CN112531321B - 天线组件及移动终端 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种天线组件及移动终端。所述天线组件包括金属边框、匹配电路、天线走线和调谐模块;所述金属边框上设有馈点,所述匹配电路与所述金属边框上的所述馈点连接;所述天线走线的一端与所述馈点相连,所述天线走线的另一端与所述调谐模块连接;在调谐模块与匹配电路之间设置天线走线,天线走线与金属边框实现分流,等效于缩短了电流在调谐模块与馈点之间的流通距离,从而改善调谐范围与带宽宽度,与此同时,天线走线和调谐模块的连接等效于在馈点处加入一个阻抗可调的并联电路,起到了阻抗调谐的作用,从而减少了天线回波损耗,在保障了电路的传输效率的同时还可改善天线的谐振频率范围。
Description
技术领域
本申请涉及通信技术领域,尤其涉及一种天线组件及移动终端。
背景技术
在移动通信领域中,作为无线信号发射和接收链路重要的一环,天线性能的好坏对一款移动通讯设备的通信能力起着至关重要的作用。金属边框和全面屏的组合配置已成为现今移动通讯设备的一大趋势,而且现代通讯设备除了需要具备尺寸小、集成度高和可移动的特性外,为了让产品的外形更加美观,还对产品的工业设计有了更高的要求,因此,采用内置天线是最符合无线应用设计潮流的。然而,正是由于通讯设备尺寸小、集成度高的特性,造成了天线安装的空间范围狭小、天线所要求的净空区域不足的情况,导致天线容易被周边电路干扰,再加上目前市面上支持5G技术的通讯设备还兼容了2/3/4G功能,使得通讯设备内部留给天线的可用空间越来越少,这也导致天线能够支持的频段以及带宽非常有限。
发明内容
本申请实施例提供一种天线组件及移动终端,能支持更多频段和更宽的带宽。
本申请实施例提供了一种天线组件,其特征在于,包括金属边框、匹配电路、天线走线和调谐模块;
所述金属边框上设有馈点,所述匹配电路与所述金属边框上的所述馈点连接;
所述天线走线的一端与所述馈点相连,所述天线走线的另一端与所述调谐模块连接。
在本申请一些实施例中,所述天线走线与所述金属边框之间间隔预设距离。
在本申请一些实施例中,所述天线组件还包括走线支撑物;
所述天线走线设置在所述走线支撑物上。
在本申请一些实施例中,所述天线走线为LDS天线或者FPC天线;
所述走线支撑物为天线支架或印刷电路板。
在本申请一些实施例中,所述调谐模块还与所述金属边框连接。
在本申请一些实施例中,所述金属边框上还设置有接地点;
所述调谐模块与所述金属边框的连接点位于所述接地点和所述馈点之间。
在本申请一些实施例中,所述金属边框包括第一金属边框、第二金属边框、第三金属边框;
所述第一金属边框的一端与所述第二金属边框连接;
所述第一金属边框的另一端与所述第三金属边框连接;
所述馈点设于所述第一金属边框上靠近所述第二金属边框的位置处;
所述接地点设于所述第一金属边框上靠近所述第三金属边框的位置处。
在本申请一些实施例中,所述调谐模块包括切换开关和RLC电路;
所述RLC电路包括多个分路;
所述切换开关的不动端与所述天线走线连接;
所述切换开关的多个动端与所述多个分路的一端一一对应连接,所述多个分路的另一端接地。
本申请实施例还提供了一种移动终端,包括上述天线组件。
在本申请一些实施例中,所述移动终端包括中框;
所述天线组件的金属边框上的接地点与所述中框连接。
本申请提供的天线组件及移动终端,能够在金属边框上设置馈点,匹配电路与金属边框上的馈点连接,天线走线的一端与馈点相连,天线走线的另一端与调谐模块连接;通过在调谐模块与匹配电路之间设置天线走线,使天线走线与金属边框实现分流,等效于缩短了电流在调谐模块与馈点之间的流通距离,从而改善天线调谐范围与带宽宽度,与此同时,天线走线和调谐模块的连接等效于在馈点处加入一个阻抗可调的并联电路,起到了阻抗调谐的作用,从而减少了天线回波损耗,在保障了电路的传输效率的同时还可改善天线的谐振频率范围。
附图说明
图1为本申请实施例提供的天线组件的结构示意图;
图2为本申请实施例提供的天线组件的另一结构示意图;
图3为本申请实施例提供的天线组件的又一结构示意图;
图4为本申请实施例提供的天线组件的天线效率图;
图5为本申请实施例提供的移动终端的结构示意图。
具体实施方式
这里所公开的具体结构和功能细节仅仅是代表性的,并且是用于描述本申请的示例性实施例的目的。但是本申请可以通过许多替换形式来具体实现,并且不应当被解释成仅仅受限于这里所阐述的实施例。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“横向”、“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申请和简化描述,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,因此不能理解为对本申请的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。另外,术语“包括”及其任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
这里所使用的术语仅仅是为了描述具体实施例而不意图限制示例性实施例。除非上下文明确地另有所指,否则这里所使用的单数形式“一个”、“一项”还意图包括复数。还应当理解的是,这里所使用的术语“包括”和/或“包含”规定所陈述的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在,而不排除存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。
下面结合附图和实施例对本申请作进一步说明。
如图1所示,图1是本申请实施例提供的天线组件的结构示意图,包括金属边框1、匹配电路2、天线走线3和调谐模块4,所述金属边框1上设有馈点5,所述匹配电路2与所述金属边框1上的所述馈点5连接,所述天线走线3的一端与所述馈点5相连,所述天线走线3的另一端与所述调谐模块4连接。
所述金属边框1上还设置有接地点6;接地点6和馈点5可以分别靠近金属边框1的两端设置,所述调谐模块4设置在所述接地点6和所述馈点5之间。其中,天线在金属边框1和接地点6之间产生谐振。
通过在调谐模块4与匹配电路2之间设置天线走线3,使天线走线3与金属边框1实现分流,等效于缩短了电流在调谐模块4与馈点5之间的流通距离,从而改善天线调谐范围与带宽宽度,与此同时,天线走线3和调谐模块4的连接等效于在馈点5处加入一个阻抗可调的并联电路,起到了阻抗调谐的作用,从而减少了天线回波损耗,在保障了电路的传输效率的同时还可改善天线的谐振频率范围。
如图2所示,图2是本申请提供的天线组件的另一实施例的结构示意图,所述金属边框1包括第一金属边框11、第二金属边框12和第三金属边框13。
具体地,所述第一金属边框11的一端与所述第二金属边框12连接,所述第一金属边框11的另一端与所述第三金属边框13连接。
例如,图2中金属边框1的连接位置为:第一金属边框11的所处位置分别与第二金属边框12、第三金属边框13垂直,且第一金属边框11、第二金属边框12与第三金属边框13位于同一平面,第二金属边框12与第三金属边框13位于第一金属边框11的同一侧,在此需要指出的是具体实施方式中应不仅限于该种位置连接形式。当天线组件应用于移动终端时,金属边框1是指移动终端的金属边框,将纯金属边框或者模内注塑金属边框中的顶部金属边框作为所述金属边框1。
进一步地,为保证天线组件的工作效率,所述第一金属边框11、所述第二金属边框12和所述第三金属边框13的长度优选范围为30-100mm。
其中,天线走线3与第一金属边框11之间间隔预设距离,天线走线3的位置与第一金属边框11的位置可以为平行设置或者倾斜设置,当天线走线3的位置与第一金属边框的位置为倾斜设置时,两者之间最短的距离和最长的距离均需在预设距离范围内;当天线走线3与第一金属边框11之间间隔距离小于1mm时,天线走线3与第一金属边框11之间会由于距离过近造成信号干扰,从而影响天线组件的工作效率;而当天线走线3与第一金属边框11之间间隔距离大于20mm时,天线走线3与通讯设备内部其他器件距离过近,容易造成其他器件的摆放空间受限,甚至造成信号干扰,经过测试,得出天线走线3与第一金属边框11之间的预设距离的最优范围为1-20mm。
进一步地,如图2所示,所述天线组件还包括走线支撑物7,所述天线走线3设置在所述走线支撑物7上。
其中,天线走线3可以是LDS(Laser-Direct-structuring,激光直接成型技术)天线或者FPC(Flexible-Printed-circuit,柔性印刷电路)天线,走线支撑物7可以是天线支架或者印刷电路板;可通过激光直接成型技术将LDS天线镭射于天线支架上,或将FPC天线固定在天线支架上;当所选走线支撑物7为印刷电路板时,为防止印刷电路板对天线走线产生信号干扰,天线走线3应当设置在印刷电路板上的净空区域内。
进一步地,如图2所示,所述调谐模块4包括切换开关41和RLC电路42。
具体地,所述RLC电路42包括多个分路43,所述切换开关41的不动端与所述天线走线3的一端连接;所述切换开关41的多个动端与所述多个分路43的一端一一对应连接,所述多个分路43的另一端接地。
其中,RLC电路42的多个分路上设有若干电阻、电感、电容,每条分路的阻值、电感值和/或电容值均不同,可根据实际的工作需求将切换开关41连接到不同的分路,从而改变接入电路的参数,进而实现改变天线谐振频率的效果。例如图2所示,每个分路43包括电感,且多个分路43中电感值均不相同。
进一步地,如图2所示,所述第一金属边框11上还设置有接地点6;所述调谐模块4与所述金属边框1中的第一金属边框11连接;所述调谐模块4与所述第一金属边框11的连接点位于所述接地点6和所述馈点5之间,也即将所述调谐模块4设置在所述接地点6和所述馈点5之间,同时,为了防止天线性能受到影响,所述调谐模块4所处位置不能与所述接地点6或者所述匹配电路2过近。
其中,当调谐模块4未与第一金属边框11连接时,第二金属边框12、第一金属边框11和接地点6为产生谐振的路径;而当调谐模块4与第一金属边框11连接后,流经第一金属边框11的大部分电流会流向调谐模块4,即此时第二金属边框12、第一金属边框11和调谐模块4为产生谐振的路径,也即通过孔径调谐改变了谐振的长度;与此同时,调谐模块4与天线走线3的连接等效于在馈点5处加入一个阻抗可调的并联电路,起到了阻抗调谐的作用,即当调谐模块4与第一金属边框11连接时,孔径调谐与阻抗调谐共同作用,进一步改善天线的谐振频率范围。
其中,馈点5设于第一金属边框11上靠近第二金属边框12的位置处;接地点6设于第一金属边框11上靠近第三金属边框13的位置处。
进一步地,所述匹配电路2的一端与所述金属边框1上的所述馈点5连接,所述匹配电路2的另一端与电源连接,当天线组件处于工作状态时,所述匹配电路2将电流传输至所述金属边框1,在该传输过程中,所述匹配电路2可以改变电路中的阻抗大小,从而起到拓宽天线带宽的效果。
其中,匹配电路2中设置有第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4,第一电阻R1的一端连接电源,另一端连接第二电阻R2的一端,第二电阻R2的另一端连接天线走线3;第四电阻R4的一端连接第一电阻R1与第二电阻R2之间的连接点,另一端接地;第三电阻R3的一端连接天线走线3,另一端接地。
在现有技术中,通常将调谐模块和匹配电路连接在金属边框的不同位置,两者之间不通过其他天线走线进行连接,很有可能会由于仅通过匹配电路实现阻抗匹配的效果不理想,即造成阻抗不匹配,导致天线工作时产生回波损耗,进而影响信号的传输效率。
其中,回波损耗又称为反射损耗,是电缆链路由于阻抗不匹配所产生的反射,导致信号产生混乱,回波损耗通常是由于电缆长度上特性阻抗的不均匀性引起的,归根到底是由于电缆结构的不均匀性所引起的。由于信号在电缆中的不同地点引起的反射,到达接收端的信号相当于在无线信道传播中的多径效应,从而引起信号的时间扩散和频率选择性衰落,时间扩散导致脉冲展宽,使接收端信号脉冲重叠而无法判决。信号在电缆中的多次反射也导致信号功率的衰减,影响接收端的信噪比,导致误码率的增加,进而还会限制信号的传输速度。
阻抗匹配是电磁波传输电路必须考虑的问题,只有实现了输出阻抗与负载阻抗匹配,才能实现电磁波信号的无反射传输,实现最大功率化利用。如果电磁波传输电路中出现不匹配就会引起严重的反射,这样传输线上将形成驻波,大量的功率浪费在反射功率上,同时,还会由于反射功率过大造成元器件的损坏,使得发射机故障率上升,也使得能量利用率降低,严重时甚至还会导致天线组件无法正常工作。
本申请将所述调谐模块4中的所述切换开关41与所述RLC电路42中的多个分路43连接,等效于在所述馈点5的位置加入了一个阻抗可调的并联电路,起到了阻抗调谐的作用,从而减少了天线回波损耗,在保障了电路的传输功率的同时还可改善天线的谐振频率范围。
进一步地,如图2所示,当所述切换开关41与所述RLC电路42中的多个分路43连接时,所述天线走线3和所述第一金属边框11都接收到电流信号,即所述天线走线3与所述第一金属边框11将电流分为了两路支流,等效于缩短了电流在所述调谐模块4与所述馈点5之间的流通距离,从而提升天线的谐振频率范围。
如图3所示,图3是本申请提供的天线组件的又一实施例的结构示意图,考虑到实际应用情景,本实施例与图2中的实施例的区别点在于:所述调谐模块4不与所述第一金属边框11连接,此时所述调谐模块4与所述天线走线3的连接等效于在馈点处加入一个阻抗可调的并联电路,起到了阻抗调谐的作用,从而改善了天线的谐振频率范围;与此同时,所述调谐模块4所处的位置在预设范围内可进行适度的移动,因此,所述调谐模块4的位置可根据实际情况进行适当地调整,从而可以更大程度地改善通讯设备内其他器件摆放空间的受限范围,避免在实际应用中出现其他器件之间、天线组件与其他器件之间产生相互干扰的情况。
对本申请实施例提供的天线组件进行实际测试,如图4所示,图4为本申请实施例提供的天线组件的天线效率图。
其中,图4中所示的天线效率是指天线辐射出去的功率(即有效地转换电磁波部分的功率)和输入到天线的有功功率之比,单位为分贝(dB)。为了更直观地了解到本实施例产生的技术效果,通过改变与所述切换开关41连接的所述RLC电路中的分路,从而改变接入电路的电感值,并进行了实际测试。
例如,在将所述切换开关41与所述RLC电路42的第一个分路连接时,第一个分路中的电感值为100nH,即调谐模块4接入的电感值为100nH,此时天线产生三个谐振,其中低频效率峰值为-5.5dB,高频效率峰值为-5dB,超高频效率峰值为-6dB。
在将所述切换开关41与所述RLC电路42的第二个分路连接时,第二个分路中的电感值为12nH,即调谐模块4接入的电感值为12nH,此时天线产生三个谐振,其中低频效率峰值为-6dB,高频效率峰值为-4.5dB,超高频效率峰值为-6dB。
在将所述切换开关41与所述RLC电路42的第三个分路连接时,第三个分路中的电感值为6.8nH,即调谐模块4接入的电感值为6.8nH,此时天线产生三个谐振,其中低频效率峰值为-5.2dB,高频效率峰值为-4.5dB,超高频效率峰值为-5dB。
如图4所示,Series1为当接入电感值为100nH时天线产生的三个谐振,Series 2为当接入电感值为12nH时天线产生的三个谐振,Series 3为当接入电感值为6.8nH时天线产生的三个谐振。具体地,如图4所示,每个实施例产生的三个谐振自左到右分别是低频谐振、高频谐振、超高频谐振。
由此可以看出,每种谐振的覆盖范围:
低频频段的频率覆盖范围为600-1200MHz;高频频段的频率覆盖范围为1800-2200MHz;超高频频段的频率覆盖范围为3300-4200MHz。由此可见,本申请实施例提高了各个频段的频率覆盖范围,其中显著提升了低频段的频率覆盖范围(由现有技术能达到的覆盖范围700-1000MHz提升至600-1200MHz)。
本申请提供的天线组件,能够在金属边框上设置馈点,匹配电路与金属边框上的馈点连接,天线走线的一端与馈点相连,天线走线的另一端与调谐模块连接;通过在调谐模块与匹配电路之间设置天线走线,使天线走线与金属边框实现分流,等效于缩短了电流在调谐模块与馈点之间的流通距离,从而改善天线调谐范围与带宽宽度,与此同时,天线走线和调谐模块的连接等效于在馈点处加入一个阻抗可调的并联电路,起到了阻抗调谐的作用,从而减少了天线回波损耗,在保障了电路的传输效率的同时还可改善天线的谐振频率范围。
本申请实施例还提供了一种移动终端,如图5所示,图5为本申请实施例提供的移动终端的结构示意图,所述移动终端80包括上述实施例中的天线组件。具体地,天线组件包括金属边框1、匹配电路2、天线走线3和调谐模块4;所述金属边框1上设有馈点,所述匹配电路2与所述金属边框1上的所述馈点5连接;所述天线走线3的一端与所述馈点5相连,所述天线走线3的另一端与所述调谐模块4连接。
其中,移动终端还包括外壳,外壳内构成一个容纳空间,天线组件设置在容纳空间内,且靠近移动终端的顶部区域或底部区域。
在本申请一些实施例中,所述天线走线与所述金属边框之间间隔预设距离。其中,设置预设距离的目的在于:避免天线组件处于工作状态时,由于天线走线与金属边框之间的距离过近造成信号干扰,从而影响天线组件的工作效率;或者由于天线走线与金属边框之间的距离过远,导致天线走线与通讯设备内部其他器件距离过近,造成其他器件的摆放空间受限,甚至会造成信号干扰。
在本申请一些实施例中,所述天线组件还包括走线支撑物;所述天线走线设置在所述走线支撑物上。
在本申请一些实施例中,所述天线走线为LDS天线或者FPC天线;其中,LDS天线是通过激光直接成型技术(Laser-Direct-structuring),利用计算机按照导电图形的轨迹控制激光的运动,将激光投照到成型的天线支架上,再利用激光镭射技术直接在天线支架上化镀形成金属天线。其中,FPC天线(柔性贴片平板模块天线),是由刻印上去的线路图和模块片材质构成的,FPC天线一般用于内置,作用于物联网路由器、线路板网卡内部等,厚度为0.1mm,为正方形或长方形状态,镀锡焊接位置根据实际应用的需求来确定,通常可以是中间或者左下角,其尾部一般是IPEX端子或者剥皮镀锡焊接接口,线材大小和线长可根据实际情况定制。
所述走线支撑物为天线支架或印刷电路板。
其中,天线支架常见的材质通常为模塑成型的三维塑料,印刷电路板常见的原料为电木板、玻璃纤维板,以及各式的塑胶板;为防止印刷电路板对天线走线产生信号干扰,天线走线应当设置在印刷电路板上的净空区域内。
在本申请一些实施例中,所述调谐模块还与所述金属边框连接。进一步地,考虑到实际应用中通讯设备内部器件摆放空间受限的问题,所述调谐模块与所述金属边框之间可以不进行连接,使得所述调谐模块的所处位置可以在预设范围内进行适当的调整,从而避免在实际应用中出现器件之间信号相互干扰的情况。
在本申请一些实施例中,所述金属边框上还设置有接地点;
所述调谐模块与所述金属边框的连接点位于所述接地点和所述馈点之间。
在本申请一些实施例中,所述金属边框包括第一金属边框、第二金属边框、第三金属边框;
所述第一金属边框的一端与所述第二金属边框连接;
所述第一金属边框的另一端与所述第三金属边框连接;
所述馈点设于所述第一金属边框上靠近所述第二金属边框的位置处;
所述接地点设于所述第一金属边框上靠近所述第三金属边框的位置处。
在本申请一些实施例中,所述调谐模块包括切换开关和RLC电路;
所述RLC电路包括多个分路;其中,RLC电路42(RLC tuned circuit)是由电阻,电感,电容组成的电路,每条分路的阻值、电感值和/或电容值均不同,可根据实际的工作需求将切换开关41连接到不同的分路,从而改变接入电路的参数,进而实现改变天线谐振频率的效果。
所述切换开关的不动端与所述天线走线连接;
所述切换开关的多个动端与所述多个分路的一端一一对应连接,所述多个分路的另一端接地。
本申请实施例还提供了一种移动终端,包括上述天线组件。
在本申请一些实施例中,所述移动终端包括中框;
所述天线组件的金属边框上的接地点与所述中框连接。其中,中框的材质通常采用的是钢铝合金。
本申请提供的移动终端,能够在金属边框上设置馈点,匹配电路与金属边框上的馈点连接,天线走线的一端与馈点相连,天线走线的另一端与调谐模块连接;通过在调谐模块与匹配电路之间设置天线走线,使天线走线与金属边框实现分流,等效于缩短了电流在调谐模块与馈点之间的流通距离,从而改善天线调谐范围与带宽宽度,与此同时,天线走线和调谐模块的连接等效于在馈点处加入一个阻抗可调的并联电路,起到了阻抗调谐的作用,从而减少了天线回波损耗,在保障了电路的传输效率的同时还可改善天线的谐振频率范围。
综上,虽然本申请已以优选实施例揭露如上,但上述优选实施例并非用以限制本申请,对于本领域的普通技术人员,在不脱离本申请的精神和范围内,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,因此本申请的保护范围以权利要求界定的范围为准。
Claims (7)
1.一种天线组件,其特征在于,包括金属边框、匹配电路、天线走线和调谐模块;
所述金属边框上设有馈点,所述匹配电路与所述金属边框上的所述馈点连接;
所述天线走线的一端与所述馈点相连,所述天线走线的另一端与所述调谐模块连接,且所述天线走线与所述金属边框之间间隔预设距离;
所述金属边框上还设置有接地点,所述调谐模块设置在所述接地点和所述馈点之间;
当所述调谐模块未与所述金属边框连接,所述金属边框和所述接地点为产生谐振的路径;
当所述调谐模块与所述金属边框连接,所述金属边框和所述调谐模块为产生谐振的路径。
2.根据权利要求1所述的天线组件,其特征在于,所述天线组件还包括走线支撑物;
所述天线走线设置在所述走线支撑物上。
3.根据权利要求2所述的天线组件,其特征在于,所述天线走线为LDS天线或者FPC天线;
所述走线支撑物为天线支架或印刷电路板。
4.根据权利要求1所述的天线组件,其特征在于,所述金属边框包括第一金属边框、第二金属边框、第三金属边框;
所述第一金属边框的一端与所述第二金属边框连接;
所述第一金属边框的另一端与所述第三金属边框连接;
所述馈点设于所述第一金属边框上靠近所述第二金属边框的位置处;
所述接地点设于所述第一金属边框上靠近所述第三金属边框的位置处。
5.根据权利要求1所述的天线组件,其特征在于,所述调谐模块包括切换开关和RLC电路;
所述RLC电路包括多个分路;
所述切换开关的不动端与所述天线走线连接;
所述切换开关的多个动端与所述多个分路的一端一一对应连接,所述多个分路的另一端接地。
6.一种移动终端,其特征在于,包括如权利要求1至5任一项所述的天线组件。
7.根据权利要求6所述的移动终端,其特征在于,所述移动终端包括中框;
所述天线组件的金属边框上的接地点与所述中框连接。
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