的天线装置。

如图1所示，天线装置包括：第一天线11，第二天线21和浮空金属元件31。该浮空金属元件被设置在第一天线和第二天线之间以提高第一天线和第二天线之间的隔离度。

“浮空”是电学领域的通用术语，它表示一个元件处于既没有接地也没有连接到信号源的状态。

尽管在图1中，浮空金属元件31与第一天线11和第二天线21分别部分重叠，但是，浮空金属元件31还可以仅与第一天线11和第二天线21之一部分重叠，或者浮空金属元件31还可以与第一天线11和第二天线21不重叠。

此外，浮空金属元件31可以与第一天线11和第二天线21处于相同平面或不同平面。

在这个实施例中，通过在两个天线之间设置浮空金属元件，可以改善两个天线之间的隔离度。此外，浮空金属元件相当于在两个天线之间设置的可以人为控制的路径，这有利于天线辐射图的调整，增加了设计自由度。另外，浮空金属元件还可以在一定程度上改善天线的回波损耗。

图2-6示意性地示出了根据本公开的另一个实施例的天线装置的示意性顶视图。

在这个实施例中，天线装置还包括非金属盖板500。非金属盖板例如是塑胶盖板。图2示出了非金属盖板的左视图。例如，非金属盖板500包括用于螺钉连接的通孔501、502。非金属盖板500可以覆盖电子设备的外壳。图3示出了非金属盖板的正视图(内侧表面)。图4示出了非金属盖板的右视图。图5示出了非金属盖板的背视图(外侧表面)。如图5所示，浮空金属元件600被设置在非金属盖板的外侧表面。

图6示出了非金属盖板的正视图，其中，天线被设置在非金属盖板的内侧表面。如图6所示，第一天线711和第二天线712被设置在非金属盖板500的内侧表面。图6还示出了用于将第一天线711和第二天线712分别连接到电路板的线路，包括第一芯线712、第二芯线722、第一地线713、第二地线723、第一扩展地714、第二扩展地724、第一连接线715和第二连接线725。第一连接线715和第二连接线725用于连接到电路板以传递天线信号。

第一天线711和第二天线721分别用于两个频段，例如，2.4GHz频段和5.8GHz频段。第一天线711和第二天线721的材料可以是高介电常数的材料，例如，陶瓷或FR4。可以通过第一芯线712、第二芯线722、第一扩展地714和第二扩展地724的长度调节天线的谐振频率。

非金属盖板500可以与电子设备的外壳一起形成电子设备的腔体。天线可以位于所述腔体内。非金属盖板500的内侧表面朝向电子设备内部，非金属盖板500的内侧表面朝向电子设备外部。

一般来说，电子设备的内部有许多金属化的元件，例如，电路板、支架等。在这个实施例中，相对于其他金属化的元件，浮空金属元件位于天线的外侧，这有利于调节整个电子设备外部的天线辐射特性。尤其是在电子设备的外壳是金属材料的情况下，由于金属外壳的屏蔽作用，很难通过电子设备腔体内部的元件来调节天线的辐射特性，因此，设置在外部的浮空金属元件是尤其有利的。

本实施例的天线装置可以双频天线，即，第一天线和第二天线分别用于不同的频段。例如，第一天线用于2.4GHz频段，第二天线用于5.8GHz频段。

如图1和图6所示，所述第一天线11、711和第二天线12、721的极化方向是正交的。这可以进一步增加两个天线之间的隔离度。此外，通过浮空金属元件可以进一步改善隔离度，并且优化两个天线各自的阻抗特性。

浮空金属元件相对于所述第一天线和第二天线的中间平面呈非对称。在第一天线和第二天线辐射不同信号的情况下，这种非对称性是有利。所述不同信号例如是不同频率的信号和/或不同方向的信号。“中间平面”可以是第一天线和第二天线之间路径的中点所构成的平面。

在一种情况下，浮空金属元件本身是对称的，而浮空金属元件关于所述中间平面是非对称的。例如，图5中所示的浮空金属片600的形状是分叉结构。

图7示出了根据本公开的另一个实施例的天线装置的浮空金属元件的例子。图7所示的浮空金属元件是浮空金属片，以及所述浮空金属片是对称形状的。

在图7(a)中，所述浮空金属片的形状是半圆环。在图7(b)中，所述浮空金属片的形状是月牙。在图7(c)中，所述浮空金属片的形状是横条形。在图7(d)中，所述浮空金属片的形状是T字形。

在另一种情况下，浮空金属元件本身是对称的。对于辐射不同信号的两个天线来说，由于浮空金属元件本身提供了不同的调节属性，因此，这是更加有利的。

图8示出了根据本公开的另一个实施例的天线装置的浮空金属元件的例子。在图8中，浮空金属元件是浮空金属片，以及所述浮空金属片是非对称形状的。

在图8(e)中，所述浮空金属片的形状是横L形。在图8(f)中，所述浮空金属片的形状是三角形。在图8(g)中，所述浮空金属片的形状是3/4圆形。在图8(h)中，所述浮空金属片的形状是三角形的边框角。

图9示出了根据本公开的另一个实施例的天线装置的浮空金属元件的例子。在图9中，浮空金属元件是金属体。这种立体结构的浮空金属元件提供了更多的调节天线辐射特性的自由度。此外，这种立体结构的浮空金属元件有利进一步增加天线隔离度。

图10示出了根据本公开的另一个实施例的天线装置的浮空金属元件的例子。在图10中，浮空金属元件包括多层结构。浮空金属元件的各层结构可以是不同形状的。这有利增加天线的隔离度，并有利于对天线辐射特性的调节。此外，这可以进一步增加天线设计是自由度。

在这里天线装置中，第一天线和第二天线中的至少一个的材料可以是陶瓷或FR4。

图11示意性地示出了根据一个实施例的电子设备。在图11(a)中示出了电子设备的分解视图，以及在图11(b)中示出了电子设备的组合后的视图。

如图11所示，电子设备包括：非金属盖板500和金属外壳100。根据前面任意一个实施例所述的天线装置被设置在所述非金属盖板500上。所述非金属盖板500至少部分覆盖所述金属外壳100。

例如，所述非金属盖板500是图2-6所示的非金属盖板。

尽管没有示出，但是，电子设备还可以包括非金属上壳。所述非金属上壳覆盖所述非金属盖板500并与所述金属外壳100形成电子设备的腔体。在这种情况下，所述非金属盖板500位于所述腔体内。例如，所述非金属上壳可以用于保护所述非金属盖板500。

如图11所示，所述电子设备还可以包括：位于所述非金属盖板和所述金属外壳之间的电路板和金属框架结构300。所述电路板可以包括多个电板，例如，主电路板200和副电路板400。金属框架结构300例如是铝合金框架。例如，金属外壳100、主电路板200、金属框架结构300和副电路板400通过金属螺丝形成“共地”连接。

例如，所述电子设备是智能家居产品，例如，智能摄像机。

在这种高度金属化的电子设备中，由于浮空金属元件被用于改善天线的隔离度和/或阻抗特性，因此，本公开中的实施例是特别有利的。

图12示出了根据一个实施例的天线装置的示意性回波损耗波形图和天线隔离度。图13示出了根据一个实施例的天线装置的示意性辐射效率图。所测试的电子设备是根据图11中的实施例所制作的试样电子设备，其中，天线装置是根据图2-6所示的实施例所制作的试样装置。

在图12中，曲线A表示第一天线的回波损耗特性(S11)，曲线B表示第二天线的回波损耗特性(S22)，以及曲线C表示第一天线和第二天线之间的隔离度(S21)。在图12中，方框m表示2.4～2.5GHz的频段，n表示5.0～5.8GHz的频段。如图12所示，在这两个频段，可以将两个天线的隔离度控制在约-15dB以下,即，两个天线之间的串扰约在3.125％以下。

如图13所示，两个天线可以获得较理想的辐射效率(较高的数值)。

虽然已经通过例子对一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (13)

1.一种天线装置，包括：

第一天线；

第二天线；以及

浮空金属元件，该浮空金属元件被设置在第一天线和第二天线之间以提高第一天线和第二天线之间的隔离度，其中，浮空金属元件与第一天线和第二天线处于不同平面，以及第一天线和第二天线分别用于两个频段，

其中，所述天线装置还包括非金属盖板，所述第一天线和第二天线被设置在非金属盖板的内侧表面，以及所述浮空金属元件被设置在非金属盖板的外侧表面。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其中，所述第一天线和第二天线的极化方向是正交的。

3.根据权利要求1所述的天线装置，其中，所述浮空金属元件相对于所述第一天线和第二天线的中间平面呈非对称。

4.根据权利要求1-3中的任何一个所述的天线装置，其中，浮空金属元件是浮空金属片，以及所述浮空金属片是对称形状的。

5.根据权利要求4所述的天线装置，其中，所述浮空金属片的形状是半圆环、月牙、横条形、T字形 、分叉结构中的一个。

6.根据权利要求1-3中的任何一个所述的天线装置，其中，浮空金属元件是浮空金属片，以及所述浮空金属片是非对称形状的 。

7.根据权利要求6所述的天线装置，其中，所述浮空金属片的形状是横L形、三角形、3/4圆形、三角形的边框角中的一个。

8.根据权利要求 1-3中的任何一个所述的天线装置，其中，浮空金属元件是金属体。

9.根据权利要求1-3中的任何一个所述的天线装置，其中，浮空金属元件包括多层结构。

10.根据权利要求1-3中的任何一个所述的天线装置，其中，所述第一天线和第二天线中的至少一个的材料是高介电常数的材料。

11.一种电子设备，包括：

非金属盖板，其中，根据权利要求1-10中的任何一项所述的天线装置被设置在所述非金属盖板上；以及

金属外壳，

其中， 所述非金属盖板至少部分覆盖所述金属外壳。

12.根据权利要求11所述的电子设备，还包括：非金属上壳，它覆盖所述非金属盖板并与所述金属外壳形成电子设备的腔体。

13.根据权利要求11或12所述的电子设备，还包括：位于所述非金属盖板和所述金属外壳之间的电路板和金属框架结构。