CN109841947A - 天线装置及移动终端 - Google Patents

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CN109841947A CN201711204888.0A CN201711204888A CN109841947A CN 109841947 A CN109841947 A CN 109841947A CN 201711204888 A CN201711204888 A CN 201711204888A CN 109841947 A CN109841947 A CN 109841947A
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Abstract

本申请公开了一种天线装置,应用于移动终端。天线装置包括辐射体、切换开关、第一接地支路、第二接地支路以及控制器。辐射体包括第一信号馈点、第二信号馈点、第一地馈点以及第二地馈点,第一信号馈点和第二信号馈点分别位于辐射体的中心的两侧。切换开关电连接第一信号馈点、第二信号馈点以及信号匹配电路。第一接地支路包括串联在第一地馈点与天线地之间的第一选择单元和第一开关。第二接地支路包括串联在第二地馈点与天线地之间的第二选择单元和第二开关,第二选择单元与第一选择单元相同。控制器控制天线装置切换成频段相同的第一天线状态或第二天线状态。上述天线装置能够解决“死亡之握”问题。本申请还公开一种移动终端。

Description

天线装置及移动终端
技术领域
本申请涉及通信设备技术领域,尤其涉及一种天线装置以及一种移动终端。
背景技术
随着手持式通信设备(手机、平板等)技术和工艺的日益发展,消费者对手机外观和通信质量的要求越来越高。各手机厂商一直致力于基于金属外壳的手机架构设计(从最初的金属边框到如今的全金属背盖),然而传统的内置天线设计受金属外壳限制天线性能很差,严重影响通信质量。部分厂家在手机上创新性地采用了利用在金属边框上断缝做天线的方案,该方案极大改善了通信质量,但其致命缺陷在于,当用户手指碰到金属边框断缝时会使天线低频产生严重的频偏,从而使信号质量迅速恶化20-30dB,即出现“死亡之握”的问题。
发明内容
本申请提供一种能够解决“死亡之握”问题的天线装置及移动终端。
第一方面,本申请提供了一种天线装置,应用于移动终端。所述天线装置包括辐射体、切换开关、第一接地支路、第二接地支路以及控制器。所述辐射体包括第一信号馈点、第二信号馈点以及分别位于所述第一信号馈点和第二信号馈点两侧的第一地馈点和第二地馈点,所述第一信号馈点和所述第二信号馈点分别位于所述辐射体的中心的两侧。所述切换开关包括电连接所述第一信号馈点的第一切换端、电连接所述第二信号馈点的第二切换端以及电连接信号匹配电路的公共端。
所述第一接地支路包括串联在所述第一地馈点与天线地之间的第一选择单元和第一开关,所述第一选择单元包括第一匹配电路和第二匹配电路。所述第二接地支路包括串联在所述第二地馈点与所述天线地之间的第二选择单元和第二开关,所述第二选择单元与所述第一选择单元相同。所述控制器用于控制所述切换开关、所述第一开关以及所述第二开关,以使所述天线装置具有第一天线状态或第二天线状态。当所述第一信号馈点与所述信号匹配电路导通,所述第一选择单元的第一匹配电路与所述第一地馈点导通,所述第二选择单元的第二匹配电路与所述第二地馈点导通时,所述天线装置具有所述第一天线状态;当所述第二信号馈点与所述信号匹配电路导通,所述第一选择单元的第二匹配电路与所述第一地馈点导通,所述第二选择单元的第一匹配电路与所述第二地馈点导通时,所述天线装置具有第二天线状态,所述第二天线状态与所述第一天线状态的频段相同。
在本实施方式中,由于所述第一信号馈点和所述第二信号馈点分别位于所述辐射体的中心的两侧,所述第一地馈点和所述第二地馈点分别位于所述辐射体中心的两侧,并且所述信号匹配电路连接所述切换开关的公共端,因此当所述第一信号馈点与所述信号匹配电路导通,所述第一选择单元的第一匹配电路与所述第一地馈点导通,所述第二选择单元的第二匹配电路与所述第二地馈点导通时,所述天线装置能够呈现所述第一天线状态;当所述第二信号馈点与所述信号匹配电路导通,所述第一选择单元的第二匹配电路与所述第一地馈点导通,所述第二选择单元的第一匹配电路与所述第二地馈点导通时,所述天线装置能够呈现所述第二天线状态,且所述第一天线状态和所述第二天线状态的频段相同。
以所述移动终端的显示屏朝前进行握持的应用环境为例,当所述天线装置处于所述第一天线状态时,所述天线装置的低频信号主要通过所述辐射体的位于所述第一信号馈点与右端部之间的部分进行辐射,所述天线装置的中高频信号主要通过所述辐射体的位于所述第一信号馈点与左端部之间的部分进行辐射,因此所述天线装置的左手头性能较好、频偏少,右手头性能较差。当所述天线装置处于所述第二天线状态时,所述天线装置的低频信号主要通过所述辐射体的位于所述第二信号馈点与左端部之间的部分进行辐射,所述天线装置的中高频信号主要通过所述辐射体的位于所述第二信号馈点与右端部之间的部分进行辐射,因此所述天线装置的右手头性能较好、频偏少,左手头性能较差。故而,所述第一天线状态与所述第二天线状态能够在头手摸的情况下实现互补,所述控制器能够依据所检测到的头手摸情况切换所述天线装置处于所述第一天线状态或所述第二天线状态,从而解决“死亡之握”问题,并得所述天线装置保持相同的频段,维持正常工作状态,有利于提高应用所述天线装置的移动终端的可靠性。
由于所述信号匹配电路连接所述切换开关的公共端,因此所述切换开关切换所导通的切换端时,所述信号匹配电路并不切换,从而能够避免因切换端上设置匹配电路而导致对所述第一天线状态和所述第二天线状态的所述辐射体、所述第一接地支路以及所述第二接地支路产生加载作用,故而所述切换开关切换时,所述第一天线状态与所述第二天线状态的相互影响小,所述第一天线状态与所述第二天线状态能够实现更好的互补性能。
所述第一天线状态能够实现低频、中频及高频全覆盖,所述第二天线状态能够实现低频、中频及高频全覆盖,所述第二天线与所述第一天线的频段相同,所述第二天线的频段辐射状态分布与所述第一天线的频段辐射状态分布对称。由于所述第一天线状态和所述第二天线状态能够实现低频、中频及高频全覆盖,因此所述辐射体同时集成有多种功能天线,有利于所述移动终端的多功能化和微型化设计。
所述天线装置的射频收发电路、所述信号匹配电路以及所述切换开关形成信号馈入支路,所述天线装置的所述信号馈入支路与所述辐射体形成T型架构,并且所述天线装置的第一天线状态与第二天线状态对称,因此所述天线装置形成对称T天线。
在一种实施方式中,所述射频收发电路用于处理小区(cell)通讯中的2G、3G及4G通信信号。
在一种实施方式中,所述信号匹配电路包括电感和/或电容。所述第一匹配电路可以为电感、电容或电感与电容并联电路。所述第二匹配电路可以为与所述第一匹配电路不同的电感、电容或电感与电容并联电路。本申请所述电容可以为集总电容、电容器或分布电容。本申请所述电感可为集总电感、电感器或者分布电感。本申请实施方式对此并不限制。
在一种实施方式中,所述切换开关的第一切换端通过导电件电连接至所述第一信号馈点。所述切换开关的第二切换端通过导电件电连接至所述第二信号馈点。所述切换开关设于所述电路板上。所述电路板上还设有多个导电件,以通过其中一个导电件电连接所述切换开关的第一切换端与所述第一信号馈点,通过另外一个导电件电连接所述切换开关的第二切换端与所述第二信号馈点。所述导电件可以为弹脚、螺钉、弹片、导电布、导电泡棉或者导电胶等电连接器件。其中,所述第一地馈点与所述第一接地支路之间也可通过导电件电连接。所述第二地馈点与所述第二接地支路之间也可通过导电件电连接。
在一种实施方式中,所述切换开关的第一切换端与所述第一信号馈点之间缝隙耦合。所述切换开关的第二切换端与所述第二信号馈点之间缝隙耦合。所述切换开关的第一切换端与所述第一信号馈点之间可填充空气、塑料、陶瓷或其他电介质材料,以实现所述切换开关的第一切换端与所述第一信号馈点之间缝隙耦合。所述切换开关的第二切换端与所述第二信号馈点之间可填充空气、塑料、陶瓷或其他电介质材料,以实现所述切换开关的第二切换端与所述第二信号馈点之间缝隙耦合。其中,所述第一地馈点与所述第一接地支路之间也可通过缝隙耦合方式实现电连接。所述第二地馈点与所述第二接地支路之间也可通过缝隙耦合方式实现电连接。
在一种实施方式中,所述第一开关的公共端电连接所述天线地。所述第一开关的两个切换端分别电连接所述第一选择单元的第一匹配电路和第二匹配电路。所述第一选择单元的第一匹配电路和第二匹配电路电连接第一地馈点。所述第二开关的公共端电连接所述天线地。所述第二开关的两个切换端分别电连接所述第二选择单元的第一匹配电路和第二匹配电路,所述第二选择单元的第一匹配电路和第二匹配电路电连接第二地馈点。
在本实施方式中,所述第一匹配电路与所述第二匹配电路不同,所述第一开关和所述第二开关导通不同的切换端时,所述天线装置具有不同的频段,从而实现频段切换。
在一种实施方式中,所述第一开关的公共端电连接所述第一地馈点。所述第一开关的两个切换端分别电连接所述第一选择单元的第一匹配电路和第二匹配电路,所述第一选择单元的第一匹配电路和第二匹配电路电连接所述天线地。所述第二开关的公共端电连接所述第二地馈点。所述第二开关的两个切换端分别电连接所述第二选择单元的第一匹配电路和第二匹配电路,所述第二选择单元的第一匹配电路和第二匹配电路电连接所述天线地。
在本实施方式中,所述第一匹配电路与所述第二匹配电路不同,所述第一开关和所述第二开关导通不同的切换端时,所述天线装置具有不同的频段,从而实现频段切换。
在一种实施方式中,所述第一开关的公共端与所述第一地馈点之间串联第一辅助匹配电路。所述第二开关的公共端与所述第二地馈点之间串联第二辅助匹配电路,所述第二辅助匹配电路与所述第一辅助匹配电路相同。所述第一辅助匹配电路和所述第二辅助匹配电路能够用于微调所需谐振位置。所述第一辅助匹配电路和所述第二辅助匹配电路可以为电感、电容或电感与电容并联电路。
在一种实施方式中,所述第一选择单元包括至少两个匹配电路。所述至少两个匹配电路中的其中两个分别为所述第一匹配电路和所述第二匹配电路。换言之,所述第一选择单元可以包括两个、三个、四个甚至更多的匹配电路,从而能够实现低频带宽展宽。
所述第一开关的切换端数量与所述第一选择单元中的匹配电路的数量相同。例如,所述第一选择单元中的匹配电路的数量为两个,则所述第一开关为单刀双掷开关。所述第一选择单元中的匹配电路的数量为三个,则所述第一开关为单刀三掷开关。所述第一选择单元中的匹配电路的数量为四个,则所述第一开关为单刀四掷开关。所述第二选择单元的配置方式与所述第一选择单元相同。
在一种实施方式中,所述第一信号馈点和所述第二信号馈点相对所述辐射体的中心对称设置。所述第一地馈点和所述第二地馈点相对所述辐射体的中心对称设置。此时,所述第一天线状态与所述第二天线状态的频段辐射状态对称性更佳,能够降低所述第一接地支路和所述第二接地支路的匹配对称难度。
在一种实施方式中,所述辐射体呈条状。所述辐射体在其延伸方向上具有第一长度。所述第一信号馈点与所述第二信号馈点之间的距离为第二长度。所述第二长度与所述第一长度的比大于等于0.2。其中,所述第二长度与所述第一长度的比可在0.3-0.5范围内,以获得更佳的天线性能。
在本实施方式中,由于所述第二长度与所述第一长度的比大于等于0.2,因此所述第一信号馈点和所述第二信号馈点与所述辐射体的中心之间的间距较大,所述天线装置处于所述第一天线状态或所述第二天线状态时,所述天线装置的低频信号均具有较大的辐射面积,使得低频信号的辐射强度及质量较佳。
所述第一地馈点与所述第二地馈点之间的间距为第三长度,所述第三长度与所述第一长度的比大于等于0.5,以使所述天线装置能够覆盖更广的频段。其中,所述第三长度与所述第一长度的比可在0.6-0.9范围内。
在一种实施方式中,所述辐射体包括直线段。或者,所述辐射体包括直线段和连接在所述直线段相对两端的两段弧线段。所述第一信号馈点、所述第二信号馈点、所述第一地馈点以及所述第二地馈点均设于所述直线段,以使所述辐射体与所述切换开关、所述第一接地支路以及所述第二接地支路的电连接结构更易实现。
第二方面,本申请提供了一种移动终端,包括上述天线装置。由于所述天线装置能够解决“死亡之握”问题并且天线状态切换后能够维持正常工作状态,因此所述移动终端的可靠性高,用户使用体验较佳。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施方式或背景技术中的技术方案,下面将对本申请实施方式或背景技术中所需要使用的附图进行说明。
图1是本申请实施方式提供的一种移动终端的结构示意图;
图2是图1所示移动终端的外壳的一种实施方式的结构示意图;
图3是图1所示移动终端的外壳的另一种实施方式的结构示意图;
图4是图1所示移动终端的外壳的再一种实施方式的结构示意图;
图5是本申请实施方式提供的一种天线装置处于第一天线状态时的连接示意图;
图6是图5所示天线装置处于第二天线状态的连接示意图;
图7是图5所示天线装置处于第一天线状态时的电流分布图;
图8是图5所示天线装置处于第二天线状态时的电流分布图;
图9是图5所示天线装置处于第一天线状态和第二天线状态时的回波损耗波形图;
图10是图5所示天线装置处于第一天线状态和第二天线状态时的效率波形图;
图11是图5所示天线装置处于第一天线状态下不同频点的电场分布图;
图12是图5所示天线装置处于第二天线状态下不同频点的电场分布图;
图13是本申请实施方式提供的天线装置的另一种实施方式的结构示意图;
图14是本申请实施方式提供的天线装置的再一种实施方式的结构示意图;
图15是本申请实施方式提供的天线装置的再一种实施方式的结构示意图;
图16是本申请实施方式提供的天线装置的再一种实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面结合本申请实施方式中的附图对本申请实施方式进行描述。
请参阅图1,本申请实施方式提供一种移动终端100。本申请实施方式涉及的移动终端100可以是任何具备通信和存储功能的设备,例如:平板电脑、手机、电子阅读器、遥控器、个人计算机(Personal Computer,PC)、笔记本电脑、车载设备、网络电视、可穿戴设备等具有网络功能的智能设备。
请一并参阅图1至图4,所述移动终端100包括天线装置200。所述移动终端100还包括外壳300、收容在所述外壳300内的电路板400以及安装在所述外壳300上的显示屏500。所述天线装置200的大部分线路和器件排布在所述电路板400上。所述外壳300包括金属边框301。所述金属边框301上具有至少两个缝隙302,所述至少两个缝隙302将所述金属边框301中隔离出至少一个金属部303。被隔离出来的所述至少一个金属部303能够作为所述天线装置200的辐射体,以辐射信号。所述至少两个缝隙302中填充绝缘材料,以实现绝缘作用。
在一种实施方式中,请一并参阅图2和图3,所述缝隙302的数量为两个。两个所述缝隙302位于所述金属边框301的底部(如图2所示)或所述金属边框301的两侧(如图3所示)。此时,所述金属边框301的底部被隔断成所述金属部303,能够用作天线装置200的辐射体。
在一种实施方式中,请参阅图4,所述缝隙302的数量为四个。四个所述缝隙302的其中两个位于所述边框底部、另外两个位于所述金属边框301的两侧。所述四个缝隙302将所述金属边框301隔断出至少三个所述金属部303。至少三个所述金属部303可用作不同天线装置的辐射体。
在一种实施方式中,请一并参阅图2至图4,所述外壳300还包括电池盖304。所述电池盖304可采用金属材质或非金属材质。所述电池盖304采用金属材质时,所述电池盖304与所述金属边框301一体成型。当然,在其他实施方式中,所述电池盖304也可与所述金属边框301分别做成拆件,而后通过组装方式形成一体结构。
请参阅图1、图3、图5以及图6,本申请实施方式还提供一种天线装置200,应用于移动终端100。所述天线装置200包括射频收发电路1、信号匹配电路2、辐射体3、切换开关4、天线地5、第一接地支路6、第二接地支路7以及控制器8。所述“天线地”也可以用“天线接地部”“地”、“地平面”等词替代,它们均用于表示基本相同的含义。所述天线地5和所述射频收发电路1的地线相连接。
所述移动终端100的所述金属边框301的所述金属部303可作为所述天线装置200的所述辐射体3。所述辐射体3包括第一信号馈点31、第二信号馈点32以及分别位于所述第一信号馈点31和第二信号馈点32两侧的第一地馈点33和第二地馈点34。所述第一信号馈点31和所述第二信号馈点32分别位于所述辐射体3的中心30的两侧。此时,所述第一地馈点33和所述第二地馈点34分别位于所述辐射体3的中心30的两侧。所述第一地馈点33、所述第一信号馈点31、所述第二信号馈点32以及所述第二地馈点34彼此间隔设置。本申请以所述移动终端100的显示屏500朝前进行维持的应用环境为例进行说明。所述辐射体3具有相对的左端部3a和右端部3b,所述第一信号馈点31位于所述左端部3a与所述辐射体3的中心30之间、所述第二信号馈点32位于所述右端部3b与所述辐射体3的中心30之间。当然,在其他实施方式中,所述辐射体3也可以不采用所述金属部303,而是采用其他方式成型,包括但不限于:采用激光直接成型技术(Laser Direct Structur ing,LDS)所形成的辐射体、由柔性电路板(Flexible Printed Circuit,FPC)所承载的辐射体、采用膜内注塑(Insert Molding)工艺所形成的辐射体等。
所述切换开关4包括电连接所述第一信号馈点31的第一切换端41、电连接所述第二信号馈点32的第二切换端42以及电连接信号匹配电路2的公共端43。所述切换开关4导通其公共端43与第一切换端41时,所述信号匹配电路2与所述第一信号馈点31导通。所述切换开关4导通其公共端43与第二切换端42时,所述信号匹配电路2与所述第二信号馈点32导通。
所述第一接地支路6包括串联在所述第一地馈点33与天线地5之间的第一选择单元61和第一开关62。所述第一选择单元61包括第一匹配电路C1和第二匹配电路C2。所述第一开关62包括公共端621、电连接所述第一选择单元61的第一匹配电路C1的第一切换端622以及电连接所述第一选择单元61的第二匹配电路C2的第二切换端623。所述第一开关62导通其公共端621与第一切换端622时,所述第一地馈点33与所述第一选择单元61的第一匹配电路C1导通。所述第一开关62导通其公共端621与第二切换端623时,所述第一地馈点33与所述第一选择单元61的第二匹配电路C2导通。
所述第二接地支路7包括串联在所述第二地馈点34与天线地5之间的第二选择单元71和第二开关72。所述第二选择单元71与所述第一选择单元61相同。换言之,所述第二选择单元71也包括第一匹配电路C1和第二匹配电路C2。所述第二开关72包括公共端721、电连接所述第二选择单元71的第一匹配电路C1的第一切换端722以及电连接所述第二选择单元71的第二匹配电路C2的第二切换端723。所述第二开关72导通其公共端721与第一切换端722时,所述第二地馈点34与所述第二选择单元71的第一匹配电路C1导通。所述切换开关4导通其公共端721与第二切换端723时,所述第二地馈点34与所述第二选择单元71的第二匹配电路C2导通。
所述控制器8用于控制所述切换开关4、所述第一开关62以及所述第二开关72,以使所述天线装置200具有第一天线状态或第二天线状态。具体而言,所述控制器8电连接所述切换开关4、所述第一开关62以及所述第二开关72的控制端。所述控制器8用于通过检测所述天线装置200接收的信号强度,来控制所述切换开关4、所述第一开关62以及所述第二开关72所导通的切换端,从而使得所述天线装置200能够在所述第一天线状态与所述第二天线状态之间切换。其中,如图5所示,当所述第一信号馈点31与所述信号匹配电路2导通,所述第一选择单元61的第一匹配电路C1与所述第一地馈点33导通,所述第二选择单元71的第二匹配电路C2与所述第二地馈点34导通时,所述天线装置200具有所述第一天线状态。如图6所示,当所述第二信号馈点32与所述信号匹配电路2导通,所述第一选择单元61的第二匹配电路C2与所述第一地馈点33导通,所述第二选择单元71的第一匹配电路C1与所述第二地馈点34导通时,所述天线装置200具有第二天线状态。所述第二天线状态与所述第一天线状态的频段相同。
在本申请实施方式中,由于所述第一信号馈点31和所述第二信号馈点32分别位于所述辐射体3的中心30的两侧,所述第一地馈点33和所述第二地馈点34分别位于所述辐射体3中心的两侧,并且所述信号匹配电路2连接所述切换开关4的公共端,因此当所述第一信号馈点31与所述信号匹配电路2导通,所述第一选择单元61的第一匹配电路C1与所述第一地馈点33导通,所述第二选择单元71的第二匹配电路C2与所述第二地馈点34导通时,所述天线装置200能够呈现所述第一天线状态;当所述第二信号馈点32与所述信号匹配电路2导通,所述第一选择单元61的第二匹配电路C2与所述第一地馈点33导通,所述第二选择单元71的第一匹配电路C1与所述第二地馈点34导通时,所述天线装置200能够呈现所述第二天线状态,且所述第一天线状态和所述第二天线状态的频段相同。
如图7所示,当所述天线装置200处于所述第一天线状态时,所述天线装置200的低频信号主要通过所述辐射体3的位于所述第一信号馈点31与所述右端部3b之间的部分进行辐射,所述天线装置200的中高频信号主要通过所述辐射体3的位于所述第一信号馈点31与所述左端部3a之间的部分进行辐射,因此所述天线装置200的左手头性能较好、频偏少,右手头性能较差。如图8所示,当所述天线装置200处于所述第二天线状态时,所述天线装置200的低频信号主要通过所述辐射体3的位于所述第二信号馈点32与所述左端部3a之间的部分进行辐射,所述天线装置200的中高频信号主要通过所述辐射体3的位于所述第二信号馈点32与所述右端部3b之间的部分进行辐射,因此所述天线装置200的右手头性能较好、频偏少,左手头性能较差。故而,所述第一天线状态与所述第二天线状态能够在头手摸的情况下实现互补,所述控制器8能够依据所检测到的头手摸情况切换所述天线装置200处于所述第一天线状态或所述第二天线状态,从而解决“死亡之握”问题,并得所述天线装置200保持相同的频段,维持正常工作状态,有利于提高应用所述天线装置200的移动终端100的可靠性。
由于所述信号匹配电路2连接所述切换开关4的公共端43,因此所述切换开关4切换所导通的切换端(41/42)时,所述信号匹配电路2并不切换,从而能够避免因切换端(41/42)上设置匹配电路而导致对所述第一天线状态和所述第二天线状态的所述辐射体3、所述第一接地支路6以及所述第二接地支路7产生加载作用,故而所述切换开关4切换时,所述第一天线状态与所述第二天线状态的相互影响小,所述第一天线状态与所述第二天线状态能够实现更好的互补性能。
所述天线装置200的射频收发电路1、所述信号匹配电路2以及所述切换开关4形成信号馈入支路,所述天线装置200的所述信号馈入支路与所述辐射体3形成T型架构,并且所述天线装置200的第一天线状态与第二天线状态对称,因此所述天线装置200形成对称T天线。
可以理解的是,本申请实施方式所述天线装置200在切换天线状态时,利用同一所述辐射体3进行辐射,无需额外增设其他天线辐射体3,因此能够避免占用其他天线空间,使得所述移动终端100内的其他天线装置200能够正常工作,避免发生多天线共发场景下电磁波比吸收率(Specific absorption rate,SAR)超标风险。
如图9和图10所示,图9为第一天线状态和第二天线状态的回波损耗(reflectioncoefficient,s11)波形图,其中,横坐标单位为千兆赫兹(GHz),纵坐标单位为分贝(dB),第一天线状态处于自由空间(Free space,FS)环境中的回波损耗波形对应于曲线01a,第一天线状态处于右头手模(beside right hand and head,BHHR)环境中的回波损耗波形对应于曲线01b,第一天线状态处于左头手模(beside left hand and head,BHHL)环境中的回波损耗波形对应于曲线01c,第二天线状态处于自由空间环境中的回波损耗波形对应于曲线02a,第二天线状态处于右头手模环境中的回波损耗波形对应于曲线02b,第二天线状态处于左头手模环境中的回波损耗波形对应于曲线01c。图10为第一天线状态和第二天线状态的效率图,其中,横坐标单位为千兆赫兹(GHz),纵坐标单位为分贝(dB),第一天线状态处于自由空间(Free space,FS)环境中的波形对应于曲线01a,第一天线状态处于右头手模(beside right hand and head,BHHR)环境中的波形对应于曲线01b,第一天线状态处于左头手模(beside left hand and head,BHHL)环境中的波形对应于曲线01c,第二天线状态处于自由空间环境中的波形对应于曲线02a,第二天线状态处于右头手模环境中的波形对应于曲线02b,第二天线状态处于左头手模环境中的波形对应于曲线01c。由图9和图10可知,所述第一天线状态能够实现低频、中频及高频全覆盖,所述第二天线状态能够实现低频、中频及高频全覆盖,所述第二天线与所述第一天线的频段相同。所述第一天线状态下的波形与所述第二天线状态下的波形差异不大,所述第二天线的频段辐射状态分布与所述第一天线的频段辐射状态分布对称,头手摸环境下能够实现互补。由于所述第一天线状态和所述第二天线状态能够实现低频、中频及高频全覆盖,因此所述辐射体3同时集成有多种功能天线,有利于所述移动终端100的多功能化和微型化设计。
如图11和图12所示,图11为所述第一天线状态下不同频点的电场分布图,其中011的频率为低频0.7815GHz(千兆赫兹),012为中频1.564GHz,013为中频2.1636GHz,014为高频2.6303GHz。图12为第一天线状态下不同频点的电场分布图,其中,021的频率为低频0.84813GHz,022的频率为中频1.6172GHz,023的频率为中频2.1958GHz,024的频率为高频2.5987GHz。图11和图12进一步说明了所述第二天线的频段辐射状态分布与所述第一天线的频段辐射状态分布对称,头手摸环境下能够实现互补。
在一种实施方式中,所述射频收发电路1用于处理小区(cell)通讯中的2G、3G及4G通信信号。
在一种实施方式中,所述信号匹配电路2包括电感和/或电容。所述第一匹配电路C1可以为电感、电容或电感与电容并联电路。所述第二匹配电路C2可以为与所述第一匹配电路C1不同的电感、电容或电感与电容并联电路。本申请所述电容可以为集总电容、电容器或分布电容。本申请所述电感可为集总电感、电感器或者分布电感。本申请实施方式对此并不限制。
需要说明的是,本申请实施方式提到A和B“电连接”,是指通过A的电信号与通过B的电信号发生物理上的确定关联,这包括A与B通过导线、弹片等直接连接,或者通过另一个部件C间接相连,也包括A与B之间通过电磁感应使经过各自的电信号发生关联。
本申请实施方式提到的频率可以理解为谐振频率。谐振频率7-13%范围内的频率为所述天线装置200的工作带宽。例如,所述天线装置200的谐振频率为1800MHz,工作带宽为谐振频率的10%,则所述天线装置200的工作范围为1620MHz-1980MHz。在本申请各实施方式中,如果没有特别说明,数字区间应理解为包含首数和尾数,例如,700MHz-960MHz是指包括700MHz和960MHz以及它们区间内的所有频率。当本申请各实施方式提及“第一”、“第二”、“第三”等序数词时,除非根据上下文其确实表达顺序之意,应当理解为仅仅是起区分之用。
在一种实施方式中,请一并参阅图1、图5以及图6,所述切换开关4的第一切换端41通过导电件(图中未示出)电连接至所述第一信号馈点31。所述切换开关4的第二切换端42通过导电件电连接至所述第二信号馈点32。所述切换开关4设于所述电路板400上。所述电路板400上还设有多个导电件,以通过其中一个导电件电连接所述切换开关4的第一切换端41与所述第一信号馈点31,通过另外一个导电件电连接所述切换开关4的第二切换端42与所述第二信号馈点32。所述导电件可以为弹脚、螺钉、弹片、导电布、导电泡棉或者导电胶等电连接器件。其中,所述第一地馈点33与所述第一接地支路6之间也可通过导电件电连接。所述第二地馈点34与所述第二接地支路7之间也可通过导电件电连接。
在一种实施方式中,请一并参阅图1和图13,所述切换开关4的第一切换端41与所述第一信号馈点31之间缝隙耦合。所述切换开关4的第二切换端42与所述第二信号馈点32之间缝隙耦合。所述切换开关4的第一切换端41与所述第一信号馈点31之间可填充空气、塑料、陶瓷或其他电介质材料,以实现所述切换开关4的第一切换端41与所述第一信号馈点31之间缝隙耦合。所述切换开关4的第二切换端42与所述第二信号馈点32之间可填充空气、塑料、陶瓷或其他电介质材料,以实现所述切换开关4的第二切换端42与所述第二信号馈点32之间缝隙耦合。其中,所述第一地馈点33与所述第一接地支路6之间也可通过缝隙耦合方式实现电连接。所述第二地馈点34与所述第二接地支路7之间也可通过缝隙耦合方式实现电连接。
在一种实施方式中,如图14所示,所述第一开关62的公共端621电连接所述天线地5。所述第一开关62的两个切换端(622、623)分别电连接所述第一选择单元61的第一匹配电路C1和第二匹配电路C2。所述第一选择单元61的第一匹配电路C1和第二匹配电路C2电连接第一地馈点33。所述第二开关72的公共端721电连接所述天线地5。所述第二开关72的两个切换端(722、723)分别电连接所述第二选择单元71的第一匹配电路C1和第二匹配电路C2,所述第二选择单元71的第一匹配电路C1和第二匹配电路C2电连接第二地馈点34。
在本实施方式中,所述第一匹配电路C1与所述第二匹配电路C2不同,所述第一开关62和所述第二开关72导通不同的切换端时,所述天线装置200具有不同的频段,从而实现频段切换。
在一种实施方式中,请结合参阅图5和图6,所述第一开关62的公共端621电连接所述第一地馈点33。所述第一开关62的两个切换端(622、623)分别电连接所述第一选择单元61的第一匹配电路C1和第二匹配电路C2,所述第一选择单元61的第一匹配电路C1和第二匹配电路C2电连接所述天线地5。所述第二开关72的公共端721电连接所述第二地馈点34。所述第二开关72的两个切换端(722、723)分别电连接所述第二选择单元71的第一匹配电路C1和第二匹配电路C2,所述第二选择单元71的第一匹配电路C1和第二匹配电路C2电连接所述天线地5。
在本实施方式中,所述第一匹配电路C1与所述第二匹配电路C2不同,所述第一开关62和所述第二开关72导通不同的切换端时,所述天线装置200具有不同的频段,从而实现频段切换。
进一步地,请参阅图15,所述第一开关62的公共端621与所述第一地馈点33之间串联第一辅助匹配电路63。所述第二开关72的公共端721与所述第二地馈点34之间串联第二辅助匹配电路73,所述第二辅助匹配电路73与所述第一辅助匹配电路63相同。所述第一辅助匹配电路63和所述第二辅助匹配电路73能够用于微调所需谐振位置。所述第一辅助匹配电路63和所述第二辅助匹配电路73可以为电感、电容或电感与电容并联电路。
在一种实施方式中,请一并参阅图5和图16,所述第一选择单元61包括至少两个匹配电路610。所述至少两个匹配电路610中的其中两个分别为所述第一匹配电路C1和所述第二匹配电路C2。换言之,所述第一选择单元61可以包括两个、三个、四个甚至更多的匹配电路,从而能够实现低频带宽展宽。
可以理解的是,所述第一开关62的切换端数量与所述第一选择单元61中的匹配电路的数量相同。例如,所述第一选择单元61中的匹配电路的数量为两个,则所述第一开关62为单刀双掷(Single Pole Double Throw,SPDT)开关。所述第一选择单元61中的匹配电路的数量为三个,则所述第一开关62为单刀三掷(Single Pole Triple Throw,SP3T)开关。所述第一选择单元61中的匹配电路的数量为四个,则所述第一开关62为单刀四掷(SinglePole Four Throw,SP4T)开关。
同样的,所述第二选择单元71的配置方式与所述第一选择单元61相同。所述第二开关72的配置方式与所述第一开关61相同。此处不再累述。
在一种实施方式中,请结合参阅图5和图6,所述第一信号馈点31和所述第二信号馈点32相对所述辐射体3的中心30对称设置。所述第一地馈点33和所述第二地馈点34相对所述辐射体3的中心30对称设置。此时,所述第一天线状态与所述第二天线状态的频段辐射状态对称性更佳,能够降低所述第一接地支路6和所述第二接地支路7的匹配对称难度。
在一种实施方式中,请结合参阅图5和图6,所述辐射体3呈条状。所述辐射体3在其延伸方向上具有第一长度。所述第一信号馈点31与所述第二信号馈点32之间的距离为第二长度。所述第二长度与所述第一长度的比大于等于0.2。其中,所述第二长度与所述第一长度的比可在0.3-0.5范围内,以获得更佳的天线性能。
在本实施方式中,由于所述第二长度与所述第一长度的比大于等于0.2,因此所述第一信号馈点31和所述第二信号馈点32与所述辐射体3的中心30之间的间距较大,所述天线装置200处于所述第一天线状态或所述第二天线状态时,所述天线装置200的低频信号均具有较大的辐射面积,使得低频信号的辐射强度及质量较佳。
所述第一地馈点33与所述第二地馈点34之间的间距为第三长度,所述第三长度与所述第一长度的比大于等于0.5,以使所述天线装置200能够覆盖更广的频段。其中,所述第三长度与所述第一长度的比可在0.6-0.9范围内。
其中,所述辐射体3包括直线段301。或者,所述辐射体3包括直线段301和连接在所述直线段301相对两端的两段弧线段302。所述第一信号馈点31、所述第二信号馈点32、所述第一地馈点33以及所述第二地馈点34均设于所述直线段301,以使所述辐射体3与所述切换开关4、所述第一接地支路6以及所述第二接地支路7的电连接结构更易实现。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种天线装置,应用于移动终端,其特征在于,所述天线装置包括:
辐射体,包括第一信号馈点、第二信号馈点以及分别位于所述第一信号馈点和第二信号馈点两侧的第一地馈点和第二地馈点,所述第一信号馈点和所述第二信号馈点分别位于所述辐射体的中心的两侧;
切换开关,包括电连接所述第一信号馈点的第一切换端、电连接所述第二信号馈点的第二切换端以及电连接信号匹配电路的公共端;
第一接地支路,包括串联在所述第一地馈点与天线地之间的第一选择单元和第一开关,所述第一选择单元包括第一匹配电路和第二匹配电路;
第二接地支路,包括串联在所述第二地馈点与所述天线地之间的第二选择单元和第二开关,所述第二选择单元与所述第一选择单元相同;以及
控制器,所述控制器用于控制所述切换开关、所述第一开关以及所述第二开关,以使所述天线装置具有第一天线状态或第二天线状态;
其中,当所述第一信号馈点与所述信号匹配电路导通,所述第一选择单元的第一匹配电路与所述第一地馈点导通,所述第二选择单元的第二匹配电路与所述第二地馈点导通时,所述天线装置具有所述第一天线状态;当所述第二信号馈点与所述信号匹配电路导通,所述第一选择单元的第二匹配电路与所述第一地馈点导通,所述第二选择单元的第一匹配电路与所述第二地馈点导通时,所述天线装置具有第二天线状态,所述第二天线状态与所述第一天线状态的频段相同。
2.根据权利要求1所述的天线装置,其特征在于,所述切换开关的第一切换端通过导电件电连接至所述第一信号馈点。
3.根据权利要求1所述的天线装置,其特征在于,所述切换开关的第一切换端与所述第一信号馈点之间缝隙耦合。
4.根据权利要求1所述的天线装置,其特征在于,所述第一开关的公共端电连接所述天线地,所述第一开关的两个切换端分别电连接所述第一选择单元的第一匹配电路和第二匹配电路,所述第一选择单元的第一匹配电路和第二匹配电路电连接第一地馈点;
所述第二开关的公共端电连接所述天线地,所述第二开关的两个切换端分别电连接所述第二选择单元的第一匹配电路和第二匹配电路,所述第二选择单元的第一匹配电路和第二匹配电路电连接第二地馈点。
5.根据权利要求1所述的天线装置,其特征在于,所述第一开关的公共端电连接所述第一地馈点,所述第一开关的两个切换端分别电连接所述第一选择单元的第一匹配电路和第二匹配电路,所述第一选择单元的第一匹配电路和第二匹配电路电连接所述天线地;
所述第二开关的公共端电连接所述第二地馈点,所述第二开关的两个切换端分别电连接所述第二选择单元的第一匹配电路和第二匹配电路,所述第二选择单元的第一匹配电路和第二匹配电路电连接所述天线地。
6.根据权利要求5所述的天线装置,其特征在于,所述第一开关的公共端与所述第一地馈点之间串联第一辅助匹配电路,所述第二开关的公共端与所述第二地馈点之间串联第二辅助匹配电路,所述第二辅助匹配电路与所述第一辅助匹配电路相同。
7.根据权利要求1-6任一项所述的天线装置,其特征在于,所述第一选择单元包括至少两个匹配电路,所述至少两个匹配电路中的其中两个分别为所述第一匹配电路和所述第二匹配电路。
8.根据权利要求1-6任一项所述的天线装置,其特征在于,所述第一信号馈点和所述第二信号馈点相对所述辐射体的中心对称设置,所述第一地馈点和所述第二地馈点相对所述辐射体的中心对称设置。
9.根据权利要求8所述的天线装置,其特征在于,所述辐射体呈条状,所述辐射体在其延伸方向上具有第一长度,所述第一信号馈点与所述第二信号馈点之间的距离为第二长度,所述第二长度与所述第一长度的比大于等于0.2。
10.一种移动终端,其特征在于,包括如权利要求1-9任一项所述的天线装置。
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