CN110718745B - 一种多频复用天线装置及智能手表 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种多频复用天线装置，涉及终端技术领域，所述天线装置，包括第一金属体、第二金属体和第一调谐电路；所述第一金属体上设置两个以上信号源；所述第一金属体与所述第二金属体之间连接所述第一调谐电路，以构成所述信号源的信号回路。本申请通过对单一缝隙下多频天线或同频多天线的调谐设计，实现天线在单一缝隙形式下多频、同频、多馈入；同时，实现终端的全金属外观和多天线小型化设计。本申请还公开了一种智能手表。

Description

一种多频复用天线装置及智能手表
技术领域
本申请涉及终端技术领域,例如涉及一种多频复用天线装置及智能手表。
背景技术
目前，随着终端技术的不断发展，可穿戴产品所承载的频段越来越多。随着5G通信技术的普及，多天线也将成为通信终端的技术趋势，在终端设计中，天线的数量和频段宽度都将成倍的增加，信号质量的保证将成为未来集成小型化产品设计的最大难题。同时，由于全金属材质的移动终端以其独特的质感和光泽，将成为高端机型设计标配。
在实现本公开实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：通过开缝设计将金属与其他金属断路作为天线体，以实现信号的辐射，导致产品的外观设计和功能定义都具有较明显限制，无法实现无开缝金属天线体的多频、同频、多馈入。
发明内容
本公开实施例提供了一种多频复用天线装置，以解决金属外观产品单开缝的多频/宽频兼容的技术问题。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
本公开实施例提供了一种多频复用天线装置，所述天线装置包括：
第一金属体、第二金属体和第一调谐电路；
所述第一金属体上设置两个以上信号源；
所述第一金属体与所述第二金属体之间连接所述第一调谐电路，以构成所述信号源的信号回路。
本公开实施例提供了一种智能手表，所述智能手表包括上述的多频复用天线装置。
本公开实施例提供的一种多频复用天线装置和智能手表，可以实现以下技术效果：通过对多频天线或同频多天线的调谐设计，实现了天线的多频、同频、多馈入。本申请在实现终端的全金属外观和多天线小型化设计的同时，实现了金属外观与天线共形的设计。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
图1是本公开实施例提供的一种非同频多信号馈入天线的结构示意图；
图2是本公开实施例提供的一种非同频多信号馈入天线的高频段天线电流等效闭环通路示意图；
图3是本公开实施例提供的一种非同频多信号馈入天线的低频段天线电流等效闭环通路示意图；
图4是本公开实施例提供的另一种非同频多信号馈入天线的低频段天线电流等效闭环通路示意图；
图5是本公开实施例提供的一种同频多信号馈入天线的结构示意图；
图6是本公开实施例提供的一种同频多信号馈入天线的电流等效闭环通路示意图；
图7是本公开实施例提供的另一种同频多信号馈入天线的电流等效闭环通路示意图；
图8是本公开实施例提供的一种智能手表示意图；
图9是本公开实施例提供的一种智能手表的内部设计原理示意图。
附图标记：1：第一金属体；2：第二金属体；4a：第一信号源；4b：第二信号源；4A：第三信号源；4B：第四信号源；5a：第一短路金属体；5b：第二短路金属体；6a：第一电容；6b：第二电容；6A：第三电容；6B：第四电容；6c：第一电感；6d：第二电感；7a：隔离电容；80：外观金属；81:内部金属；900：第一缝隙；901：第二缝隙；920：第一电容器件；923：第二电容器件；924：第三电容器件；925：第四电容器件；926：第五电容器件；927：第六电容器件；921：隔离电容器件；903：第一接地金属；904：第二接地金属；911：MIMO LTE多频天线；912：MIMO WiFi天线；913：GPS天线。
具体实施方式
以下描述和附图充分地示出本文的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本文的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。本文中，术语“第一”、“第二”等仅被用来将一个元素与另一个元素区分开来，而不要求或者暗示这些元素之间存在任何实际的关系或者顺序。实际上第一元素也能够被称为第二元素，反之亦然。而且，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结构、装置或者设备不仅包括那些要素，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结构、装置或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的结构、装置或者设备中还存在另外的相同要素。本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中的术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本文和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。在本文的描述中，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本文中，除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。
本文中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，A/B表示：A或B。
本文中，术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，表示：A或B，或，A和B这三种关系。
本公开实施例提供了一种多频复用天线装置，包括：第一金属体1、第二金属体2和第一调谐电路；第一金属体1上设置两个以上信号源；第一金属体1与第二金属体2之间连接第一调谐电路，构成信号源的信号回路。
在一些实施例中，第一金属体1与第二金属体2平行,第一金属体1与第二金属体2构成未短路的开放式缝隙。
在一些实施例中，第一金属体1与第二金属体2平行，且第一金属体1与第二金属体2两端通过短路金属体连接以构成短路的闭合式空间。
在一些实施例中，第二金属体2设置一个以上的接地点。
在一些实施例中，第一调谐电路为可变电容。
在一些实施例中，第一调谐电路，包括：开关和第一匹配器件6；第一金属体1依次通过开关和第一匹配器件6与第二金属体2连接。
在一些实施例中，第一匹配器件为电容或电感或短路电阻。
在一些实施例中，还包括：第二匹配器件；第一金属体1与第二金属体2之间设置一个以上第二匹配器件，以形成各信号源之间同频信号的隔离。
在一些实施例中，第二匹配器件为电容。
在一些实施例中，通过第一金属体1作为天线辐射体，第二金属体2作为参考地，信号电流在天线辐射体和参考地形成的电流回路形成单频缝隙天线设计模型。单一缝隙中，通过在每信号源两侧通过天线阻抗匹配器件即电容或电感对缝隙的短路形成多频信号的谐振回路设计，从而实现单一缝隙下多信号源馈入及多频的天线设计。设置至少两个信号馈入源，每信号馈入源可具有两个或以上有效工作频段。所有有效工作频段为非同频或倍频关系，以避免构成耦合互扰。至少一处天线信号源馈入点两侧具有至少一处匹配器件短路以形成在现有缝隙环境下构成的非同频信号回路。
特定频段信号回路的构成由缝隙长度和所短路缝隙的器件的感容值构成，因此在特定缝隙环境中，特定的频段由器件短路构成的缝隙长度和器件感容值决定。信号源两侧的短路器件的感容值，可以相同或不相同，其构成的信号谐振频率回路由两器件及缝隙长度共同决定。缝隙的长度决定天线可以承载频段的下限；缝隙的宽度决定天线的带宽或辐射效率等，因此本申请对缝隙的长度和宽度不做具体限制。
在一些实施例中，如图1所示，一种非同频多信号馈入天线的结构示意图。第一金属体1为天线辐射体，第二金属体2为多点接地金属，即参考地，接地金属体可以是一点接地或多点接地，其构成的缝隙有效长度由信号源与最近的接地点决定，本申请对接地点的位置及数量不做限制。第一金属体1与第二金属体2具有平行部分，构成未短路的缝隙天线模型。第一匹配器件包括：第一电容6a、第二电容6b、第一电感6c、第二电感6d。第一信号源4a和第二信号源4b分别第一金属体1，其中第一信号源4a为低频段多频天线信号源，第二信号源4b为高频段单频天线信号源，其信号未有倍频关系，其中在第一信号源4a两侧分别通过电容第一电容6a和第二电容6b短路，构成由电容器件短路且缝隙较短的高频缝隙天线环路；在第一信号源4a两侧分别通过第一电感6c和第二电感6d短路、第一电容6a(非同频时共用)和第二电感6d短路，构成由电感过电容短路且相对缝隙较长的多频天线缝隙环路。具体的，第一金属体1与第二金属体2之间依次并联第一电容6a、第二电容6b、第一电感6c、第二电感6d；在第一电容6a、第二电容6b；第一信号源4a与第一金属体1的信号馈入点为第一信号馈入点、第二信号源4b与第一金属体1的信号馈入为第二信号馈入点，第一电容6a与第一金属体1连接点为第一连接点，第二电容6b与第一金属体1连接点为第二连接点，第一信号馈入点、第二信号馈入点依次设置在第一连接点与第二连接之间。第一信号源4a为低频段多频天线信号源，第二信号源4b为高频段单频天线信号源，第一信号源4a与第二信号源4b的信号没有倍频关系。在第二信号源4b两侧分别通过第一电容6a和第二电容6b短路，构成由电容器件短路且缝隙较短的高频缝隙天线环路；在第一信号源4a两侧分别通过第一电感6c和第二电感6d短路、第一电容6a和第二电感6d短路，构成由电感过电容短路且相对缝隙较长的多频天线缝隙环路。非同频多信号馈入天线结构中，第一信号源4a与第二信号源4b的天线环路共用第一电容6a。
如图2所示,一种非同频多信号馈入天线的高频段天线电流等效闭环通路示意图，是非同频多信号馈入天线的一种电流的环路说明。其构成由第二信号源4b馈入的，由作为天线辐射体的第一金属体1、作为参考地的第二金属体2以及第一电容6a、第二电容6b构成的天线电流等效闭环通路，如虚线所示，其具有高频的信号谐振。
如图3、图4所示,一种非同频多信号馈入天线的低频段天线电流等效闭环通路示意图，是非同频多信号馈入天线的另一种电流的环路说明。其构成由第一信号源4a馈入的，由作为天线辐射体的第一金属体1、作为参考地的第二金属体2以及第一电感6c和第二电感6d、第一电容6a和第二电感6d分别构成的天线电流等效闭环通路，其具有低频的信号谐振，如图3和图4虚线所示。
在一些实施例中，每两个同频信号源设有至少一匹配器件短路缝隙，起到同频信号隔离作用，在本频段范围内将单一缝隙隔离成两个有效缝隙，其他频段不受此影响。可以每信号源两侧可以在多个特定缝隙位置通过多个针对本信号源的短路器件构成多频天线回路。上述短路匹配器件可以通过可变电容、开关等对多等效感容值器件的切换，实现上述设计基础上，同缝隙下多频信号的环路设计。通过对单一缝隙不同位置、通过相应匹配器件的短路，形成频天线信号闭环回路设计，实现单一缝隙下多馈入、多频天线的设计。通过对缝隙通过匹配器件的短路实现单一缝隙下同频信号的隔离、和对其他信号的不影响通路设计，实现单一缝隙下同频对馈入设计和多频天线设计的兼容。
在一些实施例中，如图5所示,为一种同频多信号馈入天线的结构示意图，其中第一金属体1作为天线辐射体，与作为多点接地金属(即参考地)的第二金属体2具有平行部分，且两端通过短路金属体短路连接构成闭合缝隙。短路金属体包括第一短路金属体5a和第二短路金属体5b。第三信号源4A和第四信号源4B分别馈入作为天线辐射体的第一金属体1，其中第三信号源4A和第四信号源4B具有同频信号收发，且第三信号源4A同时具有低频段信号馈入。由于电容的通高频短路信号和阻低频断路信号的功能，在第三信号源4A和第四信号源4B之间设有隔离电容7a短路缝隙，隔离电容7a具有隔离第三信号源4A和第四信号源4B同频信号作用且对低频并无隔离或短路功能。同时在第三信号源4A和隔离电容7a之间设有第三电容6A，在第四信号源4B和隔离电容7a之间设有第四电容6B,第三电容6A和第四电容6B分别与左右两侧的第一短路金属体5a和第二短路金属体5b构成同频信号电流闭环回路，同时在第一短路金属体5a和第二短路金属体5b之间构成第一信号源4a的低频信号流闭环回路。
如图6所示，为一种同频多信号馈入天线的一种电流等效闭环通路示意图。构成由第三信号源4A馈入的，由作为天线辐射体的第一金属体1、作为参考地的第二金属体2以及第一短路金属体5a、第三电容6A构成的频段的第三信号源4A馈电源的天线电流等效闭环通路,如图6左边虚线虚线框出所示；由作为天线辐射体的第一金属体1、作为参考地的第二金属体2以及第二短路金属体5b、第四电容6B构成频段的第四信号源4B馈电源的天线电流等效闭环通路,如图6右边虚线框出所示。
如图7所示，为一种同频多信号馈入天线的另一种电流等效闭环通路示意图。由第三信号源4A馈入，作为天线辐射体的第一金属体1、作为参考地的第二金属体2以及第一短路金属体5a、第二短路金属体5b、构成的频段的第三信号源4A馈电源的天线电流等效闭环通路，如图7中虚线框出所示。
如图8所示，为一种外观一体成型的手表示意图，是对本申请的具体应用进行说明。手表的外观金属80、手表内部金属81由开缝隔离，且由第一短路金属体5a第二短路金属体5b将两部分金属短路，构成缝隙天线条件。其中外观金属80在金属的外壁构成天线辐射体，内部合金金属81作为PCB(印制电路板,Printed Circuit Board)的参考地即天线的参考地部分。
如图9所示，为一种智能手表的内部设计原理示意图。为上述非同频多信号馈入及同频多信号馈入天线两例模型在智能手表应用的设计。其分别构成第一缝隙900和第二缝隙901。该设备设有MIMO(多入多出技术，Multiple-Input Multiple-Output)LTE(长期演进技术，Long Term Evolution)多频天线911、MIMO WiFi天线912和GPS(全球定位系统，Global Positioning System)天线913，其中MIMO LTE多频天线911分支1与GPS天线913共用第一缝隙900，MIMO LTE多频天线911分支2与MIMO WiFi天线912两分支共用第二缝隙901。在第一缝隙900中，由第四电容器件925和电容第五电容器件926分别在GPS馈入点两边短路缝隙形成GPS天线谐振环路，由第三电容器件924分别与第六电容器件927、第五电容器件926构成多频LTE天线谐振环路。在第二缝隙901中，由隔离电容器件921在MIMO WiFi馈点两侧构成WiFi频段的高隔离设计，由第一接地金属903和第一电容器件920、第二接地金属904和第二电容器件923分别在MIMO WiFi馈点两侧构成WiFi天线谐振环路，同时第一接地金属903和第二接地金属904、第一接地金属903和第二电容器件923构成LTE多天线谐振环路。
本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (3)

1.一种多频复用天线装置，其特征在于，包括：
第一金属体、第二金属体和第一调谐电路；
所述第一金属体上设置两个以上信号源；
所述第一金属体与所述第二金属体之间连接所述第一调谐电路，以构成所述信号源的信号回路；
所述第一金属体与所述第二金属体平行,所述第一金属体与所述第二金属体构成未短路的开放式空间；
所述第一调谐电路，包括：开关和第一匹配器件；
所述第一金属体依次通过所述开关和所述第一匹配器件与所述第二金属体连接；
所述第一匹配器件包括：第一电容、第二电容、第一电感和第二电感；
第一信号源与所述第一金属体的信号馈入点为第一信号馈入点、第二信号源与所述第一金属体的信号馈入为第二信号馈入点，所述第一电容与所述第一金属体连接点为第一连接点，所述第二电容与所述第一金属体连接点为第二连接点，所述第一信号馈入点、所述第二信号馈入点依次设置在所述第一连接点与所述第二连接之间；
所述第一信号源为低频段多频天线信号源，所述第二信号源为高频段单频天线信号源。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二金属体设置一个以上的接地点。
3.一种智能手表，其特征在于，包括如权利要求1至2任一项所述的多频复用天线装置。
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