CN109586036B - 一种天线结构及无线通信终端 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种天线结构及无线通信终端，该天线结构包括：第一天线辐射体、第二天线辐射体、调谐电路和信号源；所述第一天线辐射体和所述第二天线辐射体之间通过缝隙耦合，所述第一天线辐射体远离所述缝隙的一端接地，所述第二天线辐射体远离所述缝隙的一端接地，所述第二天线辐射体上设置有馈电点；所述调谐电路的第一端与所述馈电点连接，所述调谐电路的第二端与所述信号源的第一端连接；所述信号源的第二端接地；所述天线结构用于同时产生第一谐振、第二谐振、第三谐振和第四谐振。这样，一个缝隙就可以产生四个谐振，覆盖多个无线通信频段。

Description

一种天线结构及无线通信终端
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种天线结构及无线通信终端。
背景技术
随着终端技术的迅速发展，无线通信终端已经成为人们生活中必不可少的一种工具，并且为用户生活的各个方面带来了极大的便捷。无线通信终端需要覆盖多个无线通信频段，从而需要安装多个天线或者一个天线覆盖多个频段。现有技术中，如近来十分流行的金属边框的无线通信终端，天线做在金属边框上，设计多个天线意味着天线断缝的增多，这样导致无线通信终端的结构复杂。
发明内容
本发明实施例提供一种天线结构及无线通信终端，以解决无线通信终端的天线设计，需要在无线通信终端上设置多个断缝才能激励出多个谐振，从而导致无线通信终端的结构复杂的问题。
为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供了一种天线结构，包括：第一天线辐射体、第二天线辐射体、调谐电路和信号源；
所述第一天线辐射体和所述第二天线辐射体之间通过缝隙耦合，所述第一天线辐射体远离所述缝隙的一端接地，所述第二天线辐射体远离所述缝隙的一端接地，所述第二天线辐射体上设置有馈电点；
所述调谐电路的第一端与所述馈电点连接，所述调谐电路的第二端与所述信号源的第一端连接；
所述信号源的第二端接地；
所述天线结构用于同时产生第一谐振、第二谐振、第三谐振和第四谐振。
第二方面，本发明实施例还提供一种无线通信终端，包括上述天线结构。
本发明实施例的一种天线结构，包括：第一天线辐射体、第二天线辐射体、调谐电路和信号源；所述第一天线辐射体和所述第二天线辐射体之间通过缝隙耦合，所述第一天线辐射体远离所述缝隙的一端接地，所述第二天线辐射体远离所述缝隙的一端接地，所述第二天线辐射体上设置有馈电点；所述调谐电路的第一端与所述馈电点连接，所述调谐电路的第二端与所述信号源的第一端连接；所述信号源的第二端接地；所述天线结构用于同时产生第一谐振、第二谐振、第三谐振和第四谐振。这样，一个缝隙就可以产生四个谐振，减少了开断缝的个数，简化了天线结构，提高了无线通信终端外观的美观度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的天线结构的结构示意图之一；
图2是本发明实施例提供的天线结构的结构示意图之二；
图3是本发明实施例提供的仿真结果示意图；
图4是本发明实施例提供的天线结构的结构示意图之三。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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。
参见图1，图1是本发明实施例提供的天线结构的结构示意图，如图1所示，包括第一天线辐射体1、第二天线辐射体2、调谐电路3和信号源4；所述第一天线辐射体1和所述第二天线辐射体2之间通过缝隙耦合，所述第一天线辐射体1远离所述缝隙的一端接地，所述第二天线辐射体2远离所述缝隙的一端接地，所述第二天线辐射体2上设置有馈电点21；所述调谐电路3的第一端与所述馈电点21连接，所述调谐电路3的第二端与所述信号源4的第一端连接；所述信号源4的第二端接地；所述天线结构用于同时产生第一谐振、第二谐振、第三谐振和第四谐振。
本实施例中，第一天线辐射体1可以包括第一端11和第二端12，第一端11可以为远离所述缝隙的一端，则第一端11接地，第二端12为靠近所述缝隙的一端。第二天线辐射体2可以包括第一端22和第二端23，第一端22可以为远离所述缝隙的一端，则第一端22接地，第二端23为靠近所述缝隙的一端。
本实施例中，第一天线辐射体1和第二天线辐射体2为金属导电材质，可以是常见的FPC、PDS和LDS材质。第一天线辐射体1和第二天线辐射体2也可以是金属中框或金属后盖的一部分。馈电点21为信号源4的接入点。缝隙位于第一天线辐射体1和第二天线辐射体2之间，缝隙内可以是空气，或者也可以使用非导电塑胶材质填充等等。第一天线辐射体1的第二端12和第二天线辐射体2的第二端23之间相当于存在一个耦合电容，该耦合电容的大小主要与第二端12和第二端23的端面面积、缝隙的宽度以及缝隙内填充的非导电塑胶材质的介电常数相关。
本实施例中，可以充分利用金属中框外观无线通信终端的一个缝隙同时激励出四个谐振模态，能够在同一个天线结构上实现至少四个频段的组合，如sub6-G无线通信终端的GPS L5、中高频(1710～2690MHz)和5G N79天线组合。满足天线性能要求的同时又能够减少天线和缝隙的总数，有利于减少总的馈电网络(包括射频馈线、测试座、匹配网络和馈电弹片结构等)所占用的结构空间，同时缝隙数目减少也有利于改善结构强度及满足外观简约的整体产品需求。
可选的，所述调谐电路3包括电容C、第一电感L1和第二电感L2；
所述电容C的第一端与所述馈电点21连接，所述电容C的第二端与所述第一电感L1的第一端连接；
所述第一电感L1的第二端与所述信号源4的第一端连接；
所述第二电感L2的第一端与所述第一电感L1的第二端连接，所述第二电感L2的第二端接地。
为了更好的理解上述设置方式，请参阅图2，图2为本发明实施例提供的天线结构的结构示意图。如图2所示，所述电容C的第一端与所述馈电点21连接，所述电容C的第二端与所述第一电感L1的第一端连接；所述第一电感L1的第二端与所述信号源4的第一端连接；所述第二电感L2的第一端与所述第一电感L1的第二端连接，所述第二电感L2的第二端接地。需要说明的是，调谐电路3除了这种实现方式，电容C也可以通过并联的多个电容来替换，第一电感L1或者第二电感L2亦可以由多个电感串联来替换，对此本实施方式不作限定。
该实施方式中，第二天线辐射体2的馈电点21和第一端22之间的部分，与电容C激励第一谐振，可以覆盖GPS L5的频段(1176MHz下的频段)，馈电点21与第一端22之间的距离越长，电容C的值可以越大，第一谐振越往低频偏移。一般来说，馈电点21和第一端22之间的长度可以为5～10mm，典型值可以为9mm。
该实施方式中，第二天线辐射体2的馈电点21和第二端23之间的部分产生第二谐振，第二谐振可以覆盖B3和B1频段(1805MHz～2170MHz)，馈电点21和第二端23之间的长度典型值可以为16mm。
该实施方式中，第一天线辐射体1和上述耦合电容产生第三谐振，第一天线辐射体1的长度可以为12～15mm，典型值可以为14mm。第三谐振可以覆盖B40和B7频段(2300MHz～2690MHz)。
该实施方式中，第二天线辐射体2的馈电点21和第一端22之间的部分，与第一端22接地形成的loop的高次模态产生第四谐振，第四谐振覆盖n79频段(4800MHz～5000MHz)。第一电感L1和第二电感L2使得天线的阻抗更接近于50欧姆，可以更好的与信号源4匹配，减少反射损耗，提升天线辐射效率。
该实施方式中，通过控制馈电点21的位置以及特定的匹配网络，可以同时激励起四个谐振模态。其调谐规律如下：馈电点21与第二端23之间的长度主要控制第二谐振，馈电点21与第二端23之间的长度越长，第二谐振越往低频偏移。馈电点21与第一端22之间的长度主要控制第一谐振，馈电点21与第一端22之间的长度越长，第一谐振越往低频偏移。电容C亦控制第一谐振，电容C的值越大，第一谐振越往低频偏移。电容C的值一般在0.8pF～1.5pF之间。第一天线辐射体1和上述耦合电容产生第三谐振，第一天线辐射体1越长，缝隙的宽度越小，第三谐振越往低频偏移。
请再参阅图3，图3为本发明实施例提供的仿真结果示意图。如图3所示，A表示第一谐振，B表示第二谐振，C表示第三谐振，D表示第二谐振。
该实施方式中，能够在无线通信终端(如5G无线通信终端)上充分利用1个天线缝隙激励出四个天线谐振，实现至少四个不同功能频段如GPS L5、中高频和N79，或者GPS L2(1227MHz)、中高频和N79的天线组合，并且可以同时存在。实现性能的同时缩减了整机的天线缝隙的总个数，节省了多个馈电网络(含射频馈线、测试座、匹配网络和馈电弹片结构等)所占的结构空间，同时缝隙数目减少也有利于改善结构强度及满足外观简约的整体产品需求，从而提升产品的竞争力。
可选的，所述电容C为可变电容。
为了更好的理解上述设置方式，请参阅图4，图4为本发明实施例提供的天线结构的结构示意图。如图4所示，上述电容C为可变电容。这样，调整馈电点21与第一端22之间的长度和电容C的电容值，馈电点21与第一端22之间的长度越长，电容C的电容值越大，第一谐振越往低频偏移，可以使得第一谐振的谐振频率在低频(包括B17、B20、B5和B8)，可以满足低频和中高频的频段组合。并且，可以实现频率可重构的天线设计，且该天线可以位于无线通信终端(如手机)的两侧边位置，开辟了新的天线空间，并且天线位于无线通信终端侧边，可有效降低头手对天线辐射效率的影响。
该实施方式中，还可以缩减了整机的天线缝隙的总个数，节省了多个馈电网络(含射频馈线、测试座、匹配网络和馈电弹片结构等)所占的结构空间，同时缝隙数目减少也有利于改善结构强度及满足外观简约的整体产品需求，从而提升产品竞争力。
可选的，所述第一谐振由所述第二天线辐射体2的第一端22与所述馈电点21之间的金属臂以及所述电容C激励产生；所述第二谐振由所述第二天线辐射体2的第二端23与所述馈电点21之间的金属臂激励产生；所述第三谐振由所述第一天线辐射体1和所述缝隙激励产生；所述第四谐振由所述第二天线辐射体2的第一端22与所述馈电点21之间的金属臂激励产生，其中，所述第一端22为所述第二天线辐射体2接地的一端，所述第二端23为所述第二天线辐射体2靠近所述缝隙的一端。
该实施方式中，所述第一谐振由所述第二天线辐射体2的第一端22与所述馈电点21之间的金属臂以及所述电容C激励产生；所述第二谐振由所述第二天线辐射体2的第二端23与所述馈电点21之间的金属臂激励产生；所述第三谐振由所述第一天线辐射体1和所述缝隙激励产生；所述第四谐振由所述第二天线辐射体2的第一端22与所述馈电点21之间的金属臂激励产生，其中，所述第一端22为所述第二天线辐射体2接地的一端，所述第二端23为所述第二天线辐射体2靠近所述缝隙的一端。这样，一个缝隙就可以产生四个谐振，简化了天线结构。当天线结构设于金属边框时，还提高了结构强度。
可选的，所述第二天线辐射体2的第一端22与所述馈电点21之间的金属臂的长度与所述第一谐振的谐振频率呈反相关关系，所述电容C的电容值与所述第一谐振的谐振频率呈反相关关系。
该实施方式中，所述第二天线辐射体2的第一端22与所述馈电点21之间的金属臂的长度与所述第一谐振的谐振频率呈反相关关系，那么所述第二天线辐射体2的第一端22与所述馈电点21之间的金属臂的长度越长，所述第一谐振的谐振频率越小。
该实施方式中，所述电容C的电容值与所述第一谐振的谐振频率呈反相关关系，那么电容C的电容值越大，所述第一谐振的谐振频率越小。这样，通过设置所述第二天线辐射体2的第一端22与所述馈电点21之间的金属臂的长度，或者控制该电容值的大小，可以使得第一谐振的谐振频率在低频(包括B17、B20、B5和B8)，可以满足低频和中高频的频段组合。
可选的，所述第一谐振的谐振频率小于所述第二谐振的谐振频率，所述第二谐振的谐振频率小于所述第三谐振的谐振频率，所述第三谐振的谐振频率小于所述第四谐振的谐振频率。
该实施方式中，所述第一谐振的谐振频率小于所述第二谐振的谐振频率，所述第二谐振的谐振频率小于所述第三谐振的谐振频率，所述第三谐振的谐振频率小于所述第四谐振的谐振频率。
可选的，所述第一谐振的谐振频率为1176MHz，所述第二谐振的谐振频段为1805MHz～2170MHz，所述第三谐振的谐振频段为2300MHz～2690MHz，所述第四谐振的谐振频段为4800MHz～5000MHz。
该实施方式中，所述第一谐振的谐振频率为1176MHz，所述第二谐振的谐振频段为1805MHz～2170MHz，所述第三谐振的谐振频段为2300MHz～2690MHz，所述第四谐振的谐振频段为4800MHz～5000MHz，从而可以覆盖多个不同的频段，提高天线的辐射性能。
可选的，所述第一天线辐射体1的长度为12～15mm。
该实施方式中，所述第一天线辐射体1的长度为12～15mm，典型值可以为14mm。第一天线辐射体1的长度可以由第三谐振的谐振频段确定。
可选的，所述馈电点21与所述第二天线辐射体2的第一端22之间的长度为5～10mm，所述馈电点21与所述第二天线辐射体2的第二端23之间的长度为16mm，其中，所述第一端22为所述第二天线辐射体接地的一端，所述第二端23为所述第二天线辐射体2靠近所述缝隙的一端。
该实施方式中，所述馈电点21与所述第二天线辐射体2的第一端22之间的长度为5～10mm，典型值可以为9mm，可以由第一谐振的谐振频段确定。上述馈电点21与所述第二天线辐射体2的第二端23之间的长度为16mm，可以由第二谐振的谐振频段确定。
可选的，所述电容C的大小为0.8pF～1.5pF。
该实施方式中，所述电容C的大小为0.8pF～1.5pF，可以由第一谐振的谐振频段确定。
可选的，所述缝隙中填充有非导电塑胶材质。
该实施方式中，所述缝隙中填充有非导电塑胶材质，可以提高天线结构的结构强度，亦可以使天线结构更加美观。
本发明实施例的一种天线结构，包括第一天线辐射体1、第二天线辐射体2、调谐电路3和信号源4；所述第一天线辐射体1和所述第二天线辐射体2之间通过缝隙耦合，所述第一天线辐射体1远离所述缝隙的一端接地，所述第二天线辐射体2远离所述缝隙的一端接地，所述第二天线辐射体2上设置有馈电点21；所述调谐电路3的第一端与所述馈电点21连接，所述调谐电路3的第二端与所述信号源4的第一端连接；所述信号源4的第二端接地；所述天线结构用于同时产生第一谐振、第二谐振、第三谐振和第四谐振。这样，可以充分利用金属中框外观无线通信终端的一个缝隙同时激励出四个谐振模态，能够在同一个天线结构上实现至少四个频段的组合，如sub6-G无线通信终端的GPS L5、中高频和5G N79天线组合，提升天线激励出的谐振效果。满足天线性能要求的同时又能够减少天线和缝隙的总数，有利于减少总的馈电网络(包括射频馈线、测试座、匹配网络和馈电弹片结构等)所占用的结构空间，同时缝隙数目减少也有利于改善结构强度及满足外观简约的整体产品需求。
本发明实施例还提供一种无线通信终端，所述无线通信终端包括上述天线结构。
本实施例中，上述无线通信终端可以是手机、平板电脑(Tablet PersonalComputer)、膝上型电脑(Laptop Computer)、个人数字助理(personal digitalassistant，简称PDA)、移动上网装置(Mobile Internet Device，MID)或可穿戴式设备(Wearable Device)等等。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。

Claims (11)

1.一种天线结构，其特征在于，包括：第一天线辐射体、第二天线辐射体、调谐电路和信号源；
所述第一天线辐射体和所述第二天线辐射体之间通过缝隙耦合，所述第一天线辐射体远离所述缝隙的一端接地，所述第二天线辐射体远离所述缝隙的一端接地，所述第二天线辐射体上设置有馈电点；
所述调谐电路的第一端与所述馈电点连接，所述调谐电路的第二端与所述信号源的第一端连接；
所述信号源的第二端接地；
所述天线结构用于同时产生第一谐振、第二谐振、第三谐振和第四谐振；
所述调谐电路包括电容；
所述第一谐振由所述第二天线辐射体的第一端与所述馈电点之间的金属臂以及所述电容激励产生；所述第二谐振由所述第二天线辐射体的第二端与所述馈电点之间的金属臂激励产生；所述第三谐振由所述第一天线辐射体和所述缝隙激励产生；所述第四谐振由所述第二天线辐射体的第一端与所述馈电点之间的金属臂激励产生；
所述调谐电路还包括第一电感和第二电感；
所述电容的第一端与所述馈电点连接，所述电容的第二端与所述第一电感的第一端连接；
所述第一电感的第二端与所述信号源的第一端连接；
所述第二电感的第一端与所述第一电感的第二端连接，所述第二电感的第二端接地。
2.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述电容为可变电容。
3.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述第一端为所述第二天线辐射体接地的一端，所述第二端为所述第二天线辐射体靠近所述缝隙的一端。
4.根据权利要求3所述的天线结构，其特征在于，所述第二天线辐射体的第一端与所述馈电点之间的金属臂的长度与所述第一谐振的谐振频率呈反相关关系，所述电容的电容值与所述第一谐振的谐振频率呈反相关关系。
5.根据权利要求3所述的天线结构，其特征在于，所述第一谐振的谐振频率小于所述第二谐振的谐振频率，所述第二谐振的谐振频率小于所述第三谐振的谐振频率，所述第三谐振的谐振频率小于所述第四谐振的谐振频率。
6.根据权利要求5所述的天线结构，其特征在于，所述第一谐振的谐振频率为1176MHz，所述第二谐振的谐振频段为1805MHz～2170MHz，所述第三谐振的谐振频段为2300MHz～2690MHz，所述第四谐振的谐振频段为4800MHz～5000MHz。
7.根据权利要求6所述的天线结构，其特征在于，所述第一天线辐射体的长度为12～15mm。
8.根据权利要求6所述的天线结构，其特征在于，所述馈电点与所述第二天线辐射体的第一端之间的长度为5～10mm，所述馈电点与所述第二天线辐射体的第二端之间的长度为16mm。
9.根据权利要求6所述的天线结构，其特征在于，所述电容的大小为0.8pF～1.5pF。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的天线结构，其特征在于，所述缝隙中填充有非导电塑胶材质。
11.一种无线通信终端，其特征在于，包括权利要求1至10中任一项所述的天线结构。
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