CN111555019A - 电子设备 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供一种电子设备，属于通信技术领域。该电子设备的天线模组包括第一辐射体和第二辐射体；第一辐射体与第二辐射体分别对应不同的通信频段；第一辐射体包括：第一子辐射体、第二子辐射体、第一连接部和第二连接部，第一子辐射体与第二辐射体之间设置公共馈电结构，第一子辐射体通过第一连接部和第二连接部与第二子辐射体连接；第一子辐射体与第二子辐射体不共面。本申请实施例中，通过两个不共面的子辐射体组成第一辐射体，通过空间复用的方式实现体积最大化的辐射体，有效提高的第一辐射体的净空高度，提高天线性能。同时设置与第一辐射体的通信频段不同的第二辐射体，在有限的空间内实现多通信频段覆盖，提升电子设备的通信效果。

Description

电子设备
技术领域
本申请实施例涉及通信技术领域，具体涉及一种电子设备。
背景技术
在4G和5G通信技术中，采用多输入多输出(multiple-in multiple-out，MIMO)以提高速率，要求电子设备具有多个天线。在传统的4G频段基础上，增加Sub 6G频段，即5G通信频段，例如：N77、N78、N79、N1、N41等频段，另外，为了实现电子设备的高屏占比以及轻薄化，要求不断缩小天线的设计空间，对天线布局和天线方案设计上都提出了更大的挑战。
针对传统的天线设计方案，在现有的尺寸和极致外观维持不变前提下，设计多频Sub 6G天线，由于天线空间限制，天线辐射体距离电子设备的电路板高度非常小，天线辐射体可以走线的区域非常有限，且需要避让终端内部集成的许多电子器件，使得天线辐射所需的净空区域非常小，导致带宽非常窄，降低天线性能。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种电子设备，能够解决现有电子设备中天线辐射所需的净空区域过小，导致天线性能降低的问题。
为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：
第一方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括天线模组，该天线模组包括：第一辐射体和第二辐射体；
所述第一辐射体与所述第二辐射体分别对应不同的通信频段；
所述第一辐射体包括：第一子辐射体、第二子辐射体、第一连接部和第二连接部，所述第一子辐射体与第二辐射体之间设置公共馈电结构，所述第一子辐射体通过所述第一连接部和所述第二连接部与所述第二子辐射体连接；
所述公共馈电结构和所述第一子辐射体设置在所述电子设备的壳体内侧面，所述第二子辐射体设置在所述电子设备的壳体外表面的非金属区域，所述第二辐射体设置在所述电子设备的壳体内侧面的非金属区域或者所述电子设备的壳体外表面的非金属区域。
本申请实施例中，通过两个不共面的子辐射体组成第一辐射体，通过空间复用的方式实现体积最大化的辐射体，有效提高的第一辐射体的净空高度，提高天线性能。同时设置与第一辐射体的通信频段不同的第二辐射体，在有限的空间内实现多通信频段覆盖，提升电子设备的通信效果。
附图说明
图1为本申请实施例提供的电子设备的天线模组的结构示意图之一；
图2a为本申请实施例提供的电子设备的天线模组的结构示意图之二；
图2b为本申请实施例提供的电子设备的天线模组的结构示意图之三；
图2c为本申请实施例提供的电子设备的天线模组的结构示意图之四；
图3为本申请实施例提供的天线回波损耗示意图；
图4为本申请实施例提供的天线效率示意图；
图5为本申请实施例提供的天线效率对比示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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做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。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的天线模组进行详细地说明。
本发明实施例提供一种电子设备，参见图1，该电子设备的天线模组，包括：第一辐射体2和第二辐射体3；
第一辐射体2与第二辐射体3分别对应不同的通信频段；
第一辐射体2包括：第一子辐射体21、第二子辐射体22、第一连接部23和第二连接部24，第一子辐射体21与第二辐射体3之间设置公共馈电结构1，第一子辐射体21通过第一连接部23和第二连接部24与第二子辐射体22连接；
公共馈电结构1和第一子辐射体21设置在电子设备的壳体内侧面的非金属区域，第二子辐射体22设置在电子设备的壳体外表面的非金属区域，第二辐射体3设置在电子设备的壳体内侧面的非金属区域或者所述电子设备的壳体外表面的非金属区域。需要说明的是，电子设备壳体的一部分区域采用非金属材质，用于天线走线，采用非金属材质可以避免对天线枝节的辐射性能造成影响。电子设备壳体的另一部分区域可以采用金属材质，以提升电子设备的结构强度和使用手感。
在本申请实施例中，公共馈电结构1向外延伸出第一辐射体2和第二辐射体3，两辐射体分别对应不同的通信频段，例如：第一辐射体2对应N1(2110MHz-2170MHz)频段、N3(1805MHz-1880MHz)频段、N41(2515MHz-2675MHz)频段中的任一频段，第二辐射体3对应N78(3400MHz-3600MHz)频段、N79(4800MHz-5000MHz)频段中的任一频段，这样可以使天线模组覆盖5G的多个频段。
上述第一辐射体2具体包括不共面的第一子辐射体21和第二子辐射体22，第一子辐射体21通过第一连接部23和第二连接部24与第二子辐射体22连接，这样可以组成一个立体的、体积最大化的辐射体结构。
在实际应用场景中，将上述天线模组应用于电子设备上，例如：应用于手机、平板电脑、智能穿戴设备等。为实现第一子辐射体21与第二子辐射体22不共面，第二辐射体3与第一子辐射体21或者第二子辐射体22共面时，可以采用将第一子辐射体21设置在电子设备的壳体内侧面，例如塑胶机的支架内侧面，将第二子辐射体22设置在电子设备的壳体外表面，例如塑胶机的外观面，即一部分辐射体走线在支架的内侧表面，另一部分通过翻折或打孔走线在支架的外观面，从而实现辐射体的空间复用。相应地，第二辐射体3可设置在电子设备的壳体内侧面或者电子设备的壳体外表面。具体地，图1示出了第二辐射体3与第一子辐射体21共面，即第二辐射体3设置在电子设备的壳体内侧面的场景。
可以理解的是，第一子辐射体21与第二子辐射体22分别设置在电子设备的壳体内侧面和电子设备的壳体外表面，因此，第一子辐射体21位于第一平面或弧面(取决于电子设备的壳体内侧面的形状)，第二子辐射体22位于第二平面或弧面(取决于电子设备的壳体外表面的形状)。
需要说明的是，上述天线模组可以采用不同的工艺实现。例如：采用柔性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)工艺，即公共馈电结构1、第一辐射体2和第二辐射体3为FPC。又例如：采用激光直接成形(Laser Direct Structuring，LDS)工艺，即公共馈电结构1、第一辐射体2和第二辐射体3为LDS天线。
在本申请实施例中，由于第一子辐射体21和第二子辐射体22不共面，相应地在第一子辐射体21和第二子辐射体22之间会存在一定的间距，该间距即可作为第一辐射体2的净空高度。这样，一方面通过立体结构的第一辐射体2实现空间复用，避免占据过多天线空间，另一方面，第一子辐射体21和第二子辐射体22之间的间距提高了天线辐射体的净空高度，实现了最大尺寸的走线区域，从而在现有紧凑的结构空间下，实现了较好的天线性能，更好地满足天线性能指标要求。
需要说明的是，第一连接部23和第二连接部24之间要具有一定间隔，即第一子辐射体21和第二子辐射体22之间必须要由连个连接部连接，其原因在于：通过第一连接部23和第二连接部24可以使第一子辐射体21、第二子辐射体22、第一连接部23和第二连接部24形成一个完整的回路，以实现天线射频功能，同时第一连接部23和第二连接部24之间具有间隔，确保电流能够流经第一子辐射体21和第二子辐射体22，避免电流大部分集中在第一子辐射体21上，导致第二子辐射体22失去作用，无法实现空间复用，以及无法实现提高净空高度的效果。
可选地，第一连接部23和第二连接部24分别将第一子辐射体21和第二子辐射体22的两端连接在一起，将两个连接部设置在辐射体的两端，以使形成的第一辐射体2的体积最大化。
可选地，上述第一连接部和第二连接部的宽度为1mm～5mm。
本申请实施例中，通过两个不共面的子辐射体组成第一辐射体，通过空间复用的方式实现体积最大化的辐射体，有效提高的第一辐射体的净空高度，提高天线性能。同时设置与第一辐射体的通信频段不同的第二辐射体，在有限的空间内实现多通信频段覆盖，提升电子设备的通信效果。
进一步地，在一些实施方式中，第一子辐射体21与第二子辐射体22在第一方向上的间距大于或等于0.5mm，该第一方向为第二子辐射体22对第一子辐射体21的正投影方向。
在本申请实施例中，在实现空间复用的同时为避免不共面的子辐射体之间产生干扰，需要对不共面的子辐射体之间的间距进行限制。
具体地，需要保证第二子辐射体22对第一子辐射体21正投影方向上的间距大于或等于0.5mm，距离越远，翻折区域(即第二子辐射体22)实现的频段性能越高。进一步地，考虑到一些电子设备的极致外观要求，可选地，在第一方向上的间距D满足：0.5mm≤D≤1mm。
需要说明的是，根据电子设备的外壳的形状，子辐射体所在的平面可能是倾斜的，在此基础上，如果位于壳体内外的两子辐射体相互平行且正对的话，则两子辐射体在正投影方向上的间距即为两者之间的距离，可直接将两子辐射体之间的距离限制为大于或等于0.5mm，如果位于壳体内外的两子辐射体不是相互平行且正对的，两者之间的距离与正投影方向上的间距不相等，则需要将两子辐射体在正投影方向的间距限制为大于或等于0.5mm。
参见图2a和图2b，图2a示出了将图1所示的立体天线模组铺展为平面天线图形后的结构，图2b示出了在图1的基础上将第二辐射体3设置在与第二子辐射体22共面的位置时，将铺展立体天线模组为平面天线图形后的结构。其中，虚线20用于划分辐射体设置的位置，具体地，图2a中，虚线以上的部分为在电子设备的壳体内侧面走线的第一子辐射体21、第二辐射体3和公共馈电结构1，虚线以下的部分为在电子设备的壳体外表面走线的第二子辐射体22；图2b中，虚线以上的部分为在电子设备的壳体内侧面走线的第一子辐射体21和公共馈电结构1，虚线以下的部分为在电子设备的壳体外表面走线的第二子辐射体22、第二辐射体3。根据辐射体的类型不同，需要在公共馈电结构1上设置不同的连接端。
具体地，参见图2a，在第一辐射体2和第二辐射体3为倒F天线(InvertedFAntenna，IFA)的情况下，公共馈电结构1上设置接地端101和开关端102，开关端102用于连接开关电路，该开关电路用于切换第一辐射体21和第二辐射体3对应的通信频段。
在本申请实施例中，为使各辐射体为IFA类型，需要在公共馈电结构1上设置接地端101和开关端102，其中开关端102对外连接开关电路，该开关电路用于切换使用的通信频段，这样在需要使用不同的通信频段时，可以通过开关电路来切换第一辐射体2和第二辐射体3对应的通信频段，实现Sub 6G天线的多频覆盖需求。该开关电路可以采用现有的用于频段切换的开关电路，本申请实施例对开关电路的具体结构不做限定。
可选地，在一些实施方式中，可以通过设置第一辐射体2的长度(以图2a为例，即第二子辐射体22的长度为第一辐射体2的长度)来决定第一辐射体2能够对应的通信频段，以及通过设置第二辐射体3的长度来确定第二辐射体3能够对应的通信频段，例如：设置第二子辐射体22的长度为20.5mm，设置第二辐射体3的长度为8mm，通过开关端102连接的开关电路进行切换，使第一辐射体2形成1/4模，实现Sub 6G的N1/N3/N41等频段需求，以及使第二辐射体3形成另外一个1/4模，实现Sub 6G的N78/N79频段需求。
进一步地，继续参见图2a，在一些实施方式中，公共馈电结构1上还设置第一馈电端103，第一馈电端103用于连接第一匹配电路，该第一匹配电路用于对第一辐射体2和第二辐射体3进行调谐。
在本申请实施例中，第一馈电端103对外连接开关电路第一匹配电路，通过第一匹配电路对第一辐射体2和第二辐射体3进行调谐，以提升第一辐射体2和第二辐射体3的通信性能。该第一匹配电路可以采用现有的包括电容和/或电感的电路，本申请实施例对第一匹配电路的具体结构不做限定。
参见图2b，其与图2a所示天线模组的区别为第二辐射体3与第二子辐射体22共面，即第二辐射体3在电子设备的壳体外表面走线。需要说明的是，由于第二辐射体3与公共馈电结构1不共面，因此第二辐射体也需要通过连接部与公共馈电结构1连接，第二辐射体3和公共馈电结构1之间的连接部，与第一子辐射体21和第一子辐射体21之间的连接部，两者之间的间距不需要限制，可以完全重合,也可以保持适当的间距，可选地，两者之间的间距小于或等于1mm，从而实现两个枝节独立可调。
在一些实施方式中，在图2a和图2b的基础上，在第一辐射体2和第二辐射体3为单极子(Monopole)类型的情况下，公共馈电结构1上只需要设置第二馈电端，第二馈电端用于连接第二匹配电路，第二匹配电路用于切换第一辐射体2和第二辐射体3对应的通信频段。
在本申请实施例中，为使各辐射体为Monopole类型，只需要在公共馈电结构1上设置第二馈电端，其中第二馈电端对外连接第二匹配电路，该第二匹配电路用于切换第一辐射体和所述第二辐射体对应的通信频段，这样在需要使用不同的通信频段时，可以通过第二匹配电路来切换第一辐射体2和第二辐射体3对应的通信频段，实现Sub 6G天线的多频覆盖需求。该第二匹配电路可以采用现有的包括电容和/或电感的电路，本申请实施例对第二匹配电路的具体结构不做限定。
参见图2c，图中示出另一种天线模组的平面结构，该天线模组与图1至图2b所示的天线模组的区别在于，该天线模组还包括第三辐射体4，第一辐射体2、第二辐射体3和第三辐射体4分别对应不同的通信频段，第三辐射体4与公共馈电结构1连接,第二辐射体3和第三辐射体4分别设置在电子设备的壳体内侧面和电子设备的壳体外表面。图2c示出第二辐射体3与第二子辐射体22共面，即第二辐射体3在电子设备的壳体外表面走线，第三辐射体4与第一子辐射体21共面，即第三辐射体4在电子设备的壳体内侧面走线，可以理解段的是，第二辐射体3也可以在电子设备的壳体内侧面走线，第三辐射体4在电子设备的壳体外表面走线。这样可以实现同时覆盖3个通信频段，例如：同时实现N41/N78/N79三个Sub 6G频段的覆盖，即第二辐射体3对应的通信频段为N78频段，第三辐射体4对应的通信频段为N79频段；或者，第二辐射体3对应的通信频段为N79频段，第三辐射体4对应的通信频段为N78频段。
图2c中的各辐射体为IFA类型，因此可以在公共馈电结构1上设置接地端101、开关端102和第一馈电端103，至于其他结构特征可以参照图1至图2b所示的天线模组中的相应描述，在此不再赘述。
可以理解的是，图2c中的各辐射体也可以为Monopole类型，此时公共馈电结构1上只需要设置馈电端，通过该馈电端对外连接匹配电路，由匹配电路切换第一辐射体2、第二辐射体3和第三辐射体4对应的通信频段。
参见图3，图中示出采用图1中的天线模组的天线回波损耗，其中虚线为通过开关电路切换到N1频段时的回波损耗，实现为通过开关电路切换到N41频段时的回波损耗。
参见图4，图中示出采用图1中的天线模组的天线效率，其中虚线框1为表示N41频段的系统效率(Total Efficiency)，虚线框2表示N78频段的TotalEfficiency。
结合图3、图4可以发现，采用本申请实施例的天线模组可有效减少天线回波损耗，并提高天线效率。
参见图5，图中示出采用图1中的天线模组的天线效率对比。实线表示采用图1中的天线模组的天线效率(Total Efficiency)，虚线表示只有电子设备的壳体外表面走线设计的天线效率，点划线表示只有电子设备的壳体内侧面走线设计的天线效率。从天线效率对比来看，采用图1中的天线模组在N41频段天线效率比另外两种的天线设计方案的带宽要宽，性能至少要高1dB以上。由此可以看出，通过空间复用的方式实现体积最大化的辐射体，能够有效提高天线效率。
本申请实施例还提供一种电子设备，包括如图1至图2b任一项所示的天线模组。
具体地，天线模组的公共馈电结构和第一辐射体中的第一子辐射体设置在电子设备的壳体内侧面，天线模组的第一辐射体中的第二子辐射体设置在电子设备的壳体外表面，天线模组的第二辐射体设置在电子设备的壳体内侧面或者电子设备的壳体外表面。
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。此外，需要指出的是，本申请实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请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申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (10)

1.一种电子设备，包括天线模组，其特征在于，所述天线模组包括第一辐射体和第二辐射体；
所述第一辐射体与所述第二辐射体分别对应不同的通信频段；
所述第一辐射体包括：第一子辐射体、第二子辐射体、第一连接部和第二连接部，所述第一子辐射体与所述第二辐射体之间设置公共馈电结构，所述第一子辐射体通过所述第一连接部和所述第二连接部与所述第二子辐射体连接；
所述公共馈电结构和所述第一子辐射体设置在所述电子设备的壳体内侧面的非金属区域，所述第二子辐射体设置在所述电子设备的壳体外表面的非金属区域，所述第二辐射体设置在所述电子设备的壳体内侧面的非金属区域或者所述电子设备的壳体外表面的非金属区域。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，
所述第一连接部和所述第二连接部的宽度为1mm～5mm。
3.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，
所述第一子辐射体与所述第二子辐射体在第一方向上的间距大于或等于0.5mm，所述第一方向为所述第二子辐射体对所述第一子辐射体的正投影方向。
4.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，
在所述第一辐射体和所述第二辐射体为倒F天线的情况下，所述公共馈电结构上设置接地端和开关端，所述开关端用于连接开关电路，所述开关电路用于切换所述第一辐射体和所述第二辐射体对应的通信频段。
5.根据权利要求4所述的电子设备，其特征在于，
所述公共馈电结构上还设置第一馈电端，所述第一馈电端连接第一匹配电路，所述第一匹配电路用于对所述第一辐射体和所述第二辐射体进行调谐。
6.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，
在所述第一辐射体和所述第二辐射体为单极子Monopole天线类型的情况下，所述公共馈电结构上设置第二馈电端，所述第二馈电端连接第二匹配电路，所述第二匹配电路用于切换所述第一辐射体和所述第二辐射体对应的通信频段。
7.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述第一辐射体对应的通信频段包括以下至少一项：
N1频段；
N3频段；
N41频段。
8.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述第二辐射体对应的通信频段包括以下至少一项：
N78频段；
N79频段。
9.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于，天线模组还包括第三辐射体；
所述第一辐射体、所述第二辐射体和所述第三辐射体分别对应不同的通信频段；
所述第三辐射体与所述公共馈电结构连接；
所述第二辐射体和所述第三辐射体分别设置在所述电子设备的壳体内侧面和所述电子设备的壳体外表面。
10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，
所述第二辐射体对应的通信频段为N78频段，所述第三辐射体对应的通信频段为N79频段；
或者，所述第二辐射体对应的通信频段为N79频段，所述第三辐射体对应的通信频段为N78频段。
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