CN111370847A - 一种电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电子设备，其特征在于，包括金属件和天线模组，天线模组包括与金属件间隔设置的金属臂，金属臂设有公共接地点，公共接地点与金属件电连接，且公共接地点将金属臂分隔为第一天线辐射体和第二天线辐射体，其中，第一天线辐射体远离公共接地点的一端与金属件之间具有第一开口，第二天线辐射体远离公共接地点的一端与金属件之间具有第二开口，第一天线辐射体上设有第一馈电点，第一馈电点与第一信号源电连接，天线模组还包括第一开关回地电路，第一开关回地电路的一端接地，另一端通过第一馈电点与第一天线辐射体电连接，金属件与第一天线辐射体耦合连接，以辐射电磁波信号。本发明能够在天线体积一定的情况下，增加天线效率。

Description

一种电子设备

技术领域

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种电子设备。

背景技术

随着可移动式摄像头的发展以及电子设备中摄像头数量的增加，以及电子设备上的音量键、电源键等案件对于空间的占用，电子设备上用于容纳天线的空间不断被压缩，然而为了保证通信效果，天线模组需要占用足够大的空间，现有的天线模组对于空间占用和信号效果的兼顾性较差。

发明内容

本发明实施例提供一种电子设备，以解决现有天线模组对于空间占用和信号效果的兼顾性较差的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

本发明实施例提供了一种电子设备，包括金属件和天线模组，所述天线模组包括与所述金属件间隔设置的金属臂，所述金属臂设有公共接地点，所述公共接地点与所述金属件电连接，且所述公共接地点将所述金属臂分隔为第一天线辐射体和第二天线辐射体，其中，所述第一天线辐射体远离所述公共接地点的一端与所述金属件之间具有第一开口，所述第二天线辐射体远离所述公共接地点的一端与所述金属件之间具有第二开口，所述第一天线辐射体上设有第一馈电点，所述第一馈电点与第一信号源电连接，所述天线模组还包括第一开关回地电路，所述第一开关回地电路的一端接地，另一端通过所述第一馈电点与所述第一天线辐射体电连接，所述金属件与所述第一天线辐射体耦合连接，以辐射电磁波信号。

可选的，所述第一开关回地电路包括相互并联的第一电容、第二电容和第一电感，所述第一开关回地电路还包括与所述第一电容相串联的第一开关、与所述第二电容相串联的第二开关和与所述第一电感相串联的第三开关；

所述第一开关回地电路还包括第二电感，所述第二电感与所述第三开关并联。

可选的，所述第一开关回地电路包括第三电感，所述第三电感的一端接地，另一端与所述第一馈电点电连接；

所述电子设备还包括第三电容，所述第三电容设置于所述第一馈电点和所述第一信号源之间。

可选的，还包括第二开关回地电路，所述第二天线辐射体上设有第二馈电点和第二开关回地点，其中，所述第二馈电点与第二信号源电连接；所述第二开关回地电路的一端接地，另一端通过所述第二开关回地点与所述第二天线辐射体电连接。

可选的，所述第二开关回地电路包括相互并联的第四电感、第五电感、第六电感和第七电感，所述第二开关回地电路还包括与所述第四电感相串联的第四开关、与所述第五电感相串联的第五开关，以及与所述第六电感相串联的第六开关。

可选的，所述金属臂在所述公共接地点靠近所述第二天线辐射体的一侧形成折弯部，以使所述金属臂位于所述折弯部两侧的部分沿不同的方向延伸。

可选的，所述金属臂位于所述折弯部两侧的部分的延伸方向互相垂直。

可选的，所述第一开口的宽度大于0.5毫米，小于1.5毫米；及/或

所述第二开口的宽度大于0.5毫米，小于1.5毫米。

可选的，所述电子设备包括中框，且所述金属件复用所述中框。

本发明实施例的电子设备中，第一开关回地电路的一端接地，另一端通过所述第一馈电点与所述第一天线辐射体电连接，这样，能够提高第一天线辐射体工作时对应的各模态的天线本体电长度，从而加强对于金属件的激励，有助于在天线体积一定的情况下，增加天线效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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是本发明一实施例中电子设备的结构示意图；

图2A是本发明一实施例中天线架构的原理示意图；

图2B是本发明一实施例中又一天线架构的原理示意图；

图3A是本发明一实施例中天线断口朝向示意图；

图3B是相关技术中天线断口朝上示意图；

图3C是本发明一实施例中金属件的本征模态电流分布；

图3D是本发明一实施例中金属件中电流分布示意图；

图3E是相关技术中金属件中电流分布示意图；

图4是本实施例的技术方案中低频模态和中高频模态的隔离度示意图；

图5是本实施例的技术方案中低频模态和中高频模态的隔离度示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种电子设备。

如图1所示，在一个实施例中，该电子设备包括金属件110和天线模组。其中，天线模组包括与金属件110间隔设置的金属臂120，金属臂120设有公共接地点121，公共接地点121与金属件110电连接，该金属件110接地。应当理解的是，本实施例中的接地指的是与电路中的地线或0电位电连接。

在一个具体实施方式中，金属件110可以是FPC天线(钢片天线)，在另一个可选的具体实施方式中，电子设备还包括金属制作的中框，该中框可内嵌隐藏在塑胶材质中，也可裸露在外单独作为整机组件，实施时，复用该中框作为金属件110，不需要额外设置其他结构，更有助于节约空间和成本。

公共接地点121将金属臂120分隔为第一天线辐射体122和第二天线辐射体123，也就是说，该金属臂120的一部分用于作为第一天线辐射体122，另一部分作为第二天线辐射体123，这两部分以公共接地点121为界限。

这两段天线辐射体分别用于实现覆盖不同频率的频段。应当理解的是，天线需要覆盖不同频率的频段，本实施例中，第一天线辐射体122主要用于实现低频信号(LB)的辐射，其通常对应频率696MHz至960MHz(兆赫兹)左右的信号，第二天线辐射体123用于实现中高频信号(MHB)的辐射，其通常对应频率1710至2690MHz左右的信号。

如图1所示，第一天线辐射体122远离公共接地点121的一端与金属件110之间具有第一开口124，第二天线辐射体123远离公共接地点121的一端与金属件110之间具有第二开口125。也就是说，金属件110的一部分结构位于第一天线辐射体122的端部，且与第一天线辐射体122之间并非直接接触，而是有一定的间隔，金属件110和第二天线辐射体123之间的位置关系也与之类似。

第一天线辐射体122上设有第一馈电点126，第一馈电点126与第一信号源131电连接，第一信号源131和第一开口124之间的距离大于零，金属件110与第一天线辐射体122耦合连接，以辐射电磁波信号。

该天线模组还包括第一开关回地电路，第一开关回地电路的一端接地，另一端通过第一馈电点126与第一天线辐射体122电连接，通过控制第一开关回地电路，从而能够实现控制天线模组的谐振频率，以覆盖不同的频段。金属件110与第一天线辐射体122耦合连接，以辐射电磁波信号。

本发明实施例的电子设备中，第一开关回地电路的一端接地，另一端通过所述第一馈电点126与所述第一天线辐射体122电连接。这样，能够提高第一天线辐射体122工作时对应的各模态的天线本体电长度，由原本第一开关回地电路与第一天线辐射体122的连接点到公共接地点121之间的距离增加到了第一馈电点126到公共接地点121之间的距离，也就是增加了天线本体的电长度，从而能够加强对于金属件110的激励，有助于在天线体积一定的情况下，增加天线效率。

此外，由于第一开关回地电路位置变化，能够使得电路板(PCB)的布局空间更大更灵活，便于其他电路的设计和布局。

如图2A所示，在一个可选的具体实施方式中，第一开关回地电路包括相互并联的第一电容C1、第二电容C2和第一电感L1，第一开关回地电路还包括与第一电容C1相串联的第一开关S1、与第二电容C2相串联的第二开关S2和与第一电感L1相串联的第三开关S3；第一开关回地电路还包括第二电感L2，第二电感L2与第三开关S3并联。

当第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3均处于断开状态时，第一开关回地电路相当于第一电感L1和第二电感L2相串联，天线LB谐振在B28；当第一开关S3导通，第二电感L2被短路，相当于只有第一电感L1接入到电路中，这样，天线谐振在B8；当第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3均处于导通状态时，天线谐振在B5和B20。

本实施例的技术方案中，通过控制各开关的开启和关闭，能够实现覆盖不同的频段。

此外，当第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3均处于断开状态时，在B28频段下，第一电感L1和第二电感L2相串联；当第一开关S1和第二开关S2断开，第一开关S3导通时，处于B8频段，此时，第一电感L1接地，第二电感L2短接，从而避免传统拓扑结构中，由于天线电长度小于四分之一波长，公共到地电感较大，切到B8时开关导通时并联的电感也较大，从而在LB产生杂波。

例如，某一地区包括多个提供通信服务的运营商，且需要提供多个频段的LB信号，则可以采用该技术方案，通过调整各开关的开启和关闭，实现调整天线的谐振频段，满足通信需求。

如图2B所示，在另一个可选的具体实施方式中，第一开关回地电路包括第三电感L3，第三电感的一端接地，另一端与第一馈电点126电连接。

进一步的，电子设备还包括第三电容C3，第三电容C3设置于第一馈电点126和第一信号源131之间。

该具体实施方式中，通过控制第三电感L3和第三电容C3的大小，能够实现控制天线谐振在指定的模态。例如，某一地区的运营商提供的LB信号为B5和B8频段，则不需要使天线谐振在其他模态，因此，可以通过调整第三电感L3和第三电容C3的值，以控制天线谐振在B5和B8对应的频率，这样，有助于降低电路的复杂程度，从而有助于简化控制过程以及降低成本。

在另一个具体实施方式中，还包括第二开关回地电路，第二天线辐射体123上设有第二馈电点127和第二开关回地点129，其中，第二馈电点127与第二信号源132电连接；第二开关回地电路的一端接地，另一端通过第二开关回地点129与第二天线辐射体123电连接。

本实施例中，第二信号源132用于提供中高频的激励信号，从而实现对于高频模态的覆盖。

此外，应当理解的是，第一信号源131和第一馈电点126之间还可能设置有第一匹配电路133，第二信号源132和第二馈电点127之间还可能设置有第二匹配电路134，以对信号进行处理，上述第一匹配电路133和第二匹配电路134可参考相关技术，此处不做进一步限定和描述。

第二开关回地电路包括相互并联的第四电感L4、第五电感L5、第六电感L6和第七电感L7，第二开关回地电路还包括与第四电感L4相串联的第四开关S4、与第五电感L5相串联的第五开关S5，以及与第六电感L6相串联的第六开关S6。

具体的，当第二开关回地电路中的各开关均处于断开状态时，天线谐振在B3模态；通过分别控制相应的开关使第四电感L4、第五电感L5和第六电感L6处于导通状态，能够相应的实现对于B1、B40和B41频段的覆盖。

可选的，金属臂120在公共接地点121靠近第二天线辐射体123的一侧形成折弯部，以使金属臂120位于折弯部两侧的部分沿不同的方向延伸。

如图3A所示，本实施例中通过将低频分枝开口朝下，也就是使第一天线辐射体122得分枝开口朝下，区别于图3B所示相关技术中的低频分枝开口朝上，本实施例的技术方案能够通过LB天线利用地板模态谐振参与辐射，也就是说，将金属件110作为辐射体参与辐射，从而极大地提升天线性能。

图3C是谐振在B5频段下的金属件110的本征模态电流分布，该金属件110具有四个本征模态，本征模态A、本征模态B、本征模态C和本征模态D，图中箭头代表电流的方向，可见本征模态A的电流方向一致性较好。

请参阅图3D和图3E，图中箭头代表电流的方向，如图3D所示，本实施例的技术方案中，金属件110中的电流方向相同，因此，能够起到激发金属件110的本征模态A，在此情况下，即使天线净空很差，天线枝节尺寸较小，由于天线的有效口径变大，效率仍会得到明显的提升。

而当端口朝上时，天线主要靠低频分支辐射，金属件110的本征模态1没有被激发，属于低频分支形成的loop(环形)天线电流分布，同时，由于天线净空很差，因此效率较低。

如图1所示，本实施例中的金属臂120上形成一折弯部，具体的，位于第二天线辐射体123处。进一步的，金属臂120位于折弯部两侧的部分的延伸方向互相垂直。

也可以理解为，该金属臂120沿着电子设备的边缘的位置设置，其中，一部分位于电子设备的侧面，例如可能是左侧或右侧，另一部分位于电子设备的上底边或下底边。这样，有助于减少对于电子设备上空间的占用。

可选的，第一开口124的宽度大于0.5毫米，小于1.5毫米，第二开口125的宽度大于0.5毫米，小于1.5毫米，具体的，例如控制第一开口124和第二开口125的宽度为1毫米。

本实施例中，第一天线辐射体122包括三个分支，具体的，包括由第一开口124到第一馈电点126的第一分支、由第一馈电点126到第一开关回地点128的第二分支和由第一开关回地点128到公共接地点121的第三分支。

其中，第一分支的长度H1为15至19毫米、第二分支的长度H2为10至13毫米，第三分支的长度H3为15至19毫米，具体的，在一个具体实施方式中，第一分支的长度H1为17毫米、第二分支的长度H2为11.5毫米，第三分支的长度H3为17毫米。

应当理解的是，相关技术中第一开关回地电路均是通过第一开关回地点128与第一天线辐射体122电连接，所以其天线电长度为H3，而本实施例中第一开关回地电路通过第一馈电点126与第一天线辐射体122电连接，这样，天线的电长度为H3和H2的和，因此，电长度显著增加。

第二天线辐射体123包括三个分支，具体的，包括由第二开口125到第二开关回地点129的第四分支、由第二开关回地点129到第二馈电点127的第五分支、由第二馈电点127到公共接地点121的第六分支。其中，第四分支形成上述折弯部，也就是说，第四分支两侧的金属臂120的延伸方向是不同的。第四分支的长度H4为3至4毫米、第六分支的长度H5为1至3毫米，具体的，在一个具体实施方式中，第四分支的长度H4为3.5毫米、第六分支的长度H5为2毫米。第五分支大致呈弧形，沿第四分支的延伸方向上，该第五分支的宽度H6约为11至14毫米，在一个具体实施方式中，具体为12.5毫米；沿第六分支的延伸方向上，该第五分支的长度H7约为10至13毫米，在一个具体实施方式中，具体为11毫米。

公共接地点121位于第一天线辐射体122和第二天线辐射体123之间，沿金属臂120的长度方向上，公共接地点121的长度H8约为1至2毫米，在一个具体实施方式中，具体为1.5毫米。

在垂直于金属臂120的长度方向上，金属件110和金属臂120之间的距离约为1.5毫米，当电子设备组装完成后，由于屏幕等结构的存在，该距离缩短为约0.5毫米。

经过测试，本实施例的技术方案LB性能相较于之前的方案性能提升3dB左右，低频全频段效率在-7dB左右，在天线尺寸远小于四分之一波长时，天线频段覆盖及效率显著提升。

如图4所示，图4位LB天线和MHB天线的隔离度示意图，图中横坐标代表频率(frequency)，单位为吉赫兹(GHz)，纵坐标代表隔离度，单位为db，上方实线B5代表LB天线的模态，虚线B1代表MHB天线的模态，下方的实线S1,2为LB天线和MHB天线的隔离度S1,2，虚线S2,1为MHB天线和LB天线的隔离度S2,1，其中，S1,2和S2,1的理论值是相等的，所以两者基本重合。

如图4所示，当LB天线在B5模态和MHB天线在B1模态同时激发时，此时LB分支在MHB有一个未被完全激励起来的驻波，在此情况下，两天线隔离度仍在-11dB以下，由此可见，两个天线的隔离度较好，且能满足多个频段的要求。

图5为本实施例的模式重要系数示意图，其中，横坐标代表频率，单位为GHz(吉赫兹)，纵坐标为模式重要系数，由图5可见，由于天线枝节相对金属件110尺寸较小，两种结构的本征模态还是由金属件110来决定，差异不大，且金属件110的本征谐振落在B5。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电子设备，其特征在于，包括金属件和天线模组，所述天线模组包括与所述金属件间隔设置的金属臂，所述金属臂设有公共接地点，所述公共接地点与所述金属件电连接，且所述公共接地点将所述金属臂分隔为第一天线辐射体和第二天线辐射体，其中，所述第一天线辐射体远离所述公共接地点的一端与所述金属件之间具有第一开口，所述第二天线辐射体远离所述公共接地点的一端与所述金属件之间具有第二开口，所述第一天线辐射体上设有第一馈电点，所述第一馈电点与第一信号源电连接，所述天线模组还包括第一开关回地电路，所述第一开关回地电路的一端接地，另一端通过所述第一馈电点与所述第一天线辐射体电连接，所述金属件与所述第一天线辐射体耦合连接，以辐射电磁波信号。

2.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述第一开关回地电路包括相互并联的第一电容、第二电容和第一电感，所述第一开关回地电路还包括与所述第一电容相串联的第一开关、与所述第二电容相串联的第二开关和与所述第一电感相串联的第三开关；

所述第一开关回地电路还包括第二电感，所述第二电感与所述第三开关并联。

3.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述第一开关回地电路包括第三电感，所述第三电感的一端接地，另一端与所述第一馈电点电连接。

4.如权利要求3所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括第三电容，所述第三电容设置于所述第一馈电点和所述第一信号源之间。

5.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，还包括第二开关回地电路，所述第二天线辐射体上设有第二馈电点和第二开关回地点，其中，所述第二馈电点与第二信号源电连接；所述第二开关回地电路的一端接地，另一端通过所述第二开关回地点与所述第二天线辐射体电连接。

6.如权利要求5所述的电子设备，其特征在于，所述第二开关回地电路包括相互并联的第四电感、第五电感、第六电感和第七电感，所述第二开关回地电路还包括与所述第四电感相串联的第四开关、与所述第五电感相串联的第五开关，以及与所述第六电感相串联的第六开关。

7.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述金属臂在所述公共接地点靠近所述第二天线辐射体的一侧形成折弯部，以使所述金属臂位于所述折弯部两侧的部分沿不同的方向延伸。

8.如权利要求7所述的电子设备，其特征在于，所述金属臂位于所述折弯部两侧的部分的延伸方向互相垂直。

9.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述第一开口的宽度大于0.5毫米，小于1.5毫米；及/或

所述第二开口的宽度大于0.5毫米，小于1.5毫米。

10.如权利要求1至9中任一项所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备包括中框，且所述金属件复用所述中框。

Images