CN111146570A - 一种具有可重构天线的终端 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种具有可重构天线的终端，包括非接地金属边框、合金底板、馈源、悬浮金属体、第一接地电路和第二接地电路；馈源连接非接地金属边框，非接地金属边框连接悬浮金属体，悬浮金属体用作悬浮参考地；第一接地电路包括第一控制开关和第一接地点，第一控制开关的第一信号端连接非接地金属边框，第一控制开关的第二信号端连接第一接地点，第一接地点用于连接合金底板；第二接地电路包括第二控制开关和第二接地点，第二控制开关的第一信号端连接悬浮金属体，第二控制开关的第二信号端连接第二接地点，第二接地点用于连接合金底板。本申请提供的终端，实现净空区越来越狭小趋势下的天线辐射方向的重构，有助于满足终端中天线的全向性需求。

Description

一种具有可重构天线的终端

技术领域

本申请涉及通信设备技术领域，尤其涉及一种具有可重构天线的终端。

背景技术

随着智能移动终端技术的发展，手机等移动通信终端承载着越来越多的信息传递功能，单一通信终端的一对多链接场景也十分普遍，如手机与多个基站、定位设备与多颗卫星、路由设备与多个数据终端等。因此，为适应手机等移动通信终端上述情况的使用场景，手机等移动通信终端对其天线的全向性要求越来越高。

众所周知，天线是一种变换器，它把传输线上传播的导行波变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波，或者进行相反的变换，是实现手机等移动通信终端通信功能的重要器件之一。然而由于天线电磁辐射的特性，移动通信终端中参考地的尺寸及形状、天线馈入参考地的位置及通信终端金属外壳及临近天线的金属器件等均会对天线的方向性造成影响，使天线在某些辐射方向上强度衰弱或加强，出现天线在某个方向的辐射强度比较弱，影响移动通信终端的正常使用，或者在人体使用场景下某些方向上辐射强度的加强对人体辐射强度超标。

目前，为实现天线方向性的调整，多是通过调整手机等移动通信终端内天线的走线形式，依此来满足手机等移动通信终端天线的全向性需求。同时，为保证手机等移动通信终端天线的性能，天线设置在手机等移动通信终端设备的净空区。但是受手机等移动通信终端全金属材质及高屏占发展趋势的影响，手机等移动通信终端内用于设置天线的净空区将越来越狭小。越来越狭小的净空区无法满足现有架构天线通过改变天线走线实现天线方向性改变的空间需求。

发明内容

本申请提供了一种具有可重构天线的终端，实现净空区越来越狭小趋势下的天线辐射方向的重构，有助于满足终端中天线的全向性需求。

第一方面，本申请提供了一种具有可重构天线的终端，所述终端包括非接地金属边框、合金底板、馈源、悬浮金属体、第一接地电路和第二接地电路；其中，

所述馈源连接所述非接地金属边框，所述非接地金属边框连接所述悬浮金属体，所述悬浮金属体用作悬浮参考地；

所述第一接地电路包括第一控制开关和第一接地点，所述第一控制开关的第一信号端连接所述非接地金属边框，所述第一控制开关的第二信号端连接所述第一接地点，所述第一接地点用于连接所述合金底板；

所述第二接地电路包括第二控制开关和第二接地点，所述第二控制开关的第一信号端连接所述悬浮金属体，所述第二控制开关的第二信号端连接所述第二接地点，所述第二接地点用于连接所述合金底板。

本申请提供的具有可重构天线的终端，所述终端非接地金属边框、合金底板、馈源、悬浮金属体、第一接地电路和第二接地电路；馈源连接非接地金属边框，非接地金属边框连接悬浮金属体，第一接地电路用于控制非接地金属边框连接合金底板，第二接地电路用于控制悬浮金属体连接合金底板，形成终端的可重构天线结构。具体的，非接地金属边框作为天线辐射体，合金底板为天线最终参考地，悬浮金属体作为天线的金属悬浮参考地。通过控制第一接地电路和第二接地电路的通断，实现天线参考地接入方式和接入位置的改变，进而改变天线使用中辐射电流的流通路径，完成天线重构，进而完成天线辐射方向的改变，有助于实现天线全向性辐射。并且，将非接地金属边框作为天线辐射体，非接地金属边框所属区域净空好，其受人体、干扰源辐射体或其他耦合金属等的干扰最小，在使用时，非接地金属边框将是天线电流辐射最强场区，辐射强度大，有助于保证天线的辐射效率。如此，本申请提供的具有可重构天线的终端，实现净空区越来越狭小趋势下的天线辐射方向的重构，有助于满足终端中天线的全向性需求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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为本申请实施例提供的一种具有可重构天线的终端的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种手机终端的壳体结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种具有可重构天线的终端中天线辐射状态一；

图4为本申请实施例提供的一种具有可重构天线的终端中天线辐射状态二。

其中：

1-非接地金属边框，2-合金底板，3-馈源，4-悬浮金属体，5-第一接地电路，501-第一控制开关，502-第一接地点，503-第一匹配器件，6-第二接地电路，601-第二控制开关，602-第二接地点，603-第二匹配器件，7-第三接地电路，701-第三控制开关，702-第三接地点，703-第三匹配器件，8-匹配电路，9-阻抗电路，901-双掷有源开关，902-第一接地匹配件，903-第二接地匹配件。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本申请实施例提供的具有可重构天线的终端，包括手机、PC等具有金属边框的终端。为便于描述，下面以手机为例进行本申请实施例的详细阐述。

如附图1所示，本申请实施例提供的具有可重构天线的终端，包括非接地金属边框1、合金底板2、馈源3、悬浮金属体4、第一接地电路5和第二接地电路6；其中，

所述馈源3连接所述非接地金属边框1，所述非接地金属边框1连接所述悬浮金属体4，所述悬浮金属体4用作悬浮参考地；

所述第一接地电路5包括第一控制开关501和第一接地点502，所述第一控制开关501的第一信号端连接所述非接地金属边框1，所述第一控制开关501的第二信号端连接所述第一接地点502，所述第一接地点502用于连接所述合金底板2；

所述第二接地电路6包括第二控制开关601和第二接地点602，所述第二控制开关601的第一信号端连接所述悬浮金属体4，所述第二控制开关601的第二信号端连接所述第二接地点602，所述第二接地点602用于连接所述合金底板2。

非接地金属边框1为手机金属边框的一部分，其与手机终端的参考地绝缘，即非接地金属边框1与手机的合金底板2绝缘，无直接接触，为独立非接地金属边框。在具体使用中，非接地金属边框1用作天线辐射体。非接地金属边框1位于手机侧边的中心位置。优选的，非接地金属边框1位于手机顶部或底部的中心位置。在本申请中，合金底板2已用做手机(终端)的参考地金属。如附图2所示，非接地金属边框1位于手机顶部或底部的中心位置，非接地金属边框1与合金底板2绝缘，无直接接触，且非接地金属边框1与合金底板2之间间隔净空区。手机顶部或底部的中心位置为手机净空环境相对其他位置较好区域，手机净空是指远离金属元件、隔离电池、振荡器、屏蔽罩、摄像头等部件。当非接地金属边框1位于手机顶部或底部的中心位置时，受人体、干扰源辐射体或其他耦合金属干扰最小，便于实现其作为天线使用时具有较强的电流辐射。在本申请实施例中，非接地金属边框1的长度为15-30mm。下面主要以非接地金属边框1位于手机底部进行阐述说明，如附图1所示，当非接地金属边框1位于手机顶部的时候与非接地金属边框1位于手机底部相似。

馈源3为手机天线馈源，是指连接天线的辐射器，用于产生射频信号。在本申请中，馈源3为WiFi天线馈源或4G分集天线馈源等。在本申请中不做具体限定，可根据实际使用需要进行选择。

悬浮金属体4可选铜、铝、金或银等金属材质，用作天线体。通常，悬浮金属体4为形状规则的金属片状结构，长度为5-20mm。优选的，在本申请中，为保证悬浮金属体4使用时的电流辐射强度，将悬浮金属体4设置在手机净空区或靠近手机净空区的位置。

在本申请中，第一接地电路5用于实现非接地金属边框1的接地，第二接地电路6用于实现悬浮金属体4的接地。具体的：通过第一接地点502连接合金底板2，以及控制第一控制开关501通断实现非接地金属边框1的选择接地；或者，通过第二接地点602连接合金底板2，以及控制第二控制开关601通断实现非接地金属边框1的选择接地。

在本申请实施例中，第一控制开关501和第二控制开关601为可被电气控制的开关，通过电气控制第一控制开关501和第二控制开关601的信号选择通断，如由手机主芯片负责控制第一控制开关501和第二控制开关601的逻辑输出和切换。在本申请实施例中，第一控制开关501包括第一信号端和第二信号端，第二控制开关601包括第一信号端和第二信号端。为便于描述，选择第一控制开关501的一接线端为第一信号端，另一接线端为第二信号端，选择第二控制开关601的一接线端为第一信号端，另一接线端为第二信号端。在本申请实施例具体实施方式中，第一控制开关501和第二控制开关601选择有源开关。

在本申请实施例中，当选择接通第一控制开关501时，非接地金属边框1与参考地合金底板2直接连接；当选择接通第二控制开关601时，非接地金属边框1与参考地合金底板2通过悬浮金属体4与参考地合金底板2连接。通过第一控制开关501和第二控制开关601实现非接地金属边框1接地位置的切换，即实现馈源3信号馈入参考地的形式的切换，进而达到天线辐射方向的改变。

在本申请实施例中，馈源3连接非接地金属边框1的一端，第一接地电路5连接非接地金属边框1的另一端，实现馈源3从非接地金属边框1的一端馈入以及从非接地金属边框1的另一端馈入参考地。第一接地电路5连接非接地金属边框1的位置以及第一接地电路5连接合金底板2的位置可根据手机等终端对天线方向的需要进行选择。以及根据手机等终端对天线方向的需要选择非接地金属边框1与悬浮金属体4的连接位置以及悬浮金属体4连接第二接地电路6的位置。在本申请实施例中，第二接地电路6连接悬浮金属体4端侧，充分利用电流驱边效应，改变天线体电流流通路径，实现非接地金属边框1天线体路径长度的改变。

关于本申请实施例提供的具有可重构天线的终端中天线辐射方向的变换，下面以具体实例进行阐述说明。当闭合第一控制开关501以及断路第二控制开关601时，非接地金属边框1通过第一接地电路5直接连接主参考地合金底板2，悬浮金属体4与主参考地合金底板2无连接。作为天线辐射体的非接地金属边框1与主参考地合金底板2只通过第一接地电路5连接，其天线辐射方向如附图3所示。当断路第一控制开关501以及闭合第二控制开关601时，非接地金属边框1通过悬浮金属体4与主参考地合金底板2。作为天线辐射体的非接地金属边框1与主参考地合金底板2通过悬浮金属体4连接，与闭合第一控制开关501以及断路第二控制开关601相比，天线馈入参考地的形式发生改变，其天线辐射方向如附图4所示。图4与图3相比，通过非接地金属边框1接地形式的改变，实现在箭头方向上，其辐射强度有所补足。因此，通过主参考地的导通形式的变化，可以实现某些弱辐射方向的补足，以实现天线的变相全向覆盖。

在本申请实施例中，第一控制开关501和第二控制开关601的切换由手机主芯片对比多天线状态后的信号强度来识别工作场景，并由手机主芯片负责开关的逻辑输出和切换。具体的，可以由传感器装置或信号检测装置识别通信终端的使用场景、通过处理器控制相应的开关将天线方向性根据实际使用场景切换到预设逻辑通路。

本申请实施例提供的具有可重构天线的终端，非接地金属边框1作为天线辐射体，合金底板2为天线最终参考地(主参考地)，悬浮金属体4作为天线的金属悬浮参考地(天线悬浮地)。通过控制第一接地电路5和第二接地电路6的通断，实现天线参考地接入方式和接入位置的改变，进而改变天线使用中辐射电流的流通路径，完成天线重构，进而完成天线辐射方向的改变，有助于实现天线全向性辐射。并且，将非接地金属边框1作为天线辐射体，非接地金属边框1所属区域净空好，其受人体、干扰源辐射体或其他耦合金属等的干扰最小，在使用时，非接地金属边框1将是天线电流辐射最强场区，辐射强度大，有助于保证天线的辐射效率。如此，本申请实施例提供的具有可重构天线的终端，实现净空区越来越狭小趋势下的天线辐射方向的重构，有助于满足终端中天线的全向性需求。

在本申请实施例提供的具有可重构天线的终端中，第一接地电路5还包括第一匹配器件503，第一匹配器件503连接所述第一控制开关501的第二信号端和所述第一接地点502。第一匹配器件503是由电容、电感组成的匹配网络，用作天线自阻抗的调谐，便于使其能够在所需工作频段自谐振。

在本申请实施例提供的具有可重构天线的终端中，第二接地电路6还包括第二匹配器件603，第二匹配器件603连接第二控制开关601的第二信号端和第二接地点602。第二匹配器件603是由电容、电感组成的匹配网络，用作天线自阻抗的调谐。

进一步，在本申请实施例提供的具有可重构天线的终端中，所述终端还包括第三接地电路7，第三接地电路7包括第三控制开关701和第三接地点702；第三控制开关701的第一信号端连接悬浮金属体4，第三控制开关701的第二信号端连接所述第三接地点702，第三接地点702用于连接合金底板2，且悬浮金属体4和第三接地电路7连接的位置与其和第二接地电路6连接的位置不同。切换第二控制开关601或第三控制开关701的通断实现悬浮金属体4上电流路径的变换。如此，设置连接悬浮金属体4不同位置的第二接地电路6和第三接地电路7便于实现馈源天线上电流路径变换的切换，进而完成终端中天线结构的重构，实现其天线辐射方向的调整。

更进一步，本申请实施例提供的具有可重构天线的终端中，第三接地电路7还包括第三匹配器件703，第三匹配器件703连接第三控制开关701的第二信号端和第三接地点702。第三匹配器件703是由电容、电感组成的匹配网络，用作天线自阻抗的调谐。

进一步优化技术方案，为便于本申请实施例提供的具有可重构天线的终端中天线带通状态下自阻抗的调谐，所述终端还包括匹配电路或阻抗电路，用于可重构天线谐振频段的调整。

在本申请具体实施方式中，本申请实施例提供的具有共辐射体天线的终端中，如附图1所示，所述终端还包括匹配电路8，匹配电路8串联于馈源3和非接地金属边框1之间。匹配电路8由电容、电感器件或微带线等组成，可以设计为L型、π型或其他形式的谐振匹配网络结构，具体的可以采用一个或多个电容或电感或电容和电感组合形成。如附图1所示，匹配电路8为L型结构，但不局限于L型结构。匹配电路8用作馈源天线的调谐等效电阻，实现对馈源天线阻抗的调谐。

在本申请具体实施方式中，本申请实施例提供的具有共辐射体天线的终端中，如附图1所示，所述终端还包括阻抗电路9，阻抗电路9连接馈源3和非接地金属边框1。阻抗电路9用于馈源天线谐振频率的调整。

具体的，阻抗电路9包括双掷有源开关901、第一接地匹配件902和第二接地匹配件903，双掷有源开关901的第一信号端连接馈源3，双掷有源开关901的第二信号端分别连接第一接地匹配件902和第二接地匹配件903。通过控制双掷有源开关901的通断切换，实现双掷有源开关901与第一接地匹配件902或第二接地匹配件903的接通，实现对馈源天线自阻抗的调谐，使馈源天线的谐振频率处于工作频段。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，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 (10)

1.一种具有可重构天线的终端，其特征在于，所述终端包括非接地金属边框、合金底板、馈源、悬浮金属体、第一接地电路和第二接地电路；其中，

所述馈源连接所述非接地金属边框，所述非接地金属边框连接所述悬浮金属体，所述悬浮金属体用作悬浮参考地；

所述第一接地电路包括第一控制开关和第一接地点，所述第一控制开关的第一信号端连接所述非接地金属边框，所述第一控制开关的第二信号端连接所述第一接地点，所述第一接地点用于连接所述合金底板；

所述第二接地电路包括第二控制开关和第二接地点，所述第二控制开关的第一信号端连接所述悬浮金属体，所述第二控制开关的第二信号端连接所述第二接地点，所述第二接地点用于连接所述合金底板。

2.根据权利要求1所述的终端，其特征在于，所述悬浮金属体设置在所述终端的净空区。

3.根据权利要求1所述的终端，其特征在于，所述终端还包括第三接地电路，所述第三接地电路包括第三控制开关和第三接地点；

所述第三控制开关的第一信号端连接所述悬浮金属体，所述第三控制开关的第二信号端连接所述第三接地点，所述第三接地点用于连接所述合金底板；

所述第二控制开关的第一信号端连接所述悬浮金属体的一端，所述第三控制开关的第一信号端连接所述悬浮金属体的另一端。

4.根据权利要求1所述的终端，其特征在于，所述第一接地电路还包括第一匹配器件，所述第一匹配器件连接所述第一控制开关的第二信号端和所述第一接地点；

和/或，所述第二接地电路还包括第二匹配器件，所述第二匹配器件连接所述第二控制开关的第二信号端和所述第二接地点。

5.根据权利要求3所述的终端，其特征在于，所述第三接地电路还包括第三匹配器件，所述第三匹配器件连接所述第三控制开关的第二信号端和所述第三接地点。

6.根据权利要求1所述的终端，其特征在于，所述第一控制开关和所述第二控制开关为有源开关。

7.根据权利要求1所述的终端，其特征在于，所述终端还包括匹配电路，所述匹配电路连接所述馈源和所述非接地金属边框。

8.根据权利要求1所述的终端，其特征在于，所述天线还包括阻抗电路，所述阻抗电路连接所述馈源和所述非接地金属边框。

9.根据权利要求8所述的终端，其特征在于，所述阻抗电路包括双掷有源开关、第一接地匹配件和第二接地匹配件，所述双掷有源开关的第一信号端连接所述馈源，所述双掷有源开关的第二信号端分别连接所述第一接地匹配件和所述第二接地匹配件。

10.根据权利要求1所述的终端，其特征在于，所述非接地金属边框位于所述终端侧边的中心位置。

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