CN112002994B - 天线结构及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种天线结构及电子设备，包括：第一金属臂、第二金属臂、多个馈源、多个匹配网络和调谐开关，第一金属臂和第二金属臂之间设有缝隙，第一金属臂的远离缝隙的一端接地，第一金属臂上设有第一接入点和第二接入点；第二金属臂的远离缝隙的一端接地，第二金属臂上设有第三接入点和第四接入点；第一馈源通过第一匹配网络与第一接入点电连接；调谐开关的一端与第二接入点电连接，另一端接地；第二馈源通过第二匹配网络与第三接入点电连接；第三馈源通过第三匹配网络与第四接入点电连接；第一馈源、第二馈源和第三馈源分别控制天线结构处于不同的工作频段。这样可以降低天线缝隙的数量，并降低天线的制作成本。

Description

天线结构及电子设备

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种天线结构及电子设备。

背景技术

目前，针对手机等电子设备使用金属边框或者类似的边框设计方案时，一般会利用边框设计天线。然而，随着电子设备的性能越来越强，电子设备上的天线数量也越来越多，但由于单个边框缝隙仅能支持一到两支天线，因此在天线数量较多的情况下，需要在电子设备的边框上开设更多的缝隙。

可见，现有的电子设备的天线设计方案中，在天线数量较多的情况下，存在缝隙数量较多的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种天线结构及电子设备，能够解决现有的电子设备的天线设计方案中，在天线数量较多的情况下，存在缝隙数量较多的问题。

为解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供了一种天线结构，包括：第一金属臂、第二金属臂、第一馈源、第二馈源、第三馈源、第一匹配网络、第二匹配网络、第三匹配网络和调谐开关，所述第一金属臂和所述第二金属臂之间设有缝隙，且所述第一金属臂和所述第二金属臂耦合连接，所述第一金属臂的远离所述缝隙的一端接地，所述第一金属臂上设有位于所述缝隙和其接地端之间的第一接入点和第二接入点，且所述第二接入点位于所述缝隙和所述第一接入点之间；所述第二金属臂的远离所述缝隙的一端接地，所述第二金属臂上设有位于所述缝隙和其接地端之间的第三接入点和第四接入点，且所述第三接入点位于所述缝隙和所述第四接入点之间；

所述第一馈源通过所述第一匹配网络与所述第一接入点电连接；

所述调谐开关的一端与所述第二接入点电连接，另一端接地；

所述第二馈源通过所述第二匹配网络与所述第三接入点电连接；

所述第三馈源通过所述第三匹配网络与所述第四接入点电连接；

所述第一馈源、所述第二馈源和所述第三馈源分别控制所述天线结构处于不同的工作频段。

第二方面，本申请实施例还提供一种电子设备，包括上述天线结构。

在本申请实施例中，通过设置第一馈源、第二馈源、第三馈源等至少三个馈源，以及对应的第一匹配网络、第二匹配网络和第三匹配网络等至少三个匹配网络，使得第一馈源、第二馈源和第三馈源可以分别控制天线结构处于不同的工作频段，以增加天线的频段覆盖范围；且可以在保证天线的频段覆盖范围的基础上，有效降低天线缝隙的数量，并降低天线的制作成本。

附图说明

图1是本申请实施例提供的天线结构的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的第一匹配网络的结构图；

图3是本申请实施例提供的第一天线的频段示意图；

图4是本申请实施例提供的调谐开关的结构图；

图5是本申请实施例提供的第二匹配网络的结构图；

图6是本申请实施例提供的第二天线的频段示意图；

图7是本申请实施例提供的第三匹配网络的结构图；

图8是本申请实施例提供的第三天线的频段示意图。

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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

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。

如图1至图8所示，本申请实施例提供一种天线结构，包括：第一金属臂11、第二金属臂12、第一馈源21、第二馈源22、第三馈源23、第一匹配网络30、第二匹配网络40、第三匹配网络50和调谐开关60，所述第一金属臂11和第二金属臂12之间设有缝隙70，且第一金属臂11和第二金属臂12耦合连接；第一金属臂11的远离缝隙70的一端接地，第一金属臂11上设有位于缝隙70和其接地端之间的第一接入点和第二接入点，且第二接入点位于缝隙70和第一接入点之间；第二金属臂12的远离缝隙70的一端接地，第二金属臂12上设有位于缝隙70和其接地端之间的第三接入点和第四接入点，且第三接入点位于缝隙70和第四接入点之间；

第一馈源21通过第一匹配网络30与第一接入点电连接；

调谐开关60的一端与第二接入点电连接，另一端接地；

第二馈源22通过第二匹配网络40与第三接入点电连接；

第三馈源23通过第三匹配网络50与第四接入点电连接；

第一馈源21、第二馈源22和第三馈源23分别控制天线结构处于不同的工作频段。

本实施方式中，通过设置第一馈源21、第二馈源22、第三馈源23等至少三个馈源，以及对应的第一匹配网络30、第二匹配网络40和第三匹配网络50等至少三个匹配网络，使得第一馈源21、第二馈源22和第三馈源23可以分别控制天线结构处于不同的工作频段，以增加天线的频段覆盖范围。而且，相较于现有的多缝隙多天线的天线设计方案，在保证天线的频段覆盖范围的基础上，还可以有效降低天线缝隙的数量，降低天线的制作成本。

其中，第一金属臂11和第二金属臂12之间的缝隙70，即相当于第一金属臂11和第二金属臂12之间的断口，用于实现第一金属臂11和第二金属臂12耦合连接。

在本申请中，通过设置多个馈源以及对应的多个匹配电路，可以将天线结构拆分为多个天线。如图1所示的天线结构中，多个馈源包括第一馈源21、第二馈源22和第三馈源23，对应的对个匹配电路包括第一匹配网络30、第二匹配网络40和第三匹配网络50，从而使天线结构可以拆分为第一天线、第二天线和第三天线，每个天线可以工作的不同的频段覆盖范围。

其中，第一天线包括第一馈源21，其工作频段可以覆盖1710MHz～2690MHz等整个中高频频段，其对应的辐射体为第一金属臂11，且在第一金属臂11靠近缝隙70的一端设置有调谐开关60，调谐开关60用于切换中高频的各个频段。

第二天线包括第二馈源22，其工作频段包括N78/N77/N79三个频段，且第二金属臂12的位于缝隙70和第三接入点之间的部分形成第一辐射段，第二金属臂12的位于缝隙70和第四接入点之间的部分形成第二辐射段。其中，第一辐射段用于产生N79，第二辐射段用于产生N78；而且，通过合理的匹配网络，第二馈源22还可以激发N77。

第三天线包括第三馈源23，第三馈源23可以激发GPS-L5，其对应的辐射体为第二金属臂12。

可选的，如图2所示，第一匹配网络30包括滤波电路和第一阻抗元件31；滤波电路的一端与第一接入点电连接，另一端接地；第一阻抗元件31的一端与第一接入点电连接，另一端与第一馈源21电连接；滤波电路包括第一电容32、第一电感33和第二电感34，第一电容32的一端与第一接入点电连接，另一端与第二电感34的第一端电连接，第一电感33的一端与第一接入点电连接，另一端与第二电感34的第一端电连接，第二电感34的第二端接地。

本实施方式中，第一馈源21通过第一匹配电路30与第一金属臂11的第一接入点电连接，并可以通过合理设置第一金属臂11的长度，使得当调谐开关60处于通大电感或者开路状态时，第一天线的谐振大致处于B3模态；当调谐开关60处于通小电感或者直通状态时，第一天线的谐振大致处于B41模态。第一匹配电路30中的第一电容32、第一电感33和第二电感34，其具体作用是对于中高频天线呈现大电感时，有较弱的匹配调节作用；对于N78/N77呈现短路或者小电感时，可以改善第一天线和第二天线在N78/N77的隔离度。其中，第一天线的频段示意图如图3所示。

如图4所示，调谐开关60包括第八电感61、第九电感62和单刀双掷开关63，第八电感61的一端与第二接入点电连接，另一端通过单刀双掷开关63接地；第九电感62的一端与第二接入点电连接，另一端通过单刀双掷开关63接地；其中，第八电感61的电感量大于第九电感62的电感量。这样可以使得调谐开关60可以在通大电感或者通小电感的状态之间进行切换。

另外，调谐开关60还可以是单刀开关，以使第二接入点和地线之间处于开路状态或者直通状态。

其中，直通状态为与开路状态相对的状态，比如，调谐开关60处于开路状态相当于第二接入点与接地端断开；而调谐开关60处于直通状态相当于第二接入点与接地端导通，以使第二接地点接地。

可选的，如图5所示，第二匹配网络40包括第三电感41、第四电感42、第五电感43、第二电容44、第三电容45、第四电容46、第五电容47和第二阻抗元件48；第三电感41的一端与第三接入点电连接，另一端与第四电容46的第一端电连接；第二电容44的一端与第三接入点电连接，另一端与第四电容46的第一端电连接；第三电容45的一端与第四电容46的第一端电连接，另一端与第四电感42的第一端电连接，第四电感42的第二端接地；第四电容46的第二端与第五电容47的第一端电连接，第五电容47的第二端与第二阻抗元件48的第一端电连接，第二阻抗元件48的第二端与第二馈源22电连接；第五电感43的一端与第五电容47的第一端电连接，另一端接地。

本实施方式中，第二匹配电路40可以包括第三电感41和第二电容44组成的低阻高通滤波电路，用于阻断低频，以改善第二天线和第三天线在GPS-L5的隔离度；还可以包括第四电感42和第三电容45组成的陷波电路，用于在B40/B41形成陷波特性，以改善第一天线和第二天线之间在B40/B41处的隔离度，提升第一天线的高频性能；还可以包括第五电感43、第四电容46和第五电容47组成的高通网络电路，用于滤除中频频段，以改善第一天线和第二天线在中频频段(1710MHz～2170MHz)的隔离度，提升第一天线的中频性能。

需要说明的是，第二匹配网络40的三组滤波电路对第二天线本身就具有调节匹配作用；而且，通过合理设计三个滤波电路，基本可以匹配出N77/78/79。其中，还可以通过额外的匹配器件对天线的覆盖频段进行微调，优化天线的性能。其中，第二天线的频段示意图如图6所示。

可选的，如图7所示，第三匹配网络50包括第六电容51、第七电容52、第六电感53、第七电感54和第三阻抗元件55；第六电容51的一端与第四接入点电连接，另一端与第六电感53的第一端电连接，第六电感53的第二端接地；第七电容52的一端与第四接入点电连接，另一端接地；第七电感54的一端与第四接入点电连接，另一端与第三阻抗元件55的第一端电连接，第三阻抗元件55的第二端与第三馈源23电连接。

本实施方式中，第三匹配网络50可以包括第六电容51和第六电感53组成的滤波电路，此滤波电路对于N78相当于短路，主要是为了给第二天线的N78形成下地回路，使得第二天线能够激发出谐振N78；还可以包括第七电容52和第七电感54组成的低通高阻滤波电路，且第七电感54为大电感，主要用于GPS-L15的匹配，以及阻断高频，改善第三天线和第一天线及第二天线之间的高频隔离度。其中，第三天线的频段示意图如图8所示。

可选的，还包括第四馈源和第四匹配网络，其中，第一金属臂11上设置有第五接入点，第四馈源通过第四匹配网络与第五接入点电连接；或者，第二金属臂12上设置有第六接入点，第四馈源通过第四匹配网络与第六接入点电连接。

本实施方式中，还可以通过增加馈源和匹配网络，以使天线结构能够覆盖更宽的频段，进一步提升天线的覆盖范围，提升单个缝隙所能提供的频段覆盖范围的覆盖能力。

其中，第一阻抗元件31、第二阻抗元件48、第三阻抗元件55为普通的阻抗元件，比如电容、电感或者电容电感的组合。

采用本申请提供的天线结构，使得第一馈源21、第二馈源22和第三馈源23可以分别控制天线结构处于不同的工作频段，以增加天线的频段覆盖范围；且可以在保证天线的频段覆盖范围的基础上，有效降低天线缝隙的数量，并降低天线的制作成本。

本申请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 (9)

1.一种天线结构，其特征在于，包括：第一金属臂、第二金属臂、第一馈源、第二馈源、第三馈源、第一匹配网络、第二匹配网络、第三匹配网络和调谐开关，所述第一金属臂和所述第二金属臂之间设有缝隙，且所述第一金属臂和所述第二金属臂耦合连接，所述第一金属臂的远离所述缝隙的一端接地，所述第一金属臂上设有位于所述缝隙和其接地端之间的第一接入点和第二接入点，且所述第二接入点位于所述缝隙和所述第一接入点之间；所述第二金属臂的远离所述缝隙的一端接地，所述第二金属臂上设有位于所述缝隙和其接地端之间的第三接入点和第四接入点，且所述第三接入点位于所述缝隙和所述第四接入点之间；

所述第一馈源通过所述第一匹配网络与所述第一接入点电连接；

所述调谐开关的一端与所述第二接入点电连接，另一端接地，所述调谐开关用于切换中高频的各个频段；

所述第二馈源通过所述第二匹配网络与所述第三接入点电连接；

所述第三馈源通过所述第三匹配网络与所述第四接入点电连接；

在所述第一馈源、所述第二馈源和所述第三馈源的分别作用下，所述天线结构工作于不同的工作频段；

所述调谐开关包括第八电感、第九电感和单刀双掷开关，所述第八电感的一端与所述第二接入点电连接，另一端通过所述单刀双掷开关接地；所述第九电感的一端与所述第二接入点电连接，另一端通过所述单刀双掷开关接地；

其中，所述第八电感的电感量大于所述第九电感的电感量。

2.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述第一匹配网络包括滤波电路和第一阻抗元件；

所述滤波电路的一端与所述第一接入点电连接，另一端接地；

所述第一阻抗元件的一端与所述第一接入点电连接，另一端与所述第一馈源电连接；

所述滤波电路包括第一电容、第一电感和第二电感，所述第一电容的一端与所述第一接入点电连接，另一端与所述第二电感的第一端电连接，所述第一电感的一端与所述第一接入点电连接，另一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接地。

3.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述第二匹配网络包括第三电感、第四电感、第五电感、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容和第二阻抗元件；

所述第三电感的一端与所述第三接入点电连接，另一端与所述第四电容的第一端电连接；

所述第二电容的一端与所述第三接入点电连接，另一端与所述第四电容的第一端电连接；

所述第三电容的一端与所述第四电容的第一端电连接，另一端与所述第四电感的第一端电连接，所述第四电感的第二端接地；

所述第四电容的第二端与所述第五电容的第一端电连接，所述第五电容的第二端与所述第二阻抗元件的第一端电连接，所述第二阻抗元件的第二端与所述第二馈源电连接；

所述第五电感的一端与所述第五电容的第一端电连接，另一端接地。

4.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，第三匹配网络包括第六电容、第七电容、第六电感、第七电感和第三阻抗元件；

所述第六电容的一端与所述第四接入点电连接，另一端与所述第六电感的第一端电连接，所述第六电感的第二端接地；

所述第七电容的一端与所述第四接入点电连接，另一端接地；

所述第七电感的一端与所述第四接入点电连接，另一端与所述第三阻抗元件的第一端电连接，所述第三阻抗元件的第二端与所述第三馈源电连接。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的天线结构，其特征在于，

所述调谐开关处于开路状态时，在所述第一馈源的作用下，所述第一金属臂用于激发B3；

所述调谐开关处于直通状态时，在所述第一馈源的作用下，所述第一金属臂用于激发B41。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的天线结构，其特征在于，

所述第二金属臂的位于所述缝隙和所述第三接入点之间的部分形成第一辐射段，在所述第二馈源的作用下，所述第一辐射段用于激发N79；

所述第二金属臂的位于所述缝隙和所述第四接入点之间的部分形成第二辐射段，在所述第二馈源的作用下，所述第二辐射段用于激发N78。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的天线结构，其特征在于，

在所述第三馈源的作用下，所述第二金属臂用于激发GPS-L5。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的天线结构，其特征在于，还包括第四馈源和第四匹配网络，其中，

所述第一金属臂上设置有第五接入点，所述第四馈源通过所述第四匹配网络与所述第五接入点电连接；或者，

所述第二金属臂上设置有第六接入点，所述第四馈源通过所述第四匹配网络与所述第六接入点电连接。

9.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述的天线结构。