CN112467337A - 天线组件和终端 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种天线组件和终端。本公开的天线组件，应用于终端，所述终端包括壳体，所述天线组件包括第一缝隙天线，所述第一缝隙天线包括第一缝隙，所述第一缝隙设置于所述壳体，并且配置为将所述终端的声音传送至所述终端的外部。本公开的天线组件利用了终端的现有结构设置天线，能够降低在终端上设置天线的成本，降低了在终端上设置天线的工艺难度。

Description

天线组件和终端

技术领域

本公开涉及通讯技术领域，尤其涉及一种天线组件和终端。

背景技术

随着无线通信技术的快速发展，电子产品中越来越多的功能需要通过在电子产品内部设置天线来完成。目前，电子产品中的天线通常采用传统内置方式，这样的设置不仅成本高昂、结构复杂、占用空间，而且天线效率和带宽都不理想。

在一些电子产品中，通过在电子产品的框架上开槽形成缝隙天线以增加天线数量。但是，在框架上开槽会降低框架的牢固性，对电子产品的质量有所影响。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种天线组件和终端。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种天线组件，应用于终端，所述终端包括壳体，所述天线组件包括第一缝隙天线，所述第一缝隙天线包括第一缝隙，所述第一缝隙设置于所述壳体，并且配置为将所述终端的声音传送至所述终端的外部。

在一实施例中，所述第一缝隙周围为金属。

在一实施例中，所述第一缝隙天线还包括第一馈电点；所述第一馈电点设置于靠近所述第一缝隙的中间。

在一实施例中，所述第一缝隙的长度为所述第一缝隙天线波长的一半。

在一实施例中，所述第一缝隙沿所述终端的宽度方向延伸。

在一实施例中，所述第一缝隙天线为同轴线馈电。

在一实施例中，所述第一缝隙天线为微带线馈电。

在一实施例中，所述第一缝隙天线为超宽带天线。

在一实施例中，所述天线组件还包括第二缝隙天线；所述第二缝隙天线包括第二缝隙，所述第二缝隙设置于所述壳体。

在一实施例中，所述壳体包括沿所述终端的厚度方向设置的第一面；所述第一面沿所述终端宽度方向延伸；

所述第一缝隙和所述第二缝隙沿垂直于所述第一面的延伸方向的中心线对称设置。

在一实施例中，所述第一缝隙的宽度大于等于0.5mm，并且小于等于5mm。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种终端，所述终端包括如权利要求1至11中任意一项所述的天线组件。

在一实施例中，所述壳体为所述终端的中框或者后壳中的一种。

在一实施例中，所述壳体为金属。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本公开利用终端壳体上现有的将终端的声音传送至终端外部的出音孔，并将出音孔配置为缝隙天线的缝隙。本公开利用了终端的现有结构设置天线，能够降低在终端上设置天线的成本，降低了在终端上设置天线的工艺难度。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种天线组件的结构示意图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种终端的结构示意图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种第一缝隙天线的结构示意图。

图4是根据另一示例性实施例示出的一种天线组件的结构示意图。

图5是根据一示例性实施例示出的一种第二缝隙天线的结构示意图。

图6是相关技术中的一种终端的出音孔的结构示意图。

图7为根据一示例性实施例示出的一种金属中框手机模型的超宽带天线的S11参数测试图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

随着无线通信技术的发展，电子设备如终端的功能也逐渐多样化，并且越来越多的功能需要利用天线接收或者发送信号。在一些相关技术中，终端常采用金属边框，金属边框具有强度高、抗拉抗压能力好的优点。金属边框不仅能够用于保护终端的内部结构，还可以在终端上设置一些功能部件，例如可以通过在边框上缝隙天线。但是当缝隙天线设置的数量过多则会影响边框的强度，降低终端的质量。如风险天线设置的较少则不能满足终端的功能设置，降低用户的使用体验。

为了增加终端的天线覆盖频段，也可以通过在终端的内部设置天线，但是终端的内部结构有限，并且在终端内部设置天线的工艺难度较高，需要复杂的元件与线路的配合，导致制作成本高昂。在一些技术方案中，还可以通过增加调谐器或者在射频前端通过封装技术来达到，但这些方法都导致研发成本增加，难以迅速实现，并且，通过调谐器增加谐振的方法还会导致天线整体需求频段的辐射效率降低。

为解决上述问题，本公开实施例提供一种天线组件，本公开的天线组件能够在满足终端的天线需求的情况下，降低终端天线的生产成本。图1是根据一示例性实施例示出的一种天线组件的结构示意图，图2是根据一示例性实施例示出的一种终端的结构示意图。

如图1和图2所示，本公开的天线组件应用于终端10，终端10包括壳体200，天线组件包括第一缝隙天线110，第一缝隙天线110包括第一缝隙111，第一缝隙111设置于壳体200，并且配置为将终端10的声音传送至终端10的外部。

在本公开实施例中，第一缝隙111配置为将终端10的声音传送至终端10的外部。终端10包括但不限于手机、平板、智能穿戴设备和医用设备等，本实施例所示例的终端10为手机。一般地，终端具有影音功能或者通信功能，为了满足这两种功能通常在终端上设置有出音孔，即一个能够将终端的声音传递至终端外部的通道。

终端的壳体通常为终端的最外侧，为了使声音传递至终端外部在终端的壳体上设置开口。即本公开中的第一缝隙111可以认为是终端10的壳体200上用于使终端10内部的声音传递至外部的开口，通常称为出音口。

图3是根据一示例性实施例示出的一种第一缝隙天线的结构示意图，如图3所示，在本公开示例性实施例中，第一缝隙天线110还包括第一馈电点112，第一馈电点112可以设置于靠近第一缝隙111的中间。第一馈电点112可以设置于靠近第一缝隙111的中间，即宽第一馈电点112设置在第一缝隙111的中心位置附近即可，不严格要求设置在第一缝隙111的正中心位置。将第一馈电点112设置在第一缝隙111的中间位置，即在第一缝隙111的中间馈电，能够使得第一缝隙天线110等效为与其等长的磁对称振子天线。

在本公开中，第一馈电点112设置于第一缝隙111的第一边，第一接地点113可以设置在于第一边相对的第二边上。在一些实施例中，第一接地点113可以与第一馈电点112相对设置。

需要说明的是，在本公开中，第一馈电点112也可以设置于第一缝隙111的其他位置，第一接地点113也可以设置在其他位置，本公开不作具体限制，只要能够达到目的即可。

在本公开示例性实施例中，第一缝隙111的长度L1为第一缝隙天线110波长的一半。第一缝隙天线110的波长由第一缝隙天线110的设置频段决定，例如第一缝隙天线110可以使5G天线，则第一缝隙天线110的频段则为5G天线的频段范围设置，由此可以确定第一缝隙111的长度L1。需要说明的是第一缝隙天线110也可以是其他天线，例如超宽带天线。

在本公开中，第一缝隙111的宽度一般设置为远小于第一缝隙111的长度。由于本公开中，第一缝隙111还需被配置为出音孔，则第一缝隙111的宽度还需综合考虑满足传递声音设置。在本公开中，第一缝隙111的宽度可以设置为大于等于0.5mm，并且小于等于5mm。这样的宽度设置，能够使得第一缝隙111满足缝隙天线的构造要求的同时，还能够具备良好的传输声音的功能。

在本公开示例性实施例中，第一缝隙天线110为同轴线馈电。同轴线是由两根同轴的圆柱导体构成的导行系统，内外导体之间填充空气或高频介质的一种宽频带微波传输线。同轴线中导波的主模是TEM波(Transverse Electromagnetic Wave，横电磁波)，可以同时传输横磁波和横电波。

TEM波的截止频率为零，对应截止波长趋向于无穷大，其工作频带比双线传输线宽，可从直流段一直应用到毫米波波段。同轴线外导体接地，电磁场被限定在内外导体之间，所以同轴线基本没有辐射损耗，几乎不受外界信号干扰。同轴线结构上属于双导体传输线，在其横截面上能够建立类似静态场的电磁场分布。

如前所述，本公开的第一缝隙天线110采用同轴线馈电，可以实现增大天线的工作波段，广泛应用于宽频带馈线和元器件的设计中。例如，可以应用于5G天线，能够适用于当前市场中对于5G手机的工作波段要求。超宽带天线可以当传输信号的波长远大于传输线长度，在传输线上各点的电流(或电压)的大小和相位可近似相同，此时无须考虑分布参数效应。

在本公开示例性实施例中，第一缝隙天线110可以为微带线馈电。微带线是由支在介质基片上的单一导体带构成的微波传输线。适合制作微波集成电路的平面结构传输线。与金属波导相比，其体积小、重量轻、使用频带宽、可靠性高和制造成本低。本公开的微带线可以用薄膜工艺制造。

在本公开示例性实施例中，第一缝隙天线110可以为超宽带天线。当前越来越多的电子设备可以实现无限操作，一般地采用蓝牙通信实现对家用电器等电子设备的操作。但是，随着家庭空间的增大，以及需要连接的家用电器的数量越来越多，通过蓝牙通信实现无限操作的难度越来越多，出现了连接不稳定、不精确、或者指令输送错误等多种问题。超宽带天线(UWB，Ultra Wide Band，UWB)天线通过对具有很陡上升和下降时间的冲激脉冲进行直接调制，使信号具有GHz量级的带宽。

超宽带天线技术是一种无线载波通信技术，不采用正弦载波，而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围很宽。根据美国FCC的定义，超宽带天线的信号带宽(-10dB功率谱密度)至少约500MHz。UWB技术能够提供十分精确的定位精度，且具有功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低等优点，可以被应用于室内静止或者移动物体及人的定位跟踪与导航，其定位精度为厘米级。与蓝牙相比，超宽带天线更加适用于室内空间的电子设备的无线操作。

在本公开示例性实施例中，壳体200可以设置为包括沿终端的厚度方向设置的第一面201，由于终端10一般为面板状，则第一面201可以认为是终端10的高度方向的外壳。

第一面201还可以设置为沿终端10的宽度方向延伸，当终端10时，一般为长方形的面板状，即可以认为第一面201是终端在宽度方向上的一面外壳。需要说明的是，本公开不限于此，当终端10为正方形或其他形状的面板状时，第一面201可以为任意一面外壳。

在本公开示例性实施例中，第一缝隙111可以设置为沿终端10的宽度方向延伸。如前所述，若第一面201为终端10在厚度方向，并沿终端10的宽度方向设置的外壳时，第一面201可以是矩形，第一缝隙111可以设置为平行于该矩形的长边。

在本公开中，如前所述，第一缝隙111也可以设置为沿终端10的厚度方向延伸，即第一缝隙111可以设置为垂直于该矩形的长边。

在本公开示例性实施例中，第一缝隙111沿终端10的宽度方向延伸，即第一缝隙111的长度与终端10的壳体200的第一面201的长度相平行。需要说明的是，本公开不限于此，在一些实施例中，第一缝隙也可以垂直于第一面的长度设置，只要能够达到缝隙天线的功能并同时具备出音孔的功能即可。

在本公开示例性实施例中，以手机为例，手机可以包括有中框和后壳，中框设置于手机的显示屏与后壳之间，用于连接显示屏与手机内部的电路板等电子元件。后壳一般为手机的电池后盖，覆盖于手机的电池，同时用于保护手机的内部结构。

本公开中的壳体200可以为终端10的中框，也可以为终端10的后壳。在一些实施例中，终端10内部发出声音的电子元件传递声音的一面设置为在终端的厚度方向上，则第一缝隙111开口于终端的厚度方向上。这样的设置中，壳体200可以为终端10的中框。

需要说明的是，本公开不限于此，在一些实施例中，后壳也可以包括设置于终端的厚度方向上的外壳，此时的壳体200也可以为后壳。

在一些可能的实施例中，终端10内部发出声音的电子元件传递声音的一面也可以设置于终端10的背面，即声音朝向终端10的背面播散，此时壳体200为后壳。需要说明的是，本公开的背面是相对终端的显示面而言，以终端的显示画面的显示屏为正面，则终端上与显示屏相背的一面为背面。

在本公开示例性实施例中，第一缝隙111周围为金属，即第一缝隙111由金属包围形成。在壳体200的制作工艺中，第一缝隙111可以通过在完整的一面壳体200上开槽形成，也可以通过根据模具制成。

在本公开中，当通过在完整的一面壳体200上开槽形成第一缝隙111时，即可以将壳体200上用于设置第一缝隙111的部位设置为金属，然后在这一部分金属区域上开槽形成第一缝隙111.

在本公开中，当通过模具制成设置有第一缝隙111的壳体200时，可以在设置第一缝隙111周围的位置采用金属材料。由于第一缝隙111不仅用于使声音传出，还需配置形成为缝隙天线，根据缝隙天线的构造要求，第一缝隙111通常需要由金属构成。

需要说明的是，在本公开中，第一缝隙111周围设置金属的范围根据第一缝隙天线110的需求具体的设置，本公开不做特殊限制。具体地，可以通过软件测试，确定最佳的范围。

在一些实施例中，也可以将壳体200整个设置为金属材质，金属材质的外壳由于其强度高，硬度大，并且具备良好的设计感，在终端技术领域特别是中高端终端设备的应用越来越常见。在金属材质的壳体200上设置第一缝隙111，不仅简化了工艺还能够满足缝隙天线的构造要求。

在本公开示例性实施例中，天线组件还可以包括第二缝隙天线120。图4是根据另一示例性实施例示出的一种天线组件的结构示意图，图5是根据一示例性实施例示出的一种第二缝隙天线的结构示意图。如图4和图5所示，第二缝隙天线120可以包括第二缝隙121，第二缝隙121设置于壳体200。第二缝隙121可以与第一缝隙111设置于壳体200的同一面上，例如第一面，也可以与第一缝隙111设置于不同的表面。

在本公开中，当第一缝隙111同时还配置为使终端10内部的声音传送至终端10外部，即第一缝隙111同时具备出音孔的作用时，第一缝隙111设置于终端10的底部的一侧。一般地，由于出音孔通常只有一个，因此底部一侧出音孔为真，另一侧为了装饰或者美观的作用还设置有装饰性假孔。将假孔设置为缝隙天线，这样可以为终端10提供更多的天线。

在本公开中，在本公开示例性实施例中，第二缝隙天线120还包括第二馈电点122，第二馈电点122可以设置于靠近第二缝隙121的中间。第二馈电点122可以设置于靠近第二缝隙121的中间，即第二馈电点122设置在第二缝隙121的中心位置附近即可，不严格要求设置在第二缝隙121的正中心位置。

将第二馈电点122设置在第二缝隙121的中间位置，即在第二缝隙121的中间馈电，能够使得第二缝隙天线120等效为与其等长的磁对称振子天线。

在本公开中，第二馈电点122设置于第二缝隙121的第三边，第二接地点123可以设置在于第三边相对的第四边上。在一些实施例中，第二接地点123可以与第二馈电点122相对设置。

需要说明的是，在本公开中，第二馈电点122也可以设置于第二缝隙121的其他位置，第一接地点113也可以设置在其他位置，本公开不作具体限制，只要能够达到目的即可。在本公开示例性实施例中，第二缝隙121的长度L2为第二缝隙天线120波长的一半。

根据上述实施例，本公开的天线组件能够在满足终端的天线设计的同时还可以被配置为终端的出音孔，即可以利用出音孔这一现有结构设置缝隙天线，满足终端对于天线频段的需求。

图6是相关技术中的一种终端的出音孔的结构示意图，如图6所示，相关技术中，终端的外壳20上设置有多个出音孔30，用于将终端内部的声音传递至终端外部。出音孔30一般为圆形，并且多个圆形出音孔30排列为一横排。

根据上述实施例，本公开可以在终端上设置出音孔的位置设置缝隙，即可以利用直排出音孔代替现有的圆形的排成一列的出音孔。这样的设置使得本公开能够利用终端壳体上现有的出音孔的开槽位置，将出音孔配置为缝隙天线。

这样可以在提供终端所需的天线数量的同时，还能避免在终端壳体上增加多余的缝隙，保障了终端壳体的强度。并且，相较于在终端的内部设置天线，在终端壳体上设置缝隙天线的工艺难度较低，工艺制造过程简单，有利于产品的批量化生产。

在本公开示例性实施例中，壳体包括沿终端的厚度方向设置的第一面201，第一面201沿终端10宽度方向延伸。第一缝隙111和第二缝隙121沿垂直于第一面201的延伸方向的中心线对称设置。即第一缝隙天线110和第二缝隙天线120沿垂直于第一面的延伸方向的中心线对称设置。

以手机为例，终端上还具有用于连接数据线的接口300，例如可以是USB接口。一般地，接口300位于手机出音孔所在边框的中间，如图2和图4所示，第一缝隙天线110和第二缝隙天线120可以对称分布在接口300的两侧。

在本公开示例性实施例中，天线组件10可以包括多个缝隙天线。例如可以在终端的壳体上设置多个缝隙，已形成缝隙天线。具体的数量可以根据终端的相应需要设置，本公开不做具体限定。

根据上述实施例的技术特征，在一实施例中，以手机为例，壳体200为手机的金属中框，该金属中框的长宽高分别为140mm、75mm、9mm。在该实施例中，在手机底部的金属中框上设置两条缝隙，并将其中至少一条缝隙配置为手机的出音孔。分别在两条缝隙的中间位置设置馈电点和接地点，并通过同轴线馈电。

一般地，超宽带天线有三个频段分组，分别是1GHz以下、3～5GHz以及6GHz以上。6GHz以下是移动通信系统的黄金频段，2/3/4/5G移动通信都工作在这个频段，为了避免干扰，本实施例采用6GHz以上频段，即选择信道9(CH9，中心频率7987.2MHz)，另外，考虑到市面上已有的部分使用超宽带天线的产品采用DW1000(Decawave1000)芯片，最高仅支持到信号5(CH5，中心频率6489.6MHz)，因此本实施例最终选择覆盖CH5和CH9两个信道。

在本实施例中，由于超宽带天线的CH5频率的半波长约为23mm，则将缝隙天线的长度设置为23mm，另外考虑到缝隙还需配置为出音孔，将缝隙的宽度设置为约1mm。经过测试，图7为根据一示例性实施例示出的一种金属中框手机模型的超宽带天线的S11参数测试图，如图7所示，本实施例能够覆盖CH5和CH9两个信道，并且满足500MHz带宽要求，还具有带宽余量，可以抵消天线频偏造成的影响。

基于相同的构思，本公开还提供一种终端，本公开的终端包括如前述实施例中任意一项的天线组件。本公开的终端可以利用终端的出音孔出的位置设置缝隙天线，在满足终端天线数量的同时，避免对终端的强度造成损失。本公开的终端的天线组件的制造工艺简单，制作成本减小，有利于批量化生产。

在本公开示例性实施例中，终端具有壳体，此处的壳体可以为终端的中框或者后壳中的一种。该壳体可以为金属壳体。

可以理解的是，本公开实施例提供的天线组件为了实现上述功能，其包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。结合本公开实施例中所公开的各示例的单元及算法步骤，本公开实施例能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同的方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本公开实施例的技术方案的范围。

可以理解的是，本公开中“多个”是指两个或两个以上，其它量词与之类似。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

进一步可以理解的是，术语“第一”、“第二”等用于描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开，并不表示特定的顺序或者重要程度。实际上，“第一”、“第二”等表述完全可以互换使用。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。

进一步可以理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。

进一步可以理解的是，除非有特殊说明，“连接”包括两者之间不存在其他构件的直接连接，也包括两者之间存在其他元件的间接连接。

进一步可以理解的是，本公开实施例中尽管在附图中以特定的顺序描述操作，但是不应将其理解为要求按照所示的特定顺序或是串行顺序来执行这些操作，或是要求执行全部所示的操作以得到期望的结果。在特定环境中，多任务和并行处理可能是有利的。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的构思后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (14)

1.一种天线组件，其特征在于，应用于终端，所述终端包括壳体，所述天线组件包括第一缝隙天线，所述第一缝隙天线包括第一缝隙，所述第一缝隙设置于所述壳体，并且配置为将所述终端的声音传送至所述终端的外部。

2.根据权利要求1所述的天线组件，其特征在于，

所述第一缝隙周围为金属。

3.根据权利要求1所述的天线组件，其特征在于，

所述第一缝隙天线还包括第一馈电点；

所述第一馈电点设置于靠近所述第一缝隙的中间。

4.根据权利要求1所述的天线组件，其特征在于，

所述第一缝隙的长度为所述第一缝隙天线波长的一半。

5.根据权利要求1所述的天线组件，其特征在于，

所述第一缝隙沿所述终端的宽度方向延伸。

6.根据权利要求1所述的天线组件，其特征在于，

所述第一缝隙天线为同轴线馈电。

7.根据权利要求1所述的天线组件，其特征在于，

所述第一缝隙天线为微带线馈电。

8.根据权利要求1所述的天线组件，其特征在于，

所述第一缝隙天线为超宽带天线。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的天线组件，其特征在于，

所述天线组件还包括第二缝隙天线；

所述第二缝隙天线包括第二缝隙，所述第二缝隙设置于所述壳体。

10.根据权利要求9所述的天线组件，其特征在于，

所述壳体包括沿所述终端的厚度方向设置的第一面；

所述第一面沿所述终端宽度方向延伸；

所述第一缝隙和所述第二缝隙沿垂直于所述第一面的延伸方向的中心线对称设置。

11.根据权利要求1所述的天线组件，其特征在于，

所述第一缝隙的宽度大于等于0.5mm，并且小于等于5mm。

12.一种终端，其特征在于，所述终端包括如权利要求1至11中任意一项所述的天线组件。

13.根据权利要求12所述的终端，其特征在于，

所述壳体为所述终端的中框或者后壳中的一种。

14.根据权利要求12所述的终端，其特征在于，

所述壳体为金属。

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