CN111370855A - 一种天线结构及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种天线结构及电子设备，该天线结构包括：第一金属臂、第二金属臂、馈源、匹配电路、第一电容、第二电容、第一电感、第二电感和开关组件；第一金属臂和第二金属臂之间设置有断口，且第一金属臂和第二金属臂耦合连接，第一金属臂上设置有第一馈电点，第一馈电点将第一金属臂划分为第一辐射分枝和辐射分枝，第二辐射分枝位于馈电点和断口之间，第一辐射分枝远离馈电点的一端接地，第二金属臂远离断口的一端接地；第一电容、第二电容、第二电感及匹配电路依次串联在馈电点和馈源之间的通路上；第一电感的一端与第二电容的第一端电连接，另一端通过开关组件接地。这样可以有效的改善了天线结构的中高频性能。

Description

一种天线结构及电子设备

技术领域

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种天线结构及电子设备。

背景技术

随着技术的发展，用户对手机等电子设备的外观要求越来越高，尤其是电子设备的金属中框，最典型的是对金属中框上的开缝数量做了限制，一般要求整个电子设备不超过三个断缝，同事要求断缝宽度尽量小保持美观，断缝宽度一般控制在1.5毫米左右。

其中，考虑到电子设备的外观美观，断缝不能设计在麦克风和扬声器的出音孔区，同时结合USB接口居中放置的要求，天线的馈电馈地弹片的位置受到了极大的限制，最典型的问题就是馈电馈地弹片距离断缝的位置较长，从而造成天线中高频带宽窄且效率低。

发明内容

本发明实施例提供一种天线结构及电子设备，以解决现有的电子设备的天线结构存在中高频带宽窄且效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种天线结构，包括：第一金属臂、第二金属臂、馈源、匹配电路、第一电容、第二电容、第一电感、第二电感和开关组件；

所述第一金属臂和所述第二金属臂之间设置有断口，且所述第一金属臂和所述第二金属臂耦合连接，所述第一金属臂上设置有第一馈电点，所述第一馈电点将所述第一金属臂划分为第一辐射分枝和所述辐射分枝，所述第二辐射分枝位于所述馈电点和所述断口之间，所述第一辐射分枝远离所述馈电点的一端接地，所述第二金属臂远离所述断口的一端接地；

所述第一电容、所述第二电容和所述第二电感依次串联，所述第一电容的第一端与所述馈电点电连接，所述第一电容的第二端与所述第二电容的第一端电连接，所述第二电容的第二端与所述第二电感的第一端电连接，所述第二电感的第二端与所述匹配电路的输出端电连接，所述匹配电路的输入端与所述馈源的输出端电连接；

所述第一电感的第一端与所述第二电容的第一端电连接，所述第一电感的第二端通过所述开关组件接地。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括上述天线结构。

在本发明实施例中，通过控制第一电感处于导通状态时，即通过控制第一电感的第二端通过开关组件接地，可以使天线结构激励出B3的四分之一波长模态，从而实现天线结构的辐射频段覆盖中高频段，并有效的改善了天线结构的中高频性能。

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是本发明实施例提供的天线结构的结构示意图之一；

图2是本发明实施例提供的天线结构的结构示意图之二；

图3是本发明实施例提供的天线结构的阻抗分布曲线图。

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。

如图1至图3所示，本发明实施例提供一种电子设备，包括：第一金属臂10、第二金属臂20、馈源30、匹配电路40、第一电容51、第二电容52、第一电感61、第二电感62和开关组件70；

第一金属臂10和第二金属臂20之间设置有断口80，且第一金属臂10和第二金属臂20耦合连接，第一金属臂10上设置有第一馈电点11，所述第一馈电点11将所述第一金属臂10划分为第一辐射分枝12和第二辐射分枝13，第二辐射分枝13位于馈电点11和断口80之间，第一辐射分枝12远离馈电点11的一端接地，第二金属臂20远离断口80的一端接地；

第一电容51、第二电容52和第二电感62依次串联，第一电容51的第一端和馈电点11电连接，第一电容51的第二端与第二电容52的第一端电连接，第二电容52的第二端与第二电感62的第一端电连接，第二电感62的第二端与匹配电路40的输出端电连接，匹配电路40的输入端与馈源30的输出端电连接。

第一电感61的第一端与第二电容52的第一端电连接，第一电感61的第二端通过开关组件70接地。

本实施方式中，通过控制第一电感61处于导通状态时，即通过控制第一电感61的第二端通过开关组件70接地，可以使天线结构激励出B3的四分之一波长模态，从而实现天线结构的辐射频段覆盖中高频段，并有效的改善了天线结构的中高频性能。

其中，匹配电路40为普通的阻抗优化电路，包括电容、电感或者电容电感的组合。

如图2所示，天线结构上还包括和第一电容51并联的第三电感63，以及与第一电容51并联的第三电容53和第四电容54，其中：

第三电感63的第一端与馈电点11电连接，第三电感63的第二端接地；

第三电容53的第一端和第四电容54的第一端均与馈电点11电连接，且第三电容53的第二端和第四电容54的第二端均可以通过开关组件70接地。

本实施方式中，通过设置与第一电容51并联的第三电容53和第四电容54，并通过分别控制第三电容53、第四电容54以及第一电感61的导通状态，可以使天线结构的辐射频段覆盖696-960MHZ、1710-2690MHZ全频段，有效的提升了天线结构的辐射性能，并且降低了天线结构实现全频段覆盖的复杂程度，节省了成本。

其中，当第三电容53、第四电容54以及第一电感61均处于断路状态，天线结构的工作频段包括B8和B41；当第三电容53处于导通状态，第四电容54和第一电感61处于断路状态，天线结构的工作频段包括B5、B20和B40；当第三电容53和第四电容54处于导通状态，第一电感61处于断路状态，天线结构的工作频段包括B28和B1；当第三电容53和第四电容54均处于断路状态，第一电感61处于导通状态，天线结构的工作频段包括B3。

可选的，天线结构还包括控制芯片(未图示)，该控制芯片与开关组件70电连接，用于控制第三电容53、第四电容54和第一电感61的工作状态。比如，控制第三电容53处于导通状态或者断路状态；或者，控制第四电容54处于导通状态或者断路状态；或者，控制第一电感61处于导通状态或者断路状态。

具体的，开关组件70可以包括第一开关71、第二开关72和第三开关73，第三电容53的第二端与第一开关71的第一端电连接，第一开关71的第二端接地；第四电容54的第二端与第二开关72的第一端电连接，第二开关72的第二端接地；第一电感61的第二端与第三开关73的第一端电连接，第三开关73的第二端接地。

这样就可以通过控制芯片分别控制第一开关71、第二开关72和第三开关73的工作状态(导通或者断开)，从而实现对第三电容53、第四电容54和第一电感61的工作状态的控制，以提升天线结构的覆盖范围，改善天线结构的辐射性能。

如图1和图2所示，天线结构的第一金属辐射臂10和第二金属辐射臂20可以是电子设备的金属中框的一部分，金属中框可以内嵌并隐藏在电子设备的壳体内，也可以裸露在外单独作为电子设备的整机组件。

针对尺寸为73毫米*157毫米的金属中框，天线结构的断口80的宽度范围为1.28～1.32毫米，优选为1.30毫米；用于辐射低频信号的第一辐射分枝12的长度可以设置为32.5毫米，用于辐射中高频信号的第二辐射分枝13的长度为14.8毫米；第二金属臂20为天线结构的寄生分枝，其长度为10.8毫米。

金属中框的侧边净空的宽度为2.2毫米；且由于电子设备的显示屏的存在，当天线结构组装在电子设备上时，侧边净空的宽度可以缩短至0.9毫米。从而可以在实现整机安装的情况，保证天线结构的辐射性能。

由于B3的阻抗值的实部和虚部普遍较低(小于10欧姆)，并且位于短路区附近，难以通过孔径调谐中的并电容或电感的方式，将该频段拉到阻抗匹配位置。通过采用本发明提供的方案，可以将B3拉到阻抗匹配位置，实现阻抗匹配调谐，以使天线结构能够激励出B3的四分之一波长模态，优化了天线结构的辐射性能。

其中，B3主要由第二辐射分枝13来辐射，且由于第二辐射分枝13可以设置在电子设备的底部的居中位置，因此头手影响较小且左右降额相差不大，有效的优化了天线结构的辐射性能。

具体的，在B3的调谐过程中，可以先在馈电点11和馈源30之间串联一个第一电容51，以将B3的阻抗位置拉到第三象限合适的位置，如图3中的③④曲线所在的位置；然后在第一电容51和馈源30之间并联一个接地的第一电感61，将B3的阻抗位置并联到图3中的⑤⑥曲线所在的位置，这时B3的发射频段匹配，而接收频段匹配不理想；在此基础上，再在第一电容51和馈源30之间串联一个第二电容52，以将B3的阻抗圈进一步收敛，并将B3的阻抗位置移动至图3中的⑦⑧曲线所在的位置；最后，再在第二电容52和馈源30之间串联一个第二电感62，以实现同时兼顾B3的发射频段和接收频段，将B3的阻抗位置移动至图3中的⑨⑩曲线所在的位置，完成将B3拉到阻抗匹配位置，实现阻抗匹配调谐。

其中，第二电容52的第一端与第一电容51的第二端电连接，第一电容51的第一端与馈电点11电连接，第一电感61的第一端与第二电容52的第一端电连接，第一电感61的第二端可以通过开关组件70接地。

而且，第一电容51的取值范围为2PF～4PF，且在上述调谐过程中，第一电容51的取值优选为3PF；第二电容的取值范围为1.5PF～3PF，且在上述调谐过程中，第二电容52的取值优选为1.8PF；第一电感61的取值范围为1nnH～3nnH，且在上述调谐过程中，第一电感61的取值优选为1.6nnH；第二电感62的取值范围为2nH～6nH，且在上述调谐过程中，第二电感62的取值优选为2.7nH。

本发明实施例还提供一种电子设备，包括上述天线结构。

需要说明的是，上述天线结构实施例的实现方式同样适应于该电子设备的实施例中，并能达到相同的技术效果，在此不再赘述。

需要说明的是，在本文中，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过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，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过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种天线结构，其特征在于，包括：第一金属臂、第二金属臂、馈源、匹配电路、第一电容、第二电容、第一电感、第二电感和开关组件；

所述第一金属臂和所述第二金属臂之间设置有断口，且所述第一金属臂和所述第二金属臂耦合连接，所述第一金属臂上设置有第一馈电点，所述第一馈电点将所述第一金属臂划分为第一辐射分枝和所述辐射分枝，所述第二辐射分枝位于所述馈电点和所述断口之间，所述第一辐射分枝远离所述馈电点的一端接地，所述第二金属臂远离所述断口的一端接地；

所述第一电容、所述第二电容和所述第二电感依次串联，所述第一电容的第一端与所述馈电点电连接，所述第一电容的第二端与所述第二电容的第一端电连接，所述第二电容的第二端与所述第二电感的第一端电连接，所述第二电感的第二端与所述匹配电路的输出端电连接，所述匹配电路的输入端与所述馈源的输出端电连接；

所述第一电感的第一端与所述第二电容的第一端电连接，所述第一电感的第二端通过所述开关组件接地。

2.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括第三电感、第三电容和第四电容，其中，

所述第三电感的第一端与所述馈电点电连接，所述第三电感的第二端接地；

所述第三电容的第一端和所述第四电容的第一端均与所述馈电点电连接，所述第三电容的第二端和所述第四电容的第二端均通过所述开关组件接地。

3.根据权利要求2所述的天线结构，其特征在于，所述天线结构还包括控制芯片，所述控制芯片与所述开关组件电连接，并用于控制所述第三电容、所述第四电容及所述第一电感的工作状态。

4.根据权利要求3所述的天线结构，其特征在于，所述第三电容、所述第四电容和所述第一电感均处于断路状态，所述天线结构的工作频段包括B8和B41。

5.根据权利要求3所述的天线结构，其特征在于，所述第三电容处于导通状态，所述第四电容和所述第一电感处于断路状态，所述天线结构的工作频段包括B5、B20和B40。

6.根据权利要求3所述的天线结构，其特征在于，所述第三电容和所述第四电容均处于导通状态，所述第一电感处于断路状态，所述天线结构的工作频段包括B28和B1。

7.根据权利要求3所述的天线结构，其特征在于，所述第三电容和所述第四电容均处于断路状态，所述第一电感处于导通状态，所述天线结构的工作频段包括B3。

8.根据权利要求3所述的天线结构，其特征在于，所述开关组件包括第一开关、第二开关和所述第三开关，其中，

所述第三电容的第二端与所述第一开关的第一端电连接，所述第一开关的第二端接地；

所述第四电容的第二端与所述第二开关的第一端电连接，所述第二开关的第二端接地；

所述第一电感的第二端与所述第三开关的第一端电连接，所述第三开关的第二端接地。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的天线结构，其特征在于，所述第一电容的取值范围为2PF～4PF，所述第二电容的取值范围为1.5PF～3PF，所述第一电感的取值范围为1nnH～3nnH，所述第二电感的取值范围为2nH～6nH。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的天线结构。

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