CN110556618A - 一种天线装置及终端 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种天线装置及终端，该天线装置包括：天线、天线主板和金属枝节；其中，金属枝节的一端与天线主板的地连接，另一端伸进天线的净空区域；金属枝节与天线主板的边缘之间存在间隔以形成曲流缝隙。本发明实施例通过新增的金属枝节在金属枝节与天线主板的地之间形成了一条曲流缝隙，延长了主板表面电流路径，改善了天线的低频段效率，从而保证了在较小物理尺寸下，提升了低频段效率。

Description

一种天线装置及终端

技术领域

本申请涉及但不限于无线通信技术，尤指一种天线装置及终端。

背景技术

随着无线通信技术的发展和各种通信标准的日益兴起，无线终端的功能变得越来越复杂，一般可以支持多个频段不同通信标准；同时，大多数用户趋向于购买体积小、便于携带的无线终端产品。

随着无线终端的功能变得越来越复杂，无线终端内部的电路变得更加复杂，而在无线终端设计时给天线预留的空间也越来越少，但是，对天线的功能要求却越来越多。电路的高度集成化可以满足无线设备小型化的需求，但是天线的体积往往成为无线终端缩减体积的“瓶颈”。

天线作为无线终端的重要组成部分，不仅直接影响到无线终端的收发性能，也影响着无线终端的整体尺寸和美观，因此设计一款既可以满足结构要求、客户要求，又可以满足天线性能指标要求的天线成为业界目前面临的难题。

通常，无线终端中会包含多个天线，在发射端和接收端同时使用多个天线进行接收和发射，相关技术中，终端的天线系统将不可避免地引起多个天线之间的相互耦合，导致天线之间的相关性减小，从而降低通信容量，而且也会降低天线的辐射效率。为了降低天线之间的耦合，通常会增大天线之间的距离，而无线终端有限的空间又不能满足这个要求，尤其是在700MHz左右的频段，几个天线之间的电气距离通常只有波长的十几分之一，这就更加剧了耦合程度。

目前，无线终端产品对整机尺寸有严格的要求，如何在保证较小的空间上实现多天线技术是目前一个技术难点。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种天线装置及终端，能够保证在较小物理尺寸下，提升低频段效率。

为了达到本发明目的，本发明提供了一种天线装置，包括：天线10、天线主板7和金属枝节8；其中，

金属枝节8的一端与天线主板7的地连接，金属枝节8的另一端伸进天线10的净空区域；金属枝节8与天线主板7的边缘之间存在间隔以形成曲流缝隙1。

本申请还提供了一种终端，包括本申请任一项所述的天线装置。

本申请技术方案的天线装置包括：天线、天线主板和金属枝节；其中，金属枝节的一端与天线主板的地连接，另一端伸进天线的净空区域；金属枝节与天线主板的边缘之间存在间隔以形成曲流缝隙。本发明实施例通过新增的金属枝节在金属枝节与天线主板的地之间形成了一条曲流缝隙，延长了主板表面电流路径，改善了天线的低频段效率，从而保证了在较小物理尺寸下，提升了低频段效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1(a)为相关技术中单极子天线的结构图；

图1(b)为相关技术中单极子天线的等效图；

图2(a)为相关技术中单极子天线主板电流路径示意图；

图2(b)为本申请采用曲流技术后单极子天线主板电流路径示意图；

图3为本申请图2(a)的等效电路图；

图4为设置有本申请天线装置的无线终端实施例示意图；

图5为本申请天线装置的实施例的平面示意图；

图6为本申请天线S11参数对比示意图；

图7为本申请天线装置的曲流缝隙结构第一实施例的示意图；

图8为本申请天线装置的曲流缝隙结构第二实施例的示意图；

图9为本申请天线装置的曲流缝隙结构第三实施例的示意图。

1—曲流缝隙；2—天线馈电点；3—天线接地点；4—射频测试座；5—馈电微带线；6—天线的净空区域；7—天线主板；8—金属枝节；9—天线支架；10—天线。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

通常，无线终端如手机的天线所需要的地板尺寸都比较大，分布在地板上的表面电流也非常强。这就造成天线的总体尺寸大，天线性能不稳定，不利于手机的小型化发展。结构紧凑、性能稳定、在高频仍具有与对称阵子相似的全向辐射特性的多频手机天线的设计仍旧具有一定的难度。

单极子(Monople)天线具有工作带宽宽和良好的辐射特性，而环形天线具有较好的鲁棒特性。采用平面设计的单极子天线和环形天线是手机常用的天线类型。环形天线的基本谐振模式为一个波长，如果要覆盖GSM 900(即877MHz～960MHz)，需要比较大的天线尺寸。此外，在频率大于1800MHz后，环形天线难以实现全向辐射，天线不能有效地接收/发射各个方向的信号。

图1(a)为相关技术中单极子天线的结构示意图，如图1(a)所示，单极子天线由长为h的振子和无限大地板组成。因为地板的影响可以用天线的镜像来代替，故可以用图1(b)来等效图1(a)所示的单极子天线。这种等效作用仅仅是对地板上半空间的等效，对于一个地板尺寸无限大的系统而言，地板下半空间是没有辐射的。

为了减小天线与天线之间的相互干扰，通常会在天线净空和布局上做出牺牲。但是，这种方法带来的弊端是：有限尺寸导致低频(698MHz～960MHz)难以实现，也不利于终端产品的小型化设计。甚至为了增加天线的性能不得不加大整机尺寸。

通常，为了减小天线相关性，会考虑在天线净空和布局上做出牺牲。这种方法带来的弊端是：有限尺寸导致低频(698-960MHz)难以实现，也不利于终端产品的小型化设计，甚至为了增加天线的性能而不得不加大无线终端的整机尺寸。

为了提升天线的低频效率，同时保证天线所在无线终端的较小物理尺寸，本申请发明人提出了一种非常规天线装置的设计方案，这里任以单极子天线为例进行分析，根据单极子天线的设计原理，整个地板实际上相当于单极子天线的另外一条臂，其主板电流路径如图2(a)所示。

本申请发明人认为，如果采用曲流技术在主板上进行开槽(也称为导流槽)以产生缝隙，如图2(b)所示，主板上的表面电流绕过缝隙流动，导致电流流经的路径发生了变化，主板表面电流的分布发生了改变。相应地，等效电路模型如图3所示，其中Lp、C分别表示主板本身的电流分布产生的等效回路，Ls表示采用曲流技术后电流绕过缝隙流动产生的附加电感。可以看出，采用曲流技术后，主板表面电流路径加长了，而随着这种主板电流分布的改善，弥补了由于造型和尺寸的原因造成的不足问题，进而改善了天线的低频段(700-900MHz)有源效率。

但是，实际运用中,在主板上无法开导流槽,因此，本申请发明人特别提出通过采用表面曲流技术，改变天线地电流的路径。增加天线的回流路径长度，相当于变相延长了天线的地长度，这样，对于低频段如700-960MHz，可以加深谐振，进而在一定程度上提升低频带宽。

本申请发明人通过实验发现，表面电流最强的位置除了天线周围，还有馈电点附近的位置，也就是说，电流对这两个位置比较敏感，本申请提供的天线装置拟对馈电点电路回路进行曲流技术分割来改变天线地电流的路径。图4为设置有本申请天线装置的无线终端整机结构实施例示意图，图5为本申请天线装置的实施例的平面示意图，结合图4和图5所示，本申请提供的天线装置包括：天线10、天线主板7和金属枝节8；其中，

金属枝节8的一端与天线主板7的地连接，金属枝节8的另一端伸进天线的净空区域6；金属枝节8与天线主板7的边缘之间存在间隔以形成曲流缝隙1。

本申请的天线装置正是通过新增的金属枝节，在金属枝节与天线主板的地之间形成了一条曲流缝隙，延长了主板表面电流路径，改善了天线的低频段效率，从而保证了在较小物理尺寸下，提升了低频段效率。

可选地，本申请天线装置还包括：馈电微带线5。馈电微带线5设置在所述金属枝节8上。

可选地，本申请天线装置还包括天线馈电点2、两个以上天线接地点3。

可选地，天线馈电点2可以设置在天线主板7上；天线馈电点2也可以设置在金属枝节8上，如图4、图5中所示。

可选地，天线接地点3一般采用冗余设计，具体个数可以根据天线调试情况选用。如图4、图5实施例中所示，天线接地点3包括2个。

可选地，金属枝节8可以设置在天线主板7的顶端，如图4、图5实施例中所示；或者，金属枝节8也可以设置在天线主板7的侧面等位置。金属枝节8的宽度和长度可以根据实际需要或者器件布局调整。

在一个实施例中，金属枝节8的宽度可以为如3毫米(mm)。需要说明的是，这里仅仅是举例说明，并不用于限定金属枝节8的宽度，具体宽度的值是多少可以根据实际情况调整。

可选地，曲流缝隙1的个数可以是一个或者多个，具体个数可以根据实际天线主板的空间进行调整。需要说明的是，随着金属枝节8的长度的增加，曲流缝隙1的长度相应增加，而曲流缝隙1随着金属枝节跟8的设置形成弯曲折回的多个曲流缝隙1。

可选地，曲流缝隙1的长度和宽度可以根据实际工作频段进行调整。

可选地，曲流缝隙1的长度和宽度在0～10波长或0～50波长变化，可以根据实际需要进行微调。

可选地，曲流缝隙1的长度可以根据天线的自身谐振性能以及天线主板的整个结构来确定，可以通过实验不停的尝试得到。比如：在一个实施例中，曲流缝隙1的长度可以为如2.4厘米(cm)，需要说明的是，这里仅仅是举例说明，并不用于限定曲流缝隙1的长度，具体长度的值是多少可以根据实际情况调整。

可选地，曲流缝隙1的位置可以根据实际天线主板的空间进行调整。可选地，曲流缝隙1的位置可以位于天线主板7的顶端，或者侧面，或者相对端。

在一个实施例中，金属枝节8与天线主板7的边缘之间存在间隔可以为如1mm，需要说明的是，这里仅仅是举例说明，具体间隔的值是多少可以根据实际情况调整，这里的示例并不用于限定金属枝节8与天线主板7的边缘之间存在间隔的大小。

本发明实施例通过新增的金属枝节，在金属枝节与天线主板的地之间形成了一条曲流缝隙，延长了主板表面电流路径，而随着这种主板电流分布的改变，改善了天线的低频段(700-900MHz)有源效率，从而保证了在较小物理尺寸下，提升了低频段效率，尤其适用于功能越来越多的小型化无线终端。

本发明天线装置可以应用于无线手表、手环、追踪器等小型尺寸终端产品。也可以应用于大尺寸终端如手机，适用于400MHz频段需求。

图6为本申请天线S11参数对比示意图，如图6所示，曲线1表示未采用本申请天线装置的天线S11参数曲线，曲线2表示采用本申请天线装置后的天线S11参数曲线，很明显，曲线2与曲线1相比，在天线谐振的最低点加深了，整个低频段的谐振都得到加强。

以一款无线追踪器产品为例，假设需要设计一款超级小的终端，整机尺寸45×45mm，主天线净空去掉9mm的空间，实际上主板的地长度只有35mm左右，要求天线带有低频700MHz～960MHz。如果采用相关技术中的天线实现方式，那么，低频效率基本只有12％左右。

经过实验室测试，如果采用本申请提供的天线结构，那么，与原始状态天线低频效率对比如表1所示：

表1

表1中的第一效率为采用相关技术中的天线实现方式时天线的低频效率，第二效率为采用本申请天线装置的天线实现方式时天线的低频效率。从表1所示的测试结果来看，采用本申请天线装置后，天线的低频无源效率产生了8％～15％左右的提升，也就是说，本申请的天线装置带来的最大效果在于天线的低频带宽达到了设计要求。

图7为本申请天线装置的曲流缝隙结构第一实施例的示意图，如图7所示，第一实施例中，天线呈L型天线布局，天线馈电点2设置在天线主板7的侧面，同时天线主板7的顶部也预留一部分空间，即天线支架成L型，曲流缝隙1如图7中L型缝隙所示，这样，电流流经路径比图4所示实施例中进一步加长了，更有助于进一步加深天线在低频点的谐振，从而带动整个低频效率的进一步提升。

频段越低，相应加长本申请的曲流缝隙的路径，可以更好地满足天线的低频带宽达到设计要求。图8为本申请天线装置的曲流缝隙结构第二实施例的示意图，如图8所示，根据整机布局的需要，为了进一步拓宽低频的带宽，第二实施例中，增加了金属枝节8的长度，曲流缝隙1的长度相应增加，而曲流缝隙1随着金属枝节跟8的设置形成一次弯曲折回，从而产生两个曲流缝隙1即双曲流缝隙。第二实施例中，天线馈电点2设置在天线主板7的顶端。较佳地，本实施例偏重于天线740MHz的设计。

图9为本申请天线装置的曲流缝隙结构第三实施例的示意图，如图9所示，第三实施例中，根据整体器件的布局需要，曲流缝隙1的位置处于天线的相对端如天线主板的底部。

本申请还提供了一种终端，包括本申请所述任一项的天线装置。

可选地，本申请终端可以包括但不限于：无线手表、手环、追踪器等小型尺寸产品；频率范围在698MHz～960MHz；或者，本申请终端也可以是大尺寸终端如手机，且适用于400MHz频段需求。

以上所述，仅为本发明的较佳实例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种天线装置，包括：天线(10)、天线主板(7)和金属枝节(8)；其中，

金属枝节(8)的一端与天线主板(7)的地连接，金属枝节(8)的另一端伸进天线(10)的净空区域；金属枝节(8)与天线主板(7)的边缘之间存在间隔以形成曲流缝隙(1)。

2.根据权利要求1所述的天线装置，还包括：馈电微带线(5)、天线馈电点(2)、两个以上天线接地点(3)；其中，

馈电微带线(5)设置在所述金属枝节(8)上；

天线馈电点(2)设置在所述天线主板(7)上；

或者，天线馈电点(8)设置在所述金属枝节(8)上。

3.根据权利要求1或2所述的天线装置，其中，所述金属枝节(8)设置在所述天线主板(7)的顶端，或者侧面。

4.根据权利要求1或2所述的天线装置，其中，所述曲流缝隙(1)包括一个以上。

5.根据权利要求1或2所述的天线装置，其中，所述曲流缝隙(1)的长度和宽度在0～10波长或0～50波长变化。

6.一种终端，包括权利要求1～5任一项所述的天线装置。

7.根据权利要求6所述的终端，所述终端包括：无线手表、手环、追踪器、或手机。