CN111585008B - 一种终端设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种终端设备，包括：第一天线段、第二天线段、第一连接段、第二连接段和天线电路板；所述第一连接段包括第一金属条；所述第二连接段包括第二金属条；所述第一天线段、所述第一连接段、所述第二天线段和所述第二连接段依次排列；其中，排列形成的多个临界点中有1个临界点为悬空断点，从而使得所述终端设备的天线装置形成环状天线结构。

Description

一种终端设备

技术领域

本发明涉及天线通信领域，尤其涉及一种终端设备。

背景技术

天线装置又称为无线电设备，可以用来将传输线上传播的导行波变换为电磁波或者相反的变换，以及发射或接收电磁波。天线装置基于通电导体的电流实现工作的。当导体上通以高频电流时，在其周围空间会产生电场与磁场。离导体较远区域的电磁场可以离开导体形成电磁波，向自由空间传播，从而使得以电磁波为载体的信号得以传递。

天线装置广泛应用在各种通信场景中，如天线装置作为移动终端的天线。随着移动通信技术的应用推广，移动终端的天线频段设计将会越来越复杂。目前天线仍通过单天线本体来实现所需要的性能，如平面倒F天线(planer inverted-F antenna，PIFA)、倒F天线(inverted-F antenna，IFA)、单极天线(MONOPOLE)。单体天线由于净空面积及工业设计(industry design，ID)的结构空间受限，导致天线所提供给频段所需的增益有限，天线的效率很难满足不同客户的(over the air，OTA)空中下载技术的性能指标要求。因此，终端设备的增益有限，这是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种终端设备，解决了现有技术中终端设备的增益有限的问题。

本发明提供一种终端设备，包括：第一天线段、第二天线段、第一连接段、第二连接段和天线电路板；所述第一连接段包括第一金属条；所述第二连接段包括第二金属条；所述第一天线段、所述第一连接段、所述第二天线段和所述第二连接段依次排列；其中，排列形成的多个临界点中有1个临界点为悬空断点，从而使得所述终端设备的天线装置形成环状天线结构，所述环状天线结构在所述悬空断点处的2个馈电点与所述天线电路板连接。

上述终端设备中，所述第一天线段和所述第二天线段都与所述天线电路板连接，所述第一天线段和所述第二天线段都能收发信号，而所述第一天线段、所述第一连接段、所述第二天线段和所述第二连接段依次排列，且排列形成的多个临界点中有1个临界点为悬空断点，因此可知所述第一金属条和所述第二金属条都会成为所述第一天线段和\或所述第二天线段的天线延伸体，且形成了所述终端设备的所述天线装置形成环状天线结构，从而节约了天线段的总长度，也增强天线装置的辐射电流的通路长度，再者，按上述排列方式下，由于所述第一天线段和所述第二天线段所形成的场强方向叠加，可以通过互相感应耦合方式实现终端设备的高增益效果。

可选的，所述第一连接段为所述第一金属条；所述第二连接段为所述第二金属条；所述多个临界点为4个临界点；所述4个临界点分别为：所述第一天线段与所述第一金属条之间的临界点；所述第一金属条与所述第二天线段之间的临界点；所述第二天线段与所述第二金属条之间的临界点；所述第二金属条与所述第一天线段之间的临界点；所述4个临界点中的3个临界点为未悬空断点，1个临界点为悬空断点。

上述终端设备中，所述4个临界点中的3个临界点为未悬空断点，因此所述第一天线段、所述第二天线段在3个临界点直接与所述第一金属条和所述第二金属条接触，第一连接段和第二连接段全由金属条充当，不需要引入天线，因此在节约天线长度的基础上，可以通过互相感应耦合方式实现终端设备的高增益效果。

可选的，所述第一天线段位于所述终端设备的顶部；所述第二天线段位于所述终端设备的底部。

上述终端设备中，所述第一天线段位于所述终端设备的顶部；所述第二天线段位于所述终端设备的底部；从而第一天线段和所述第二天线段的场强方向相同，叠加效果更强，终端设备产生的增益效果也更强。

可选的，所述第一天线段用于分集天线信号；所述第二天线段用于接收以下至少一种信号：2G信号；3G信号；4G信号；5G信号。

上述终端设备中，起到接收信号主要作用的天线为所述第二天线段，且继承了多种信号的功能，且有所述第一天线段辅助分集天线信号，从而提供了一种多功能且辅助信号强的终端设备。

可选的，所述悬空断点为所述第一天线段与所述第一连接段之间的临界点，或者为所述第一天线段与所述第二连接段之间的临界点。

上述终端设备中，由于悬空断点为所述第一天线段与所述第一连接段之间的临界点，因此2个馈电点一个在所述第一天线段上，另一个在所述第一连接段上，由于2个馈电点的电压较高，会对天线信号造成一定影响，因此将起到接收信号主要作用的天线安排到远离馈电点处，减少馈电点对所述第二天线段的影响。

可选的，所述终端设备还包括感应装置；所述感应装置用于感应所述终端设备的信号的强度以及根据所述信号的强度对所述信号调谐。

上述终端设备中，通过感应装置，进一步地对所述信号调谐，从而增加了信号的准确性。

可选的，所述终端设备还包括第三天线段；所述第三天线段用于收发以下至少一种类型的信号：Wi-Fi信号；调频广播FM信号；蓝牙BT信号；全球定位系统GPS信号。

上述终端设备中，所述第三天线段还用于收发多种类型的信号，因此，进一步扩充了终端设备的功能。

可选的，所述终端设备还包括至少一个天线电感电容LC匹配网络；所述至少一个天线LC匹配网络与所述天线电路板相连。

上述终端设备中，天线电感电容LC匹配网络可以通过共轭匹配,使得所述环状天线结构实现最大功率传输，从而提升了所述终端设备的效率。

可选的，所述终端设备还包括5G-sub6G天线模组。

上述终端设备中，所述终端设备通过5G-sub6G天线模组，进一步扩充了所述终端设备可用收集的天线信号种类。

可选的，所述终端设备还包括近距离无线通讯技术模块。

上述终端设备中，所述终端设备通过近距离无线通讯技术模块，进一步扩充了终端设备的功能。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种终端设备的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种终端设备中感应装置的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种终端设备的具体结构示意图。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互结合。

天线装置广泛应用在各种通信场景中，如天线装置作为移动终端的天线。随着移动通信技术(如第五代移动通信技术(5th generation mobile networks，5G)的应用推广，移动终端的天线频段设计将会越来越复杂。目前天线仍通过单天线本体来实现所需要的性能。但是，单体天线所提供给频段所需的增益有限，从而终端设备的增益也有限，这是一个亟待解决的问题。

为此，如图1所示，本发明提供一种终端设备，包括：第一天线段、第二天线段、第一连接段、第二连接段和天线电路板；所述第一连接段包括第一金属条；所述第二连接段包括第二金属条；所述第一天线段、所述第一连接段、所述第二天线段和所述第二连接段依次排列；其中，排列形成的多个临界点中有1个临界点为悬空断点，从而使得所述终端设备的天线装置形成环状天线结构，所述环状天线结构在所述悬空断点处的2个馈电点与所述天线电路板连接。

需要说明的是，天线电路板可以为印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)。环状天线结构指多段首尾依次连接的天线结构，除了环状天线结构指最后的尾端不连回首端，中间不同段都是物理上连接的。临界点指环状天线结构中不同段之间的断点，环状天线结构包括两种不同的临界点：未悬空断点和悬空断点。悬空断点指物理上确确实实断了没有连接的分割点，也就是环状天线结构指最后的尾端与首端之间的分割点；未悬空断点指物理上虽然没有断，但却是不同段的分割点。需要说明的是，多个临界点中的唯一1个临界点在所述悬空断点处的2个馈电点接到天线电路板上恰好形成一个环状的电流回路。图1示出的终端设备仅作为示例给出一种可能的情形，第一天线段、第二天线段、第一连接段和第二连接段既可为直线型，也可以为“L”型，具体位置也可以调整，如第一天线段在左侧，第一连接段在底部，都是可以变化的情形。

另外，上述第一连接段、第二连接段可能为复合的情形，因此第一连接段和第二连接段中间也可有临界点，如第一连接段为金属条1-1连接天线再连金属条1-2，这种复合形式也能和第一天线段、第二天线段一同构成环状天线结构。

上述终端设备中，天线可以集成多个频段的信号收发功能。因此，可以通过仿真对所述终端设备进行优化，灵活设计天线的频段，便于不同天线设计的调试和效率优化，减小天线体积的设计，同时减少终端天线网络的使用成本需求。再者，通过对环状天线结构进行相位调整感应监测，使射频主体端天线以预定的方式工作，在适当方向的远场，通过相位的叠加和相消，就可以实现高增益和波束成形，提升天线效率。

因此，图1示出的终端设备中，所述第一天线段和所述第二天线段都与所述天线电路板连接，所述第一天线段和所述第二天线段都能收发信号，而所述第一天线段、所述第一连接段、所述第二天线段和所述第二连接段依次排列，且排列形成的多个临界点中有1个临界点为悬空断点，因此可知所述第一金属条和所述第二金属条都会成为所述第一天线段和\或所述第二天线段的天线延伸体，且形成了所述终端设备的所述天线装置形成环状天线结构，从而节约了天线段的总长度，也增强天线装置的辐射电流的通路长度，再者，按上述排列方式下，由于所述第一天线段和所述第二天线段所形成的场强方向叠加，可以通过互相感应耦合方式实现终端设备的高增益效果。

上述环状天线结构的设计思想在金属边框式天线设计中也能应用，还可以将金属边框式天线延伸为细化的耦合天线，可以更好的满足ID设计需求。举例来说，很多ID设计需求中，终端设备的金属边框分段为对称式分段，如上下对称(侧边不分段)或不对称式分段，减小天线体积要求，这种方式可以将天线体积可以减小25％至35％。

一种可选的实施方式中，所述第一连接段为所述第一金属条；所述第二连接段为所述第二金属条；所述多个临界点为4个临界点；所述4个临界点分别为：所述第一天线段与所述第一金属条之间的临界点；所述第一金属条与所述第二天线段之间的临界点；所述第二天线段与所述第二金属条之间的临界点；所述第二金属条与所述第一天线段之间的临界点；所述4个临界点中的3个临界点为未悬空断点，1个临界点为悬空断点。

上述可选的实施方式中，所述4个临界点中的3个临界点为未悬空断点，因此所述第一天线段、所述第二天线段在3个临界点直接与所述第一金属条和所述第二金属条接触，第一连接段和第二连接段全由金属条充当，不需要引入天线，因此在节约天线长度的基础上，可以通过互相感应耦合方式实现终端设备的高增益效果。

一种可选的实施方式中，所述第一天线段位于所述终端设备的顶部；所述第二天线段位于所述终端设备的底部。

上述可选的实施方式中，所述第一天线段位于所述终端设备的顶部；所述第二天线段位于所述终端设备的底部；第一天线段和第二天线段平行，从而第一天线段和所述第二天线段的场强方向完全相同，矢量叠加效果更强，终端设备产生的增益效果也更强。

一种可选实施方式中，所述第一天线段用于分集天线信号；所述第二天线段用于接收以下至少一种信号：2G信号；3G信号；4G信号；5G信号。

在具体实验结果中，上述实施方式下，依靠所述第一天线段的分集，以及所述第二天线段的多种信号处理，形成的天线环状结构，对天线信号收集效果有较好的提升。上述实现方式中，起到接收信号主要作用的天线为所述第二天线段，且继承了多种信号的功能，且有所述第一天线段辅助分集天线信号，从而提供了一种多功能且辅助信号强的终端设备。

一种可选实施方式中，所述悬空断点为所述第一天线段与所述第一连接段之间的临界点，或者为所述第一天线段与所述第二连接段之间的临界点。

上述终端设备中，由于悬空断点为所述第一天线段与所述第一连接段之间的临界点，因此2个馈电点一个在所述第一天线段上，另一个在所述第一连接段上，由于2个馈电点的电压较高，会对天线信号造成一定影响，因此将起到接收信号主要作用的天线安排到远离馈电点处，减少馈电点对所述第二天线段的影响。

一种可选实施方式中，所述终端设备还包括感应装置；所述感应装置用于感应所述终端设备的信号的强度以及根据所述信号的强度对所述信号调谐。感应装置的具体结构可以如图2所示。

针对于环状天线结构，感应装置可以很好的优化低频超低频段等天线性能、更有效提升终端设备的整体天线效率。具体来说，可以通过环状感应耦合控制元件进行耦合感应，实现调整天线间谐振的变化，提升多天线频段覆盖效率，可以通过用户模拟端来模拟用户使用天线实际情况，从而调整其使用增益和带宽，同时也可以更好更快捷地为天线方案设计确认整体天线效率的差异和效果变化进行优化。从而当用户模拟手持方式及外界环境发生变化时，天线信号偏弱端将反馈相应的功率状态至感应装置让天线进行谐振偏移调整天线形式到相应天线覆盖效率为最佳状态。

通过感应装置的电场感应方式将移动终端不同天线电路板上相应单极天线的高频能量互感耦合至装置电路中而形成环路进一步通过网络分析仪外部调节其性能参数(阻抗、驻波比、插损等)实现将单极天线形态的调整和优化。

进一步地，图2示出的感应装置可以设计为多谐振环状结构形式，感应装置的环状感应耦合控制器件可以隔离或耦合能适用于多频或宽频场合。通过调节其天线电路弹片地馈和信号馈线两个天线引脚之间狭缝的长宽度进一步调节相应低频的带宽。环状天线采用一个天线信号馈点和两个天线馈点地，通过调整其环路的大小进行满足所需求的高低频段。

上述终端设备中，通过感应装置，进一步地对所述信号调谐，从而增加了信号的准确性。

可选的，所述终端设备还包括第三天线段；所述第三天线段用于收发以下至少一种类型的信号：Wi-Fi信号；调频广播FM信号；蓝牙BT信号；全球定位系统GPS信号。

进一步地，可以设置第三天线段和环状天线结构(如和环状天线结构中的第一天线段)贴近，如设置第三天线段与环状天线结构的距离小于预设阈值，从而使得第三天线段与环状天线结构贴近。两个天线段存在较强的相互耦合产生馈电作用影响，使其转化为环状形式效天线效应，对于第三天线段特别形式，充分利用中段金属条有一定净空的条件(一般净空约2mm～3mm)，使得第一天线段占用了上方较大区域的空间和面积。当第一天线段用于分集天线信号时，整体可以产生较好的谐振波，效率可达35％-40％(更强的天线实际信号辐射能力)，第三天线段和第二天线段贴近时，调试同样适用该谐振耦合感应效果。

以金属边框手机上下对称设计第三天线段和第一天线段为例，可以将第三天线段放置在左上角或右上角，分集区天线放置在右上角或左上角。如果单独去调试第三天线段，一般GPS效率只有15％-20％，很难满足客户标准需求，整体辐射较弱。如果尝试利用环状天线结构作为辅助天线可以提升5％-10％左右。终端设备上方净空面积约4mm～7mm，整体空间有限同时需要满足各种ID设计需求，单独设计很那满足各种效率需求。如果采用多频段天线互相感应耦合方式进行相应天线覆盖位置调整使得第三天线段和第一天线段产生相应频点的谐振信号，使天线的覆盖频段更广，天线效率也相应提升。上述终端设备中，所述第三天线段还用于收发多种类型的信号，因此，进一步扩充了终端设备的功能。具体实验数据如下：

频率(MHz)	效率(％)
		1550	39.84
1555	38.69
		1560	37.25
1565	36.92
		1570	35.84
1575	35.29
		1580	34.60
1585	34.46
		1590	34.25
2400	39.47
		2410	38.45
2420	37.63
		2430	36.86
2440	36.21
		2450	35.79
2460	35.68
		2470	35.42
2480	35.16
		2490	34.73
2500	34.39

表1第三天线段效率示意图

一种可选实施方式中，所述终端设备还包括至少一个天线电感电容LC匹配网络；所述至少一个天线LC匹配网络与所述天线电路板相连。

LC匹配网络可以有效地加长辐射电流的通路长度即为实现高增益效果(电流磁场效应发生变化)，而且还可以通过调整环状天线结构和LC网络的位置，来调整匹配效果共轭匹配，使得所述环状天线结构实现最大功率传输，从而提升了所述终端设备的效率，该辐射技术能够满足波形系数要求，而且能实现方向场强叠加为更高增益效果。

还可以通过增加其他部件来增加终端设备的功能。

一种可选实施方式中，所述终端设备还包括5G-sub6G天线模组，上述终端设备中，所述终端设备通过5G-sub6G天线模组，进一步扩充了所述终端设备可用收集的天线信号种类。

一种可选实施方式中，所述终端设备还包括近距离无线通讯技术(Near FieldCommunication，NFC)模块，从而通过近距离无线通讯技术模块，进一步扩充了终端设备的功能。

综合以上各种实施方式，图3示出了本申请实施例提供的一种终端设备的具体结构。需要说明的是，图3示出的终端设备仅作为示例，具体的终端设备可以根据本申请实施例的各种实施方式灵活结合。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种终端设备，其特征在于，包括：第一天线段、第二天线段、第一连接段、第二连接段和天线电路板；所述第一连接段为第一金属条；所述第二连接段为第二金属条；所述第一天线段位于所述终端设备的顶部；所述第二天线段位于所述终端设备的底部；所述第一天线段用于分集天线信号；所述第二天线段用于接收以下至少一种信号：2G信号；3G信号；4G信号；5G信号；

所述第一天线段、所述第一金属条、所述第二天线段和所述第二金属条依次排列；其中，排列形成的4个临界点中有3个临界点为未悬空断点，1个临界点为悬空断点，从而使得所述终端设备的天线装置形成环状天线结构，所述环状天线结构在所述悬空断点处的2个馈电点与所述天线电路板连接，所述2个馈电点设置在所述悬空断点两侧，所述环状天线结构在所述悬空断点处的所述2个馈电点连接到所述天线电路板上形成环状的电流回路；所述4个临界点分别为：所述第一天线段与所述第一金属条之间的临界点；所述第一金属条与所述第二天线段之间的临界点；所述第二天线段与所述第二金属条之间的临界点；所述第二金属条与所述第一天线段之间的临界点。

2.如权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述悬空断点为所述第一天线段与所述第一连接段之间的临界点，或者为所述第一天线段与所述第二连接段之间的临界点。

3.如权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述终端设备还包括感应装置；所述感应装置用于感应所述终端设备的信号的强度以及根据所述信号的强度对所述信号调谐。

4.如权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述终端设备还包括第三天线段；所述第三天线段用于收发以下至少一种类型的信号：Wi-Fi信号；调频广播FM信号；蓝牙BT信号；全球定位系统GPS信号。

5.如权利要求1至4任一项所述的终端设备，其特征在于，所述终端设备还包括至少一个天线电感电容LC匹配网络；所述至少一个天线LC匹配网络与所述天线电路板相连。

6.如权利要求1至4任一项所述的终端设备，其特征在于，所述终端设备还包括5G-sub6G天线模组。

7.如权利要求1至4任一项所述的终端设备，其特征在于，所述终端设备还包括近距离无线通讯技术模块。

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