CN110931956A - 一种天线装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种天线装置和电子设备，装置包括：设有断口的金属框体，框体上设有第一接地点和第二接地点，框体上位于断口与第一接地点间的部分为第一辐射臂，位于断口与第二接地点间的部分为第二辐射臂，第一辐射臂与第二辐射臂间隔开且耦合，第一调频电路的第一端连接在第一辐射臂，第一馈源与第一调频电路配合产生第一频段信号，第二调频电路的第一端连接在第二辐射臂，第二馈源与第二调频电路配合产生第二频段信号，第一频段信号与第二频段信号不同。该天线装置中第一辐射臂及第一馈源构成一天线，第二辐射臂及第二馈源构成另一天线，各天线到射频前端不用合路器拆分，天线的器件损耗较小，提高天线及电子设备的性能，改善用户使用体验。

Description

一种天线装置和电子设备

技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及一种天线装置和电子设备。

背景技术

用户对移动终端定位精度需求越来越高，要求天线具有较高的性能，而整机外观要求断口少、外观极致。移动终端在设计天线时，一般是多个天线采用一根天线合路进射频系统，合路器方式的天线具有多个频段，各个天线因为谐振频率差异较大，天线被匹配到各个需求频段，在匹配中有匹配损耗而降低性能，在天线进入射频系统时要采用合路器进行拆分，导致各个天线增加了进入系统中的器件损耗，导致整机性能较差，从而影响用户的使用体验。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种天线装置和电子设备，用以解决现有天线进入射频系统时要采用合路器进行拆分，导致各个天线增加了进入系统中的器件损耗，导致整机性能较差的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

第一方面，根据本发明实施例的天线装置，包括：

电子设备的框体，所述框体为金属件，所述框体上形成有断口，所述框体上设有与接地端连接的第一接地点和第二接地点，所述第一接地点和所述第二接地点分别位于所述断口的两侧，所述框体上位于所述断口与所述第一接地点之间的部分为第一辐射臂，所述框体上位于所述断口与所述第二接地点之间的部分为第二辐射臂，所述第一辐射臂与所述第二辐射臂间隔开且耦合；

第一调频电路，所述第一调频电路的第一端连接在所述第一辐射臂上；

第一馈源，所述第一馈源与所述第一调频电路的第二端连接，所述第一馈源与所述第一调频电路配合产生第一频段信号；

第二调频电路，所述第二调频电路的第一端连接在所述第二辐射臂上；

第二馈源，所述第二馈源与所述第二调频电路的第二端连接，所述第二馈源与所述第二调频电路配合产生第二频段信号，所述第一频段信号与所述第二频段信号不同。

其中，所述断口位置设有非金属材料。

其中，所述第一调频电路包括：

第一电感线圈，所述第一电感线圈的第一端连接在所述第一辐射臂上，所述第一电感线圈的第二端与所述第一馈源连接；

第一电容，所述第一电容的第一端与所述第一电感线圈的第一端连接，所述第一电容的第二端接地。

其中，所述第二调频电路包括：

第二电感线圈，所述第二电感线圈的第一端连接在所述第二辐射臂上，所述第二电感线圈的第二端与所述第二馈源连接；

第二电容，所述第二电容的第一端与所述第二电感线圈的第一端连接，所述第二电容的第二端接地。

其中，所述第二调频电路包括：

第二电容，所述第二电容的第一端连接在所述第二辐射臂上，所述第二电容的第二端与所述第二馈源连接；

第二电感线圈，所述第二电感线圈的第一端与所述第二电容的第一端连接，所述第二电感线圈的第二端接地。

其中，所述第二调频电路包括：

第三电容和第四电容，所述第三电容的第一端连接在所述第二辐射臂上，所述第三电容的第二端与所述第二馈源连接；

所述第四电容的第一端与所述第三电容的第一端连接，所述第四电容的第二端接地。

其中，还包括：

第三天线，所述第三天线分别和所述第一辐射臂与所述第二辐射臂耦合。

其中，所述第三天线包括：

第三馈源和第三辐射体，所述第三辐射体与所述第三馈源连接，所述第三辐射体分别和所述第一辐射臂与所述第二辐射臂耦合。

其中，所述第三天线还包括：

第三调频电路，所述第三调频电路的第一端与所述第三辐射体连接，所述第三调频电路的第二端与所述第三馈源连接。

第二方面，根据本发明实施例的电子设备包括上述实施例的天线装置。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

根据本发明的天线装置，框体为金属件，框体上形成有断口，框体上设有与接地端连接的第一接地点和第二接地点，第一接地点和第二接地点分别位于断口的两侧，框体上位于断口与第一接地点之间的部分为第一辐射臂，框体上位于断口与第二接地点之间的部分为第二辐射臂，第一辐射臂与第二辐射臂间隔开且耦合；第一调频电路的第一端连接在第一辐射臂上，第一馈源与第一调频电路的第二端连接，第一馈源与第一调频电路配合产生第一频段信号，第二调频电路的第一端连接在第二辐射臂上，第二馈源与第二调频电路的第二端连接，第二馈源与第二调频电路配合产生第二频段信号，第一频段信号与第二频段信号不同。通过在金属框体上设有断口，框体上位于断口与第一接地点之间的部分为第一辐射臂，框体上位于断口与第二接地点之间的部分为第二辐射臂，第一辐射臂及第一调频电路、第一馈源构成一个天线，第二辐射臂以及第二调频电路、第二馈源构成另一个天线，各个天线到射频前端不需要用合路器进行拆分，天线到系统的器件损耗较小，在有限的空间里使得各个天线都达到极致，提高天线及电子设备的整体性能，改善用户的使用体验。

附图说明

图1为本发明实施例的天线装置的一个结构示意图；

图2为本发明实施例的天线装置的另一个结构示意图；

图3为本发明实施例的天线装置中第三天线的一个结构示意图；

图4为本发明实施例的天线装置的又一个结构示意图；

图5为本发明实施例的天线装置的又一个结构示意图；

图6为本发明实施例的天线装置的又一个结构示意图；

图7为本发明实施例的天线装置中阻抗的一个示意图；

图8为本发明实施例的天线装置中阻抗的另一个示意图。

附图标记

框体10；第一接地点11；第二接地点12；

断口13；第一辐射臂14；第二辐射臂15；

第一调频电路20；第一馈源21；第一电感线圈22；第一电容23；

第二调频电路30；第二馈源31；第二电感线圈32；第二电容33；第三电容34；第四电容35；

第三天线40；第三馈源41；第三辐射体42；第三调频电路43；

第一接地端50；第二接地端51；第三接地端52；第四接地端53。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图具体描述根据本发明实施例的天线装置。

如图1至图6所示，根据本发明实施例的天线装置包括电子设备的框体10、第一调频电路20、第一馈源21、第二调频电路30和第二馈源31。

具体而言，框体10为金属件，框体10上形成有断口13，框体10上设有与接地端连接的第一接地点11和第二接地点12，第一接地点11和第二接地点12分别位于断口13的两侧，框体10上位于断口13与第一接地点11之间的部分为第一辐射臂14，框体10上位于断口13与第二接地点12之间的部分为第二辐射臂15，第一辐射臂14和第二辐射臂15间隔开且耦合；第一调频电路20的第一端连接在第一辐射臂14上，第一馈源21与第一调频电路20的第二端连接，第一馈源21与第一调频电路20配合产生第一频段信号，第二调频电路30的第一端连接在第二辐射臂15上，第二馈源31与第二调频电路30的第二端连接，第二馈源31与第二调频电路30配合产生第二频段信号，第一频段信号与第二频段信号不同。

也就是说，天线装置主要由电子设备的框体10、第一调频电路20、第一馈源21、第二调频电路30和第二馈源31构成，其中，电子设备的框体10为金属材料件，通过在框体10上设置一个断口13，使得框体10为非闭合状，框体10上分别设有第一接地点11和第二接地点12，第一接地点11和第二接地点12分别位于断口13的两侧，第一接地点11和第二接地点12分别与接地端连接，可以电连接，接地端可以包括第三接地端52和第四接地端53，第一接地点11可以与第三接地端52连接，第二接地点12可以与第四接地端53连接。框体10上位于断口13与第一接地点11之间的部分作为第一辐射臂14，框体10上位于断口13与第二接地点12之间的部分作第二辐射臂15，第一辐射臂14和第二辐射臂15间隔开且耦合。

第一调频电路20的第一端连接在第一辐射臂14上，第一馈源21与第一调频电路20的第二端连接，第一馈源21与第一调频电路20配合产生第一频段信号，第一辐射臂14、第一调频电路20和第一馈源21构成第一天线，第一馈源21可以实现不同频率，比如，通过第一馈源21可以实现GPS中的L5频段(1166MHz-1186MHz)，第一辐射臂14可以为第一天线的辐射体，以辐射电磁波，第一调频电路20可以用于调节第一天线的频率。第二调频电路30的第一端连接在第二辐射臂15上，第二馈源31与第二调频电路30的第二端连接，第二馈源31与第二调频电路30配合产生第二频段信号，第一频段信号与第二频段信号不同，比如，第一频段的频率可以小于第二频段的频率，第二辐射臂15、第二调频电路30和第二馈源31可以构成第二天线，第二馈源31可以实现不同的频率，比如，通过第二馈源31可以实现全球定位系统(Global Positioning System，GPS)中的L1频段(1559MHz-1605MHz)，第二调频电路30可以用于调节第二天线的频率，第一辐射臂14和第二辐射臂15耦合，第一辐射臂14和第二辐射臂15可以通过耦合作为第二天线的辐射体，增强天线的辐射能力。另外，通过第一天线和第二天线的耦合可以实现WIFI2.4/N41频段，WIFI2.4/N41频段频率范围为2400MHz-2675MHz。

通过在金属框体10上设有断口13，框体10上位于断口13与第一接地点11之间的部分为第一辐射臂14，框体10上位于断口13与第二接地点12之间的部分为第二辐射臂15，第一辐射臂14及第一调频电路20、第一馈源21构成一个天线，第二辐射臂15以及第二调频电路30、第二馈源31构成另一个天线，第一辐射臂14和第二辐射臂15通过耦合可以作为第二天线的辐射体，增强天线的辐射能力，各个天线到射频前端不需要用合路器进行拆分，天线到系统的器件损耗较小，在有限的空间里使得各个天线都达到极致，提高天线及电子设备的整体性能，改善用户的使用体验。

在本发明的一些实施例中，断口13位置可以设有非金属材料以填充断口13，非金属材料可以为绝缘的橡胶或塑料，使得框体10形成闭合状，便于框体10与电子设备的配合。

在本发明的另一些实施例中，框体10整体上大致为方形，断口13与第二接地点12位于第一侧边上，第二侧边与第一侧边可以垂直且相邻，第一接地点11位于第二侧边上，且第一接地点11邻近断口13设置。比如，框体10可以为长方形，断口13与第二接地点12位于第一短边上，第一长边与第一短边垂直且相邻，第一接地点11位于第一长边上，第一接地点11邻近断口13设置，使得框体10上位于断口13与第一接地点11之间的部分以及框体10上位于断口13与第二接地点12之间的部分间隔开作为天线辐射体，以便于天线分开设置，断口13可以位于框体10的角部，有利于信号的辐射。在实际应用中，电子设备为移动终端时，断口13可以设在移动终端上框体的两侧或上下侧边上。

在本发明的实施例中，如图4所示，第一调频电路20可以包括第一电感线圈22和第一电容23，其中，第一电感线圈22的第一端连接在框体10上位于断口13与第一接地点11之间的部分，也即是，第一电感线圈22的第一端连接在第一辐射臂14上，第一电感线圈22的第二端与第一馈源21连接，第一电容23的第一端与第一电感线圈22的第一端连接，第一电容23的第二端接地，比如，接地端包括第一接地端50，第一电容23的第二端与第一接地端50连接。换言之，在第一辐射臂14和第一馈源21之间连接有第一电感线圈22和第一电容23，通过第一电感线圈22和第一电容23能够调谐天线频率和匹配阻抗，提高天线的辐射能力和效率。

在本发明的一些实施例中，如图4所示，第二调频电路30可以包括第二电感线圈32和第二电容33，其中，第二电感线圈32的第一端连接在框体10上位于断口13与第二接地点12之间的部分，也即是，第二电感线圈32的第一端连接在第二辐射臂15上，第二电感线圈32的第二端与第二馈源31连接，第二电容33的第一端与第二电感线圈32的第一端连接，第二电容33的第二端接地，比如，接地端包括第二接地端51，第二电容33的第二端与第二接地端51连接，在第二辐射臂15和第二馈源31之间连接有第二电感线圈32和第二电容33，通过第二电感线圈32和第二电容33的配合能够调谐天线频率和匹配阻抗，提高天线的辐射能力和效率。第一调频电路20包括第一电感线圈22和第一电容23，第二调频电路30包括第二电感线圈32和第二电容33，具体连接如图4中所示，第一天线和第二天线的阻抗特征示意图可以如图7所示，第一天线的阻抗示意图可以如曲线a所示，第二天线的阻抗示意图可以如曲线b所示。

在本发明的另一些实施例中，如图5所示，第二调频电路30可以包括第二电容33和第二电感线圈32，其中，第二电容33的第一端连接在框体10上位于断口13与第二接地点12之间的部分，也即是，第二电容33的第一端连接在第二辐射臂15上，第二电容33的第二端与第二馈源31连接，第二电感线圈32的第一端与第二电容33的第一端连接，第二电感线圈32的第二端接地，比如，接地端包括第二接地端51，第二电感线圈32的第二端与第二接地端51连接，在第二辐射臂15和第二馈源31之间连接有第二电容33和第二电感线圈32，通过第二电容33和第二电感线圈32的配合能够调谐天线频率和匹配阻抗，提高天线的辐射能力和效率。第一调频电路20包括第一电感线圈22和第一电容23，第二调频电路30包括第二电容33和第二电感线圈32，具体连接如图5中所示，第一天线和第二天线的阻抗特征示意图可以如图8所示，第一天线的阻抗示意图可以如曲线c所示，第二天线的阻抗示意图可以如曲线d所示。

在本发明的实施例中，如图6所示，第二调频电路30可以包括第三电容34和第四电容35，第三电容34的第一端连接在框体10上位于断口13与第二接地点12之间的部分，也即是，第三电容34的第一端连接在第二辐射臂15上，第三电容34的第二端与第二馈源31连接，第四电容35的第一端与第三电容34的第一端连接，第四电容35的第二端接地，比如，接地端包括第二接地端51，第四电容35的第二端与第二接地端51连接，在第二辐射臂15和第二馈源31之间连接有第三电容34和第四电容35，通过第三电容34和第四电容35的配合能够调谐天线频率和匹配阻抗，提高天线的辐射能力和效率。第一调频电路20包括第一电感线圈22和第一电容23，具体连接如图6中所示，第一天线和第二天线的阻抗特征示意图可以如图8所示，第一天线的阻抗示意图可以如曲线c所示，第二天线的阻抗示意图可以如曲线e所示。

根据本发明的一些实施例，如图2所示，天线装置还可以包括第三天线40，第三天线40可以分别和第一辐射臂14与第二辐射臂15耦合，增强第三天线40的辐射能力。此外，第三天线40还可以和整个框体10进行耦合，以增强辐射能力。可选地，如图3所示，第三天线40可以包括第三馈源41和第三辐射体42，第三馈源41和第三辐射体42连接，第三馈源41产生的信号可以不同于第一频段信号与第二频段信号，比如，第三天线40辐射的信号频率可以大于第一频段信号与第二频段信号的频率。第三辐射体42可以为金属件，第三辐射体42分别和第一辐射臂14与第二辐射臂15耦合，第三天线40可以通过与第一辐射臂14、第二辐射臂15的耦合来辐射信号，增强第三天线40的辐射能力。第三天线40可以邻近第一馈源21和第二馈源31设置，比如，第三天线40可以位于第一馈源21和第二馈源31的上方，第三天线40可以为WIFI天线，还可以为5G的N41(2496MHz-2690MHz)、N78(3300MHz-3800MHz)或N79(4400MHz-5000MHz)等天线。

第一天线和第二天线可以分别设计，可以都为接收天线，两者之间的隔离度影响较小，两个天线可以都为单频设计，具有较好的性能。在第一天线和第二天线上因为电感的串位使用，在第一天线和第二天线的周围可以放置第三天线40，第三天线40的频率可以在2.4GHz以上，且相互之间的隔离度较好，辐射性能较佳。因第一天线上串位电感的使用，第一天线上的负载在变化时对第二天线或第三天线影响较小。

在本发明的一些实施例中，第三天线40还可以包括第三调频电路43，第三调频电路43的第一端与第三辐射体42连接，第三调频电路43的第二端与第三馈源41连接，通过第三调频电路43可以调谐天线频率和匹配阻抗，能够提高天线的辐射能力和效率。在实际应用过程中，具体的第三调频电路43可以参照第一调频电路20或第二调频电路30，也可以为其他形式的连接结构或方式。

在本发明的另一些实施例中，接地端可以包括第三接地端52和第四接地端53，第三接地端52与第一接地点11连接，第四接地端53与第二接地点12连接，框体10上位于断口13与第一接地点11之间的部分的长度为25-35mm，框体10上位于断口13与第二接地点12之间的部分的长度为8-15mm，也即是，第一辐射臂14的长度为25-35mm，第二辐射臂15的长度为8-15mm，有利于第一辐射臂14和第二辐射臂15的耦合，提高天线的辐射能力。第一馈源21与第三接地端52之间的距离为1-10mm，第二馈源31与第四接地端53之间的距离为3-15mm，具体的距离可以根据实际情况选择。

在实际应用过程中，如图4所示，第一调频电路20可以包括第一电感线圈22和第一电容23，第一电感线圈22的第一端连接在第一辐射臂14上，第一电感线圈22的第二端与第一馈源21连接，第一电容23的第一端与第一电感线圈22的第一端连接，第一电容23的第二端接地，接地端包括第一接地端50，第一电容23的第二端与第一接地端50连接。第二调频电路30可以包括第二电感线圈32和第二电容33，第二电感线圈32的第一端连接在第二辐射臂15上，第二电感线圈32的第二端与第二馈源31连接，第二电容33的第一端与第二电感线圈32的第一端连接，第二电容33的第二端与第二接地端51连接，通过第一天线中的第一馈源21可以实现GPS中的L5频段(1166MHz-1186MHz)，通过第二天线中的第二馈源31可以实现GPS中的L1频段(1559MHz-1605MHz)。

第一天线和第二天线在阻抗特征上表征为：L5位于第一与第二象限里，L1位于第一象限里，具体可以如图7所示。第一馈源21的射频前端上可以为先并电容再串电感(如图4所示)到射频通路，可以根据第二天线的阻抗位置确定，一般要求第一调频电路20中的等效电感值在12-30NH之间，电感较小易引入高频谐振，电感太大第一天线谐振变差，同时损耗较大。第二馈源31的射频前端上天线匹配可以为先并电容再串电感(如图4所示)到射频通路，也可以匹配为从框体10往射频方向先并电容再串电容(如图6所示)或者先并电感再串电容(如图5所示)，第二调频电路30中的等效电感值一般在12-25NH之间，电感较小易引入高频谐振，电感太大第二天线谐振变差，同时损耗较大；第三馈源41对应的天线可以为IFA天线(Inverted-F Antenna，即倒F型天线))或PIFA天线(Planar Inverted-F Antenna，即平面倒F型天线)，一般此天线的谐振频率高于第一天线和第二天线，通常第一天线和第二天线谐振由于倍频关系易在高频频率形成二次或三次谐振，在第一天线和第二天线的电感串位上设计电感和电容的组合，能够使得L1/L5频率以上呈现更大电感，便于提高第三馈源41对应的天线之间的隔离度。

第三馈源41由于在第一天线和第二天线滤波较干净，且两个分支是对开状态，从而达到增强辐射的效果，比一般单独的PIFA或IFA天线效率高，第一天线和第二天线上的电感一般大于12NH时，呈现在第三天线上的等效电感可以优化提高第三天线的效率。

本发明实施例还提供一种电子设备，电子设备包括上述实施例中的天线装置，所述框体为电子设备的中框。电子设备上的天线的辐射能力增强，降低天线到系统的器件损耗较小，提高天线及电子设备的整体性能，改善用户的使用体验。

除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种天线装置，其特征在于，包括：

框体，所述框体为金属件，所述框体上形成有断口，所述框体上设有与接地端连接的第一接地点和第二接地点，所述第一接地点和所述第二接地点分别位于所述断口的两侧，所述框体上位于所述断口与所述第一接地点之间的部分为第一辐射臂，所述框体上位于所述断口与所述第二接地点之间的部分为第二辐射臂，所述第一辐射臂与所述第二辐射臂间隔开且耦合；

第一调频电路，所述第一调频电路的第一端连接在所述第一辐射臂上；

第一馈源，所述第一馈源与所述第一调频电路的第二端连接，所述第一馈源与所述第一调频电路配合产生第一频段信号；

第二调频电路，所述第二调频电路的第一端连接在所述第二辐射臂上；

第二馈源，所述第二馈源与所述第二调频电路的第二端连接，所述第二馈源与所述第二调频电路配合产生第二频段信号，所述第一频段信号与所述第二频段信号不同。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述断口位置设有非金属材料。

3.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述第一调频电路包括：

第一电感线圈，所述第一电感线圈的第一端连接在所述第一辐射臂上，所述第一电感线圈的第二端与所述第一馈源连接；

第一电容，所述第一电容的第一端与所述第一电感线圈的第一端连接，所述第一电容的第二端接地。

4.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述第二调频电路包括：

第二电感线圈，所述第二电感线圈的第一端连接在所述第二辐射臂上，所述第二电感线圈的第二端与所述第二馈源连接；

第二电容，所述第二电容的第一端与所述第二电感线圈的第一端连接，所述第二电容的第二端接地。

5.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述第二调频电路包括：

第二电容，所述第二电容的第一端连接在所述第二辐射臂上，所述第二电容的第二端与所述第二馈源连接；

第二电感线圈，所述第二电感线圈的第一端与所述第二电容的第一端连接，所述第二电感线圈的第二端接地。

6.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述第二调频电路包括：

第三电容和第四电容，所述第三电容的第一端连接在所述第二辐射臂上，所述第三电容的第二端与所述第二馈源连接；

所述第四电容的第一端与所述第三电容的第一端连接，所述第四电容的第二端接地。

7.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，还包括：

第三天线，所述第三天线分别和所述第一辐射臂与所述第二辐射臂耦合。

8.根据权利要求7所述的天线装置，其特征在于，所述第三天线包括：

第三馈源和第三辐射体，所述第三辐射体与所述第三馈源连接，所述第三辐射体分别和所述第一辐射臂与所述第二辐射臂耦合。

9.根据权利要求8所述的天线装置，其特征在于，所述第三天线还包括：

第三调频电路，所述第三调频电路的第一端与所述第三辐射体连接，所述第三调频电路的第二端与所述第三馈源连接。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的天线装置，所述框体为中框。

Images