CN111416210A - 一种天线调频结构及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天线调频结构及电子设备，天线调频结构包括：天线辐射体，具有回地点和馈电点，回地点与天线辐射体的第一端形成第一辐射臂，馈电点与天线辐射体的第二端形成第二辐射臂，馈电点与天线辐射体的第一端形成第三辐射臂；第一带阻匹配电路，连接于回地点，第一辐射臂谐振在N79频段，第二辐射臂谐振在N41或GPS频段；第二带阻匹配电路，连接于馈电点，第三辐射臂谐振在N78频段。本发明通过第一带阻匹配电路，可以调谐生成N41频段、GPS频段以及N79频段，通过连接在馈电点上的第二带阻匹配电路，调谐产生N78频段，实现了单枝节匹配电路同时覆盖多个频段的天线，解决塑胶机型空间狭小，FPC走线困难的问题。

Description

一种天线调频结构及电子设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种天线调频结构及电子设备。

背景技术

近些年，各家厂商对于高屏占比技术的运用愈加极限，留给天线设计的空间愈加减少。同时伴随着5G时代的来临，在传统的4G频段基础上还需要预留5G频段(Sub 6G)的天线设计空间，这不仅在天线布局上，而且在天线方案设计上都提出了更大的挑战。

传统的柔性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)天线设计方案，大多是通过增加多个辐射臂来实现多个频带的覆盖。而在5G频段，多个不利因素造成5G频段的天线设计难度增加，多个辐射臂虽然可以实现多频带的覆盖，但是影响设备空间布局，不易调谐。

发明内容

本发明实施例提供了一种天线调频结构及电子设备，以解决FPC天线走线困难不易调谐的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种天线调频结构，包括：

天线辐射体，具有回地点和馈电点，所述回地点与所述天线辐射体的第一端形成第一辐射臂，所述馈电点与所述天线辐射体的第二端形成第二辐射臂，所述馈电点与所述天线辐射体的第一端形成第三辐射臂；

第一带阻匹配电路，所述第一带阻匹配电路连接于所述回地点，所述第一辐射臂谐振在N79频段，所述第二辐射臂谐振在N41或全球定位系统(Global PositioningSystem，GPS)频段；

第二带阻匹配电路，所述第二带阻匹配电路连接于所述馈电点，所述第三辐射臂谐振在N78频段。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括上述的天线调频结构。

这样，本发明的上述方案，通过第一带阻匹配电路，可以调谐生成N41频段、GPS频段以及N79频段，通过连接在主馈电点上的第二带阻匹配电路，调谐产生N78频段，实现了单枝节匹配电路同时覆盖SUB 6G、WIFI 5G或GPS多个频段的天线，能够解决塑胶机型空间狭小，FPC走线困难的问题。

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的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表示本发明实施例的天线调频结构的结构示意图之一；

图2表示本发明实施例的天线调频结构的结构示意图之二；

图3表示本发明实施例增加所述第一电感和第一电容后的驻波图；

图4表示本发明实施例增加所述第一电感和第一电容后的史密斯图；

图5表示本发明实施例图2所示的天线调频结构调谐的驻波图；

图6表示本发明实施例图2所示的天线调频结构调谐的史密斯图；

图7表示本发明实施例的天线调频结构的结构示意图之三；

图8表示本发明实施例的天线调频结构的结构示意图之四；

图9表示本发明实施例图8所示的天线调频结构RF1状态的驻波图；

图10表示本发明实施例图8所示的天线调频结构RF1状态的史密斯图；

图11表示本发明实施例图8所示的天线调频结构RF2状态的驻波图；

图12表示本发明实施例图8所示的天线调频结构RF2状态的史密斯图。

附图标记说明：1、天线辐射体，2、第一带阻匹配电路，3、第二带阻匹配电路，31、第一带阻电路，32、第二带阻电路，33、第三带阻电路。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图1所示，本发明实施例提供一种天线调频结构，包括：

天线辐射体1，具有回地点和馈电点，所述回地点与所述天线辐射体1的第一端形成第一辐射臂，所述馈电点与所述天线辐射体1的第二端形成第二辐射臂，所述馈电点与所述天线辐射体1的第一端形成第三辐射臂；

第一带阻匹配电路2，所述第一带阻匹配电路2连接于所述回地点，所述第一辐射臂谐振在N79频段，所述第二辐射臂谐振在N41或全球定位系统GPS频段；

第二带阻匹配电路3，所述第二带阻匹配电路3连接于所述馈电点，所述第三辐射臂谐振在N78频段。

该实施例中，所述天线辐射体1可以为FPC天线本体或者激光成型(Laser DirectStructuring，LDS)天线，如图1所示，A点为所述天线辐射体1的回地点，B点为所述天线辐射体1的馈电点，也为主馈电点；C点为所述天线辐射体1的第一端，D点为所述天线辐射体1的第二端。CD为整个天线辐射体1走线的物理长度，约为15.2mm。

所述第三辐射臂的电长度大于N79频段的四分之一波长；所述第二辐射臂的电长度小于N41频段的四分之一波长。BC形成为所述第三辐射臂，长度约为6.2mm；BD形成所述第二辐射臂，长度约为9mm；天线整体净空约为1.5mm。

所述第一带阻匹配电路2可以用于调谐包括N41频段/GPS频段和N79频段的频带，即在所述第一带阻匹配电路2的调谐作用下，所述第一辐射臂谐振在N79频段，所述第二辐射臂谐振在N41或GPS频段；所述第二带阻匹配电路3可以用于调谐包括N79频段的频带，即在所述第二带阻匹配电路3的调谐作用下，所述第三辐射臂谐振在N78频段。其中，需要说明的是，上述说明的天线辐射臂谐振在某个频段，仅表明该段辐射臂为该频段主要作用的辐射臂，实际工作过程中其他部分辐射臂也会起到部分作用，例如：所述第三辐射臂谐振在N78频段，即所述第三辐射臂为N78频段的主要作用天线分支，实际工作时，第二辐射臂分支也会起到部分辐射作用，但是作用较小。

本发明的实施例，通过第一带阻匹配电路，可以调谐生成N41频段、GPS频段以及N79频段，通过连接在主馈电点上的第二带阻匹配电路，调谐产生N78频段，实现了单枝节匹配电路同时覆盖SUB 6G、WIFI 5G或GPS多个频段的天线，能够解决塑胶机型空间狭小，FPC走线困难的问题。

可选地，所述第一带阻匹配电路2包括：与所述回地点连接的第一电感L1；与所述第一电感L1串联连接的第一电容C1或第一开关K；所述第一电容C1或所述第一开关K接地。

如图2所示，所述第一带阻匹配电路2包括串联连接的第一电感L1和第一电容C1。以第一频段为N41、第二频段为N79为例，所述第一电感L1和所述第一电容C1构成的带阻匹配电路谐振频率介于N41和N79频段之间。所述第一带阻匹配电路2在N41频段等效于电容，起到延长电气长度的作用，减少分支BD所需的物理长度，在N79频段等效于电感，等效电感值较小，相当于短路，提供一条回地的路径。

本发明实施例增加所述第一电感L1和第一电容C1后，形成两个谐振，覆盖N41/N79两个频段，驻波如图3所示，史密斯图如图4所示。本设计中使用的L1和C1的值可以为2.4nH和1.2pF。在N41频段约等效于3.3pF的电容，在N79频段约等效于1nH的电感。通过适当地调谐L1和C1的值，可以独立的调谐N41/N79两个频段的谐振频率。

如图1所示，所述第二带阻匹配电路3包括：

第二电容C2，所述第二电容C2的第一端与所述馈电点B连接；

第一带阻电路31，与所述第二电容C2的第二端连接；

第二带阻电路32，所述第二带阻电路32的第一端与所述第二电容C2的第二端连接；第三电容C3，所述第三电容C3的第一端与所述第二带阻电路32的第二端连接，所述第三电容C3的第二端接地。所述第二带阻电路32的第二端与一接地的信号源电连接。

该实施例中，所述第二带阻匹配电路3能够在不对N41/N79频段产生大的影响的情况下生成并调谐N78频段。其中，所述第二电容C2的值可以为1.2pF，用于微调输入阻抗虚部，使其落在等电抗圆上。所述第三电容C3的值可以为0.3pF，用于对整个频段进行微调。

具体地，所述第一带阻电路31包括：串联连接的第二电感L2和第四电容C4，所述第二电感L2的第一端与所述第二电容C2的第二端连接；所述第二电感L2的第二端与所述第四电容C4的第一端连接；所述第四电容C4的第二端接地。所述第二电感L2和第四电容C4分别为4.3nH和0.3pF，在N41/N78频段等效于电容，在N79频段等效于电感，且在N78的等效电容大于N41的等效电容，便于对N78的调谐。

所述第二带阻电路32包括：并联连接的第三电感L3和第五电容C5。所述第二带阻电路32与所述第二电容C2串联，所述第三电感L3和所述第五电容C5的值分别为0.6nH和4.7pF，主要作用在于修正上一步匹配(第一带阻电路31)对N41/N79频段的影响。

以所述第一带阻匹配电路2包括串联连接的第一电感L1和第一电容C1为例，所述天线调频结构如图2所示，所述第一带阻匹配电路2和所述第二带阻匹配电路3调谐后的最终匹配状态的驻波图和史密斯图如图5和图6所示，基本可以覆盖N41/N78/N79/WIFI 5G等频段。

该实施例中，首先通过对地的第一带阻匹配电路，调谐生成低频N41和高频N79两个频段，再通过在主馈电点上并联一个到地的第二带阻匹配电路，产生一个中间的频段N78，再利用其他匹配元件将谐振点调正，提供了新的匹配方式，实现多频段的覆盖，能够适用更多场景，增加天线的使用灵活性。

可选地，如图7和图8所示，所述第一带阻匹配电路2包括：与所述回地点连接的第一电感L1，与所述第一电感L1串联连接的第一开关K，所述第一开关K接地。其中，所述第一开关K可以为单刀双掷开关。

该实施例中，所述第一开关K为单刀双掷开关，包含两种不同的电容值，可以切换到不同的状态，对应不同的工作频率。所述第一开关K连接第一触点时，所述第一开关K具有第一电容值，所述第二辐射臂谐振在N41频段；所述第一开关K连接第二触点时，所述第一开关K具有第二电容值，所述第二辐射臂谐振在GPS频段。

在本发明的实施例中，所述第一开关K连接到第一触点为RF1状态，连接到第二触点为RF2状态，分别使用1pF和10pF两种不同的电容值串联连接。其中，RF1对应N41频段，RF2对应GPS频段，但此状态驻波较浅。

为了优化上一步的驻波，可选地，如图7和图8所示，所述第二带阻匹配电路3还包括：

第三带阻电路33，所述第三带阻电路33的第一端与所述第二带阻电路32的第二端连接，所述第三带阻电路33的第二端与一接地的信号源电连接；

第四电感L4，所述第四电感L4的第一端与所述第二带阻电路32的第二端连接，所述第四电感L4的第二端接地。

该实施例中，在图2所示的第二带阻匹配电路的基础上，增加了所述第三带阻电路33和所述第四电感L4。其中，所述第三带阻电路33包括：并联连接的第五电感L5和第六电容C6。所述第四电感L4的值可以为10nH，所述第五电感L5和第六电容C6的值分别为4.7nH和3pF。所述第四电感L4的作用为调谐GPS L5频点在史密斯图上的位置，为下一步匹配做准备。

所述第五电感L5和第六电容C6构成的所述第三带阻电路33，其作用为：一方面，可以优化RF2状态下GPS L1的驻波，且基本不对RF1状态下的N41和N78/N79等高频段驻波产生影响；另一方面，可以生成GPS L5的驻波。

RF1状态下的驻波图和史密斯图如图9和图10所示，N41带宽较窄，这和于本发明实施例的净空小有关。RF2状态下的驻波图和史密斯图如图11和图12所示，所述第一开关K实现RF2状态时，可以覆盖GPS L1/L5、N78/N79和WIFI 5G等多个频段。

该实施例中，在图2所示的天线调频结构的基础上，增加了三个元件：第四电感L4、第五电感L5和第六电容C6。其作用是：一、仅改变开关处的电容，电容值增大，谐振会往前偏，但驻波深度却变浅，此三个元件可调谐驻波深度；二、串联的LC电路既能保证开关切换到GPS频段时的阻抗匹配，又可以降低N41状态下阻抗失配；三、串联的LC电路生成了GPS L1谐振，使得此设计可以同时覆盖GPS L1/L5，充分利用L1和L5双频协同快速、精准定位的效果。

该实施例通过引入所述第一开关，可以在覆盖N78/N79以及WIFI 5G的基础上，在双频GPS和N41两种状态下进行切换。通过第一开关K切换不同的状态，导通不同的电容值。配合固定的电感，形成不同的谐振零点，实现在低频段GPS和N41间的切换。

本发明的实施例，提出一种使用单枝节同时覆盖SUB 6G、WIFI 5G或GPS多个频段的天线设计方式，一方面能够解决塑胶机型空间狭小，FPC走线不易的难题；另一方面提供了不同的天线频段组合形式，如N41/N78/N79，GPS L1/L5/N78/N79，能够解决塑胶机型空间狭小，FPC走线困难的问题。

需要说明的是，本发明实施例的各个尺寸匹配网络形式以及器件值包括但不限于上述取值，可以根据实际情况调整。本发明实施例提供的天线调频结构的匹配组合网络以及调频的方法也可以用于GPS/WIFI三合一天线的设计当中。且由于GPS、WIFI 2.4G和WIFI5G频段相隔较远，更便于匹配调谐。

本发明实施例还提供一种电子设备，包括上述的天线调频结构。所述电子设备可以为手机，本领域技术人员可以理解，除了手机作为电子设备之外，亦可适用于其它具备显示屏的电子设备，如平板电脑、电子书阅读器、动态影像专家压缩标准音频层面3(MovingPicture Experts Group Audio Layer III，MP3)播放器、动态影像专家压缩标准音频层面4(Moving Picture Experts Group Audio Layer IV，MP4)播放器、膝上型便携计算机、车载电脑、台式计算机、机顶盒、智能电视机、可穿戴设备等等均在本发明实施例的保护范围之内。

本说明书中的各个实施例均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的部分互相参见即可。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。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过程、方法、物品或者电子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过程、方法、物品或者电子设备所固有的要素。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过程、方法、物品或者电子设备中还存在另外的相同要素。

以上所述的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人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种天线调频结构，其特征在于，包括：

天线辐射体(1)，具有回地点和馈电点，所述回地点与所述天线辐射体(1)的第一端形成第一辐射臂，所述馈电点与所述天线辐射体(1)的第二端形成第二辐射臂，所述馈电点与所述天线辐射体(1)的第一端形成第三辐射臂；

第一带阻匹配电路(2)，所述第一带阻匹配电路(2)连接于所述回地点，所述第一辐射臂谐振在N79频段，所述第二辐射臂谐振在N41或全球定位系统GPS频段；

第二带阻匹配电路(3)，所述第二带阻匹配电路(3)连接于所述馈电点，所述第三辐射臂谐振在N78频段。

2.根据权利要求1所述的天线调频结构，其特征在于，所述第一带阻匹配电路(2)包括：

与所述回地点连接的第一电感(L1)；

与所述第一电感(L1)串联连接的第一电容(C1)或第一开关(K)；

所述第一电容(C1)或所述第一开关(K)接地。

3.根据权利要求2所述的天线调频结构，其特征在于，所述第一开关(K)为单刀双掷开关；

所述第一开关(K)连接第一触点时，所述第一开关(K)具有第一电容值，所述第二辐射臂谐振在N41频段；

所述第一开关(K)连接第二触点时，所述第一开关(K)具有第二电容值，所述第二辐射臂谐振在GPS频段。

4.根据权利要求1所述的天线调频结构，其特征在于，所述第二带阻匹配电路(3)包括：

第二电容(C2)，所述第二电容(C2)的第一端与所述馈电点连接；

第一带阻电路(31)，与所述第二电容(C2)的第二端连接；

第二带阻电路(32)，所述第二带阻电路(32)的第一端与所述第二电容(C2)的第二端连接；

第三电容(C3)，所述第三电容(C3)的第一端与所述第二带阻电路(32)的第二端连接，所述第三电容(C3)的第二端接地。

5.根据权利要求4所述的天线调频结构，其特征在于，所述第二带阻电路(32)的第二端与一接地的信号源电连接。

6.根据权利要求4所述的天线调频结构，其特征在于，所述第一带阻电路(31)包括：

串联连接的第二电感(L2)和第四电容(C4)，所述第二电感(L2)的第一端与所述第二电容(C2)的第二端连接；

所述第二电感(L2)的第二端与所述第四电容(C4)的第一端连接；

所述第四电容(C4)的第二端接地。

7.根据权利要求4所述的天线调频结构，其特征在于，所述第二带阻电路(32)包括：

并联连接的第三电感(L3)和第五电容(C5)。

8.根据权利要求4所述的天线调频结构，其特征在于，所述第二带阻匹配电路(3)还包括：

第三带阻电路(33)，所述第三带阻电路(33)的第一端与所述第二带阻电路(32)的第二端连接，所述第三带阻电路(33)的第二端与一接地的信号源电连接；

第四电感(L4)，所述第四电感(L4)的第一端与所述第二带阻电路(32)的第二端连接，所述第四电感(L4)的第二端接地。

9.根据权利要求8所述的天线调频结构，其特征在于，所述第三带阻电路(33)包括：

并联连接的第五电感(L5)和第六电容(C6)。

10.根据权利要求1所述的天线调频结构，其特征在于，所述第三辐射臂的电长度大于N79频段的四分之一波长；

所述第二辐射臂的电长度小于N41频段的四分之一波长。

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

Images