CN109659693A - 一种天线结构及通信终端 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种天线结构及通信终端，该天线结构包括：第一天线辐射体、第二天线辐射体、第一阻抗匹配电路、第二阻抗匹配电路和信号源；第一天线辐射体和第二天线辐射体之间通过缝隙耦合，第一天线辐射体远离缝隙的一端接地，第一天线辐射体上设置有馈电点，第二天线辐射体远离缝隙的一端接地，第二天线辐射体的长度与第三频段的1/4波长的差值的绝对值小于第一特定值；第一阻抗匹配电路的第一端与馈电点连接，第一阻抗匹配电路的第二端与信号源的第一端连接；第二阻抗匹配电路的第一端与第一阻抗匹配电路的第三端连接，第二阻抗匹配电路的第二端接地；信号源的第二端接地。本发明实施例可以减小天线的电压驻波比，提升天线的性能。

Description

一种天线结构及通信终端
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通信终端。
背景技术
随着终端技术的迅速发展，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。日常生活中常见的金属中框或者全金属电池盖外形的通信终端，一般均设置有天线，并且天线可以工作在多个频段，例如可以在1.55～1.62GHz、2.4～2.5GHz和5.15～5.85GHz的频段范围内进行工作。
但是现有技术中，天线的电压驻波比比较大，导致天线的性能比较差。
发明内容
本发明实施例提供一种天线结构及通信终端，以解决天线的性能比较差的问题。
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、第一阻抗匹配电路、第二阻抗匹配电路和信号源；
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，所述第一天线辐射体上设置有馈电点，所述第二天线辐射体远离所述缝隙的一端接地，所述第一天线辐射体的长度大于所述第二天线辐射体的长度，所述第二天线辐射体的长度与第三频段的1/4波长的差值的绝对值小于第一特定值；
所述第一阻抗匹配电路的第一端与所述馈电点连接，所述第一阻抗匹配电路的第二端与所述信号源的第一端连接；
所述第二阻抗匹配电路的第一端与所述第一阻抗匹配电路的第三端连接，所述第二阻抗匹配电路的第二端接地；
所述信号源的第二端接地。
第二方面，本发明实施例还提供一种通信终端，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、第一阻抗匹配电路、第二阻抗匹配电路和信号源；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，所述第一天线辐射体上设置有馈电点，所述第二天线辐射体远离所述缝隙的一端接地，所述第一天线辐射体的长度大于所述第二天线辐射体的长度，所述第二天线辐射体的长度与第三频段的1/4波长的差值的绝对值小于第一特定值；所述第一阻抗匹配电路的第一端与所述馈电点连接，所述第一阻抗匹配电路的第二端与所述信号源的第一端连接；所述第二阻抗匹配电路的第一端与所述第一阻抗匹配电路的第三端连接，所述第二阻抗匹配电路的第二端接地；所述信号源的第二端接地。这样，由于存在第二天线辐射体、第一阻抗匹配电路和第二阻抗匹配电路，可以减小天线的电压驻波比和降低匹配电路的热损耗，提升天线的性能，且可以满足第二谐振模态的谐振频率与所述第一谐振模态的谐振频率的比值小于2。
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天线结构的结构示意图之三；
图4是本发明实施例提供的天线结构的电压驻波比对比示意图；
图5是本发明实施例提供的天线结构的效率对比示意图；
图6是本发明实施例提供的天线结构的结构示意图之四。
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，天线结构包括第一天线辐射体1、第二天线辐射体2、第一阻抗匹配电路3、第二阻抗匹配电路4和信号源5；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，所述第一天线辐射体1上设置有馈电点11，所述第二天线辐射体2远离所述缝隙的一端接地，所述第一天线辐射体1的长度大于所述第二天线辐射体2的长度，所述第二天线辐射体2的长度与第三频段的1/4波长的差值的绝对值小于第一特定值；所述第一阻抗匹配电路3的第一端与所述馈电点11连接，所述第一阻抗匹配电路3的第二端与所述信号源5的第一端连接；所述第二阻抗匹配电路4的第一端与所述第一阻抗匹配电路3的第三端连接，所述第二阻抗匹配电路4的第二端接地；所述信号源5的第二端接地。
本实施例中，上述接地可以理解为与通信终端的主地板连接。第一天线辐射体1可以包括第一端12和第二端13，第一端12可以为远离所述缝隙的一端，则第一端12接地，第二端13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21和第二端22，第一端21可以为远离所述缝隙的一端，则第一端21接地，第二端22为靠近所述缝隙的一端。需要说明的是，第一天线辐射体1上的馈电点11与第一天线辐射体1上接地的一端之间存在间隔，从而可以避免馈电点11与第一天线辐射体1上接地的一端连接导致天线失效的问题。
本实施例中，上述缝隙的宽度一般可以为0.3～2.5mm，典型值可以为1.5mm，用于耦合馈电，将天线能量传递给第二天线辐射体2。上述第一特定值可以是一个合适的数值，具体的数值可以根据实际要求的精度来选择，对此本实施例不作限定。第二天线辐射体2的长度与第三频段的1/4波长的差值的绝对值小于第一特定值，可以理解为第二天线辐射体2的长度接近于WIFI5G(即第三频段)的1/4波长，可产生谐振模态H3(即5.15～5.85GHz频段下的谐振)。DE长度一般可以为3～8mm(该尺寸是应用于通信终端中的尺寸，不同媒介中的1/4波长的实际长度不同)，典型值可以为5mm。需要说明的是，上述尺寸的说明特指应用于WIFI5G的情况。当应用于不同的频段时，具体尺寸需要做相应的调整，对此本实施例不做限定，仍属于本实施例保护范围。
本实施例中，上述第一阻抗匹配电路3可以由一个电感和一个电容并联之后，整体再串联一个电容组成；或者，第一阻抗匹配电路3也可以由两个子电路并联之后，整体再串联一个电容构成，其中一个子电路为多个串联的电感组成，另一个子电路由多个电容并联组成等等。
本实施例中，上述第二阻抗匹配电路4可以由两个子电路并联构成，其中一个子电路包括一个电感，另一个子电路包括一个电容和一个电感；或者，第二阻抗匹配电路4也可以由一个电感和一个电容并联组成等等。
这样，由于第一阻抗匹配电路3和第二阻抗匹配电路4的存在，从而可以使信号源5处的阻抗达到需要匹配的阻抗附近。例如，通过第一阻抗匹配电路3和第二阻抗匹配电路4可以将信号源5处的阻抗拉到50欧附近，从而可以更好的与信号源5的50欧阻抗进行匹配，使减小天线的电压驻波比和降低匹配电路的热损耗，从而提升天线的性能。由于上述匹配电路的存在，还可以满足第二谐振模态的谐振频率与所述第一谐振模态的谐振频率的比值小于2。其中，第一谐振模态的谐振频率指的是第一谐振模态中天线电压驻波比最小的点所对应的频率，第二谐振模态的谐振频率指的是第二谐振模态中天线电压驻波比最小的点所对应的频率。第一谐振模态的谐振频率为1.55～1.62GHz，第二谐振模态的谐振频率为2.4～2.5GHz。
并且，第二天线辐射体2的长度小于第一天线辐射体1的长度，且第二天线辐射体的长度与第三频段的1/4波长的差值的绝对值小于第一特定值，第二天线辐射体2相当于天线增加的一个耦合分支，谐振于WIFI5G。可以解决馈电点11与第二端13段长度引起的H3(即5.15～5.85GHz频段下的谐振)与H1(即1.55～1.62GHz频段下的谐振)/H2(即2.4～2.5GHz频段下的谐振)的辐射性能矛盾。第二天线辐射体2可以产生谐振模态H3，并在第一阻抗匹配电路3和第二阻抗匹配电路4的阻抗匹配调节下，可以提高WIFI5G频段(5.15～5.85GHz)的天线效率。
可选的，所述第一阻抗匹配电路3包括第一电感L1、第一电容C1和第二电容C2；
所述第一电感L1的第一端与所述馈电点11连接，所述第一电感L1的第二端与所述第一电容C1的第一端连接；
所述第二电容C2的第一端与所述馈电点11连接，所述第二电容C2的第二端与所述第一电容C1的第一端连接；
所述第一电容C1的第二端与所述信号源5的第一端连接。
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，第一阻抗匹配电路3由第一电感L1和第二电容C2并联构成，并且所述第一电感L1的第一端与所述馈电点11连接，所述第一电感L1的第二端与所述第一电容C1的第一端连接；所述第二电容C2的第一端与所述馈电点11连接，所述第二电容C2的第二端与所述第一电容C1的第一端连接；所述第一电容C1的第二端与所述信号源5的第一端连接。
该实施方式中，第二电容C2的大小可以为0.3pf～1.2pf，典型值可以为0.7pf，对WIFI5G等效为非高阻抗，从而使得WIFI5G信号能有效通过，同时第二电容C2对WIFI5G还有一定的阻抗匹配调节作用。
可选的，所述第二阻抗匹配电路4包括第二电感L2、第三电容C3和第三电感L3；
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；
所述第三电容C3的第一端与所述第一电感L1的第二端连接，所述第三电容C3的第二端与所述第三电感L3的第一端连接；
所述第三电感L3的第二端接地。
为了更好的理解上述设置方式，请参阅图3，图3为本发明实施例提供的天线结构的结构示意图。如图3所示，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；所述第三电容C3的第一端与所述第一电感L1的第二端连接，所述第三电容C3的第二端与所述第三电感L3的第一端连接；所述第三电感L3的第二端接地。
该实施方式中，第三电感L3可以为2nH～8nH，典型值可以为4nH，对WIFI5G等效为非低阻抗，由于存在第二电容C2和第三电感L3，破坏第一电感L1和第三电容C3的高阻滤波作用，从而使得WIFI5G信号能有效通过，同时第二电容C2和第三电感L3对WIFI5G还有一定的阻抗匹配调节作用，使天线的性能进一步提高。
请参阅图4，图4为本发明实施例提供的天线结构的电压驻波比对比示意图。图4中，虚线A表示不存在第二电容C2和第三电感L3时的天线的电压驻波比，实线B表示添加第二电容C2和第三电感L3之后天线的电压驻波比。可见，WIFI5G的天线失配损耗得到明显的改善，而定位频段(1.55～1.62GHz)和WIFI2.4G频段(2.4～2.5GHz)变化不大。
在相同的天线空间条件下，例如全面屏通信终端，此时天线距离参考地约1.2mm(俗称天线净空距离)。第一天线辐射体1的长度为20mm，第二天线辐射体2的长度约为5mm。请再参阅图5，图5为本发明实施例提供的天线结构的效率对比示意图。实线C表示添加第二电容C2和第三电感L3之后天线的效率(平均值约为-5.9dB)，实线D表示不存在第二电容C2和第三电感L3时天线的效率(平均值约为-15.6dB)，WIFI5G频段(5.15～5.85GHz)的天线效率平均提高了9.7dB。而定位频段(1.55～1.62GHz)和WIFI2.4G频段(2.4～2.5GHz)的天线效率差异小于0.5dB，故没有列入图5中。
该实施方式中的第一阻抗匹配电路3和第二阻抗匹配电路4还可以应用于主天线(0.7～0.96GHz，1.71～2.69GHz)和WIFI5G共天线的情况，如用于产生低频段(0.7～0.96GHz)和中频段(1.71～2.17GHz)的两个谐振模态或低频段(0.7～0.96GHz)和高频段(2.3～2.69GHz)的两个谐振模态，也可以用于产生中频段(1.71～2.17GHz)和高频段(2.3～2.69GHz)的两个谐振模态，同时再产生WIFI5G的第三个谐振模态。只需要适当调整第一天线辐射体1的长度、馈电点11与第二端13之间的长度和缝隙的宽度，同时配合调整阻抗匹配电路(第一阻抗匹配电路3或者第二阻抗匹配电路4)的值即可。另外，WIFI5G也可以替换为3.3～3.8GHz或者4.4～5.0GHz等超高频率段。
比如产生低频段(0.7～0.96GHz)和高频段(2.3～2.69GHz)和WIFI5G(5.15～5.85G)的三个谐振模态，则第一天线辐射体1的长度加长至低频段的1/4波长附近，如40mm，而馈电点11与第二端13之间的长度小于高频段(2.3～2.69GHz)的3/8波长，一般可以为0～18mm，典型值可以为15mm，第二天线辐射体2的长度接近于WIFI5G的1/4波长，如5mm。同时适当调整第三电感L3为4nH，第二电容C2为0.7pf，第二电感L2为2nH即可。
可选的，所述第三频段为5.15～5.85GHz、3.3～3.8GHz或者4.4～5.0GHz。
该实施方式中，上述5.15～5.85GHz的频段可以称为WIFI5G频段，第三频段可以为5.15～5.85GHz、3.3～3.8GHz或者4.4～5.0GHz。
可选的，所述第二阻抗匹配电路4包括第四电感L4和第四电容C4；
所述第四电感L4的第一端与所述第一电感L1的第二端连接，所述第四电感L4的第二端接地；
所述第四电容C4的第一端与所述第一电感L1的第二端连接，所述第四电容C4的第二端接地。
为了更好的理解上述设置方式，请参阅图6，图6为本发明实施例提供的天线结构的结构示意图。如图6所示，第四电容C4直接与第四电感L4并联，并不存在电感与第四电容C4串联。因为根据第四电容C4的大小，以及电路的实际情况，亦可以不存在与第四电容C4串联的电感。这样可以简化电路，减小电路故障的概率，并且亦可以节省通信终端的成本。
可选的，第一长度与第二长度的比值大于1/20，其中，所述第一长度为所述馈电点11与所述第一天线辐射体1接地的一端之间的长度，所述第二长度为所述第一天线辐射体1的长度。
该实施方式中，第一长度与第二长度的比值大于1/20，可以更好的满足天线阻抗匹配的需求，提升天线的性能。
可选的，所述馈电点11与所述第一天线辐射体1接地的一端之间的长度小于所述馈电点11与所述缝隙之间的长度。
该实施方式中，所述馈电点11与所述第一天线辐射体1接地的一端之间的长度小于所述馈电点11与所述缝隙之间的长度，从而可以更好的进行阻抗匹配，提升天线的性能。
可选的，所述缝隙的宽度为0.3～2.5mm。
该实施方式中，所述缝隙的宽度为0.3～2.5mm，典型值可以为1.5mm。上述缝隙的宽度可以根据所述第一天线辐射体1和所述第二天线辐射体2的耦合量确定。并且，具体的可以根据第一天线辐射体1上馈电点11与第二端13之间的部分，与第二天线辐射体2的耦合量来确定。从而，通过上述耦合量来确定缝隙的宽度，从而可以使第一天线辐射体1和所述第二天线辐射体2之间的耦合效果更佳。
可选的，所述第二电容C2的大小为0.3pf～1.2pf。
该实施方式中，所述第二电容C2的大小为0.3pf～1.2pf，典型值可以为0.7pf。上述第二电容C2的大小可以根据所述第三频段确定。
可选的，所述第三电感L3的大小为2nH～8nH。
该实施方式中，所述第三电感L3的大小为2nH～8nH，典型值可以为4nH。所述第三电感L3的大小可以根据所述第三频段确定。
可选的，所述天线结构为通信终端的金属边框或者金属壳的一部分，或者为设置于通信终端的壳体内的金属体。
该实施方式中，所述天线结构为通信终端的金属边框或者金属壳的一部分，或者为设置于通信终端的壳体内的金属体，可以根据实际情况进行选择，从而满足适合的设置方式。并且，该金属体可以是FPC、LDS、镁合金或者不锈钢等等。
本发明实施例的天线结构，包括第一天线辐射体1、第二天线辐射体2、第一阻抗匹配电路3、第二阻抗匹配电路4和信号源5；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，所述第一天线辐射体1上设置有馈电点11，所述第二天线辐射体2远离所述缝隙的一端接地，所述第一天线辐射体1的长度大于所述第二天线辐射体2的长度，所述第二天线辐射体2的长度与第三频段的1/4波长的差值的绝对值小于第一特定值；所述第一阻抗匹配电路3的第一端与所述馈电点11连接，所述第一阻抗匹配电路3的第二端与所述信号源5的第一端连接；所述第二阻抗匹配电路4的第一端与所述第一阻抗匹配电路3的第三端连接，所述第二阻抗匹配电路4的第二端接地；所述信号源5的第二端接地。这样，由于存在第二天线辐射体2、第一阻抗匹配电路3和第二阻抗匹配电路4，可以减小天线的电压驻波比和降低匹配电路的热损耗，提升天线的性能。
本发明实施例还提供一种通信终端，包括上述天线结构。
本实施例中，上述通信终端可以是手机、平板电脑(Tablet Personal Computer)、膝上型电脑(Laptop Computer)、个人数字助理(personal digital assistant，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 (12)

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、第一阻抗匹配电路、第二阻抗匹配电路和信号源；
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，所述第一天线辐射体上设置有馈电点，所述第二天线辐射体远离所述缝隙的一端接地，所述第一天线辐射体的长度大于所述第二天线辐射体的长度，所述第二天线辐射体的长度与第三频段的1/4波长的差值的绝对值小于第一特定值；
所述第一阻抗匹配电路的第一端与所述馈电点连接，所述第一阻抗匹配电路的第二端与所述信号源的第一端连接；
所述第二阻抗匹配电路的第一端与所述第一阻抗匹配电路的第三端连接，所述第二阻抗匹配电路的第二端接地；
所述信号源的第二端接地。
2.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述第一阻抗匹配电路包括第一电感、第一电容和第二电容；
所述第一电感的第一端与所述馈电点连接，所述第一电感的第二端与所述第一电容的第一端连接；
所述第二电容的第一端与所述馈电点连接，所述第二电容的第二端与所述第一电容的第一端连接；
所述第一电容的第二端与所述信号源的第一端连接。
3.根据权利要求2所述的天线结构，其特征在于，所述第二阻抗匹配电路包括第二电感、第三电容和第三电感；
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；
所述第三电容的第一端与所述第一电感的第二端连接，所述第三电容的第二端与所述第三电感的第一端连接；
所述第三电感的第二端接地。
4.根据权利要求3所述的天线结构，其特征在于，所述第三频段为5.15～5.85GHz、3.3～3.8GHz或者4.4～5.0GHz。
5.根据权利要求2所述的天线结构，其特征在于，所述第二阻抗匹配电路包括第四电感和第四电容；
所述第四电感的第一端与所述第一电感的第二端连接，所述第四电感的第二端接地；
所述第四电容的第一端与所述第一电感的第二端连接，所述第四电容的第二端接地。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的天线结构，其特征在于，第一长度与第二长度的比值大于1/20，其中，所述第一长度为所述馈电点与所述第一天线辐射体接地的一端之间的长度，所述第二长度为所述第一天线辐射体的长度。
7.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一天线辐射体接地的一端之间的长度小于所述馈电点与所述缝隙之间的长度。
8.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述缝隙的宽度为0.3～2.5mm。
9.根据权利要求2所述的天线结构，其特征在于，所述第二电容的大小为0.3pf～1.2pf。
10.根据权利要求3所述的天线结构，其特征在于，所述第三电感的大小为2nH～8nH。
11.根据权利要求1至5中任一项所述的天线结构，其特征在于，所述天线结构为通信终端的金属边框或者金属壳的一部分，或者为设置于通信终端的壳体内的金属体。
12.一种通信终端，其特征在于，包括权利要求1至11中任一项所述的天线结构。
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