CN112635974A - 一种天线装置、控制方法及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例公开了一种天线装置、控制方法及电子设备，该天线装置包括：多根槽天线和第一馈源；其中，多根槽天线是在天线装置的金属外壳上设置多个开槽形成的多根槽天线，且多根槽天线的辐射方向不完全相同；槽天线上设置有第一馈电点，第一馈源与槽天线的第一馈电点电连接，用于向槽天线馈入激励信号，控制槽天线在第一通信频段进行第一通信。这样，通过对金属外壳开槽形成多根槽天线，使的天线装置可以在有限的设计空间内实现，有效节省了电子设备内部的天线设计空间，并且通过在金属外壳的不同方向上开槽形成多根槽天线，能够实现天线的全向覆盖，从而准确获取各个方向的定位信号，提高定位精度。

Description

一种天线装置、控制方法及电子设备
技术领域
本申请涉及通信技术，尤其涉及一种天线装置、控制方法及电子设备。
背景技术
目前电子设备的定位技术包括：基于全球定位系统(Global PositioningSystem，GPS)定位、基站定位、WIFI(Wireless Fidelity)热点定位等融合定位技术，这些定位技术都存在定位不准确的问题，为解决定位不准确的问题出现了一种超宽带(UltraWideband，UWB)技术定位技术。
但是在采用UWB技术进行定位时，由于存在信号覆盖盲区，导致定位精度降低。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请实施例期望提供一种天线装置、控制方法及电子设备。
本申请的技术方案是这样实现的：
第一方面，提供了一种天线装置，包括：多根槽天线和第一馈源；其中，
所述多根槽天线是在所述天线装置的金属外壳上设置多个开槽形成的多根槽天线，且所述多根槽天线的辐射方向不完全相同；
所述槽天线上设置有第一馈电点，所述第一馈源与所述槽天线的第一馈电点电连接，用于向所述槽天线馈入激励信号，控制所述槽天线在第一通信频段进行第一通信。
第二方面，提供了一种天线装置控制方法，所述天线装置包括前述第一方面所述天线装置；
所述方法包括：
确定所多根槽天线中能够进行正常工作的第一类槽天线；
控制的第一类槽天线处于工作状态，实现第一通信频段的第一通信。
第三方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括第一方面的天线装置。
本申请实施例中提供了一种天线装置、控制方法及电子设备，该天线装置包括：多根槽天线和第一馈源；其中，所述多根槽天线是在所述天线装置的金属外壳上设置多个开槽形成的多根槽天线，且所述多根槽天线的辐射方向不完全相同；所述槽天线上设置有第一馈电点，所述第一馈源与所述槽天线的第一馈电点电连接，用于向所述槽天线馈入激励信号，控制所述槽天线在第一通信频段进行第一通信。这样，通过对金属外壳开槽形成多根槽天线，使的天线装置可以在有限的设计空间内实现，有效节省了电子设备内部的天线设计空间，并且通过在金属外壳的不同方向上开槽形成多根槽天线，能够实现天线的全向覆盖，从而准确获取各个方向的定位信号，提高定位精度。
附图说明
图1为本申请实施例中天线装置的组成结构示意图；
图2为本申请实施例中天线装置的局部示意图；
图3为本申请实施例中槽天线的S参数的波形示意图；
图4为本申请实施例中金属边框槽天线的三维方向示意图；
图5为本申请实施例中金属边缘槽天线的二维方向示意图；
图6为本申请实施例中金属后盖槽天线的三维方向示意图；
图7为本申请实施例中天线装置控制方法的流程示意图；
图8为本申请实施例中电子设备的组成结构示意图；
图9为本申请实施例中电子设备金属外壳的第一结构示意图；
图10为本申请实施例中电子设备金属外壳的第二结构示意图。
具体实施方式
为了能够更加详尽地了解本申请实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本申请实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本申请实施例。
本申请实施例提供了一种天线装置，图1为本申请实施例中天线装置的组成结构示意图，如图1所示，该天线装置包括：多根槽天线和第一馈源；其中，
所述多根槽天线是在所述天线装置的金属外壳11上设置多个开槽形成的多根槽天线，且所述多根槽天线的辐射方向不完全相同；
所述槽天线上设置有第一馈电点，所述第一馈源与所述槽天线的第一馈电点电连接，用于向所述槽天线馈入激励信号，控制所述槽天线在第一通信频段进行第一通信。
需要说明的是，多根槽天线指示至少两根槽天线，当包含两根槽天线时，两根槽天线的辐射方向相反或相互垂直，当包含三根及以上的槽天线时，允许部分槽天线的辐射方向相同，但辐射范围不相同。也就是说，一个金属外壳侧面可以设置一个开槽形成一个槽天线，如图1前侧面和右侧面所示，一个金属外壳侧面可以设置多个开槽形成多个槽天线，如图1上侧面所示。开槽的形状为矩形，且矩形的长为1/2波长的整数倍。
图2为本申请实施例中天线装置的局部示意图，如图2所示，一个侧面的金属外壳上设置有一个开槽，形成一个槽天线21，槽天线21上设置有第一馈电点，第一馈源22与槽天线的第一馈电点电连接，用于向槽天线21馈入激励信号，控制槽天线21在第一通信频段进行第一通信。
在一些实施例中，所述第一馈电点设置在靠近所述槽天线槽末端的第一位置。也就是图2中靠近矩形开槽一端的位置，这样设置是由于偏离开槽中心靠边的位置阻抗较小，馈路的阻抗也较小，容易实现阻抗匹配。
在一些实施例中，所述槽天线在第一通信频段进行第一通信，用于获取待定位电子设备发送的定位信号，基于定位信号确定所述待定位电子设备的位置信息。
具体地，第一通信为UWB通信，槽天线作为UWB定位模块的天线，用于接收待定位电子设备的定位信号，根据定位信号确定待定位电子设备的位置信息，这里，位置信息可以包括角度信息和/或距离信息。
UWB定位模块基于飞行时间(Time of flight，TOF)技术测量距离信息，基于到达相位差(Phase difference of arrival，PDOA)技术测量角度信息。这里，的角度信息具体可以包括方位角和/或俯仰角。
图3为本申请实施例中槽天线的S参数的波形示意图，如图3所示，槽天线具有较宽的带宽，开槽的尺寸可以为15mm*2mm，还可以通过改变开槽的尺寸来使槽天线覆盖不同的通信频段。
在一些实施例中，所述金属外壳包括金属边框；所述金属边框的金属上边框、金属下边框、金属左边框和金属右边框中的至少两侧开槽形成所述槽天线。
需要说明的是，由于金属边框一般位于天线装置的四周，在金属边框上设置槽天线不容易被外部其他金属设备所阻挡，能实现辐射范围的最大化，选择在至少两侧金属边框上开槽，能够接收不同方向定位信号。
图4为本申请实施例中金属边框槽天线的三维方向示意图，如图4所示，对于位于顶部金属边框的槽天线，天线辐射方向在金属外壳的顶部周围，这样实现了除背面以外的其他方向覆盖。
图5为本申请实施例中金属边缘槽天线的二维方向示意图，如图5所示，在二维示意图中也可以看到顶部槽天线的覆盖方向是全向的，具体的参数包括：远场指向性(Phi＝90)，即天线辐射方向在金属外壳的顶部，天线频率(Frequency)＝8.25GHz，主瓣幅值(Mainlobe magnitude)＝8.86dBi，主瓣方向(Main lobe direction)＝68.0deg，波束宽度(Angular width)(3dB)＝31.0deg，旁瓣电平(Side lobe level)＝-2.7dB
在另一些实施例中，所述金属外壳包括金属后盖；所述金属后盖上开有至少一个开槽形成至少一个槽天线。
图6为本申请实施例中金属后盖槽天线的三维方向示意图，如图6所示，对于位于金属外壳顶部的槽天线，天线辐射方向在金属后盖背部(即面向后盖方向)，背对后盖方向也有部分覆盖。
需要说明的是，如果只在金属后盖设置天线，当金属后盖与金属物体接触时，后盖朝向金属物体，则金属物体会严重影响天线工作效率，考虑到这一点，本申请实施例在金属边框上也设置有槽天线来解决这一问题。
在一些实施例中，所述金属外壳的开槽中配置有与开槽外形匹配的非金属填充物。
这里，为了保证金属外壳外观的完整性，可以在开槽中填充非金属填充物，从外形和颜色上实现外观的协调和一致。
在一些实施例中，所述天线装置还包括第二馈源，所述槽天线还包括第二馈电点；所述第二馈源与所述槽天线的第二馈电点电连接，用于向所述槽天线馈入激励信号，控制所述槽天线在第二通信频段进行第二通信；其中，所述第一通信和所述第二通信为不同通信类型。
也就是说，槽天线能够用于第一通信和第二通信，二者复用一根天线。实际应用中，每根槽天线都可以用于两种不同通信，或者根据实际需求部分槽天线用于两种不同通信，部分槽天线作为一种通信的专用天线。
在一些实施例中，所述第一通信为超宽带UWB通信，所述第二通信为长期演进LTE通信或新空口NR通信。
也就是说，UWB天线与NR/LTE天线共体，能够节约天线占用空间，在金属边框上开槽，并且不影响LTE/NR天线性能，在金属边框四周与后盖都加入UWB天线，能够实现全向覆盖，提高定位精度。
在一些实施例中，所述天线装置还包括第一天线匹配电路和第二天线匹配电路；所述第一天线匹配电路用于将所述第一馈源的输出激励信号调节后传输到所述槽天线，控制所述槽天线在第一通信频段进行第一通信；所述第二天线匹配电路用于将所述第二馈源的输出激励信号调节后传输到所述槽天线，控制所述槽天线在第二通信频段进行第二通信。
这里，天线匹配电路由至少一个匹配元件组成。比如，匹配元件可以为电感、电容或电阻等元件。
实际应用中，上述天线装置可以应用于具备无线通信功能的电子设备中，比如，可以包括诸如手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、可穿戴设备、智能手环等。
采用上述天线装置，通过对金属外壳开槽形成多根槽天线，使的天线装置可以在有限的设计空间内实现，有效节省了电子设备内部的天线设计空间，并且通过在金属外壳的不同方向上开槽形成多根槽天线，能够实现天线的全向覆盖，从而准确获取各个方向的定位信号，提高定位精度。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种天线装置控制方法，如图7所示，该方法具体可以包括：
步骤701：确定所述多根槽天线中能够进行正常工作的第一类槽天线；
需要说明的是，天线装置在使用过程中，受到使用环境的影响，比如，周围存在金属物体被用于持物，可能出现一部分槽天线处于良好的通信环境，另一部分槽天线处于较差的通信环境，在保证天线工作效率的基础上，可以只允许处于良好的通信环境处于工作状态，其他天线则可以处于非工作状态，从而节约天线装置功耗。
在一些实施例中，该步骤具体可以包括：控制所述多根槽天线均处于工作状态；检测每根槽天线的接收信号强度；基于每根槽天线的接收信号强度，确定所述多根槽天线中能够进行正常工作的第一类槽天线。
也就是说，根据槽天线接收信号强度来判断槽天线是否处于良好的通信环境。比如，接收信号强度大于强度阈值时，确定槽天线为第一类槽天线；接收信号强度小于强度阈值时，确定槽天线为第二类槽天线。
步骤702：控制的第一类槽天线处于工作状态，实现第一通信频段的第一通信。
在一些实施例中，该方法还包括：控制所述多根槽天线中除所述第一类槽天线之外的第二类槽天线处于非工作状态。
在一些实施例中，该方法还包括：获取所述第一类槽天线接收到的待定位电子设备发送的定位信号；基于所述定位信号，确定所述待定位电子设备的位置信息。
这里，槽天线作为UWB定位模块的天线，用于接收UWB定位信号，并基于飞行时间(Time of flight，TOF)技术测量距离信息，基于到达相位差(Phase difference ofarrival，PDOA)技术测量角度信息。这里，的角度信息具体可以包括方位角和/或俯仰角。
需要说明的是，该方法针对本申请实施例中任一种天线装置，该天线装置包括：多根槽天线和第一馈源；其中，所述多根槽天线是在所述天线装置的金属外壳上设置多个开槽形成的多根槽天线，且所述多根槽天线的辐射方向不完全相同；所述槽天线上设置有第一馈电点，所述第一馈源与所述槽天线的第一馈电点电连接，用于向所述槽天线馈入激励信号，控制所述槽天线在第一通信频段进行第一通信。
在一些实施例中，所述槽天线在第一通信频段进行第一通信，用于获取待定位电子设备发送的定位信号，基于定位信号确定所述待定位电子设备的位置信息。
在一些实施例中，所述第一馈电点设置在靠近所述槽天线槽末端的第一位置。
在一些实施例中，所述金属外壳包括金属边框；所述金属边框的金属上边框、金属下边框、金属左边框和金属右边框中的至少两侧开槽形成所述槽天线。
在一些实施例中，所述金属外壳包括金属后盖；所述金属后盖上开有至少一个开槽形成至少一个槽天线。
在一些实施例中，所述金属外壳的开槽中配置有与开槽外形匹配的非金属填充物。
在一些实施例中，所述天线装置还包括第二馈源，所述槽天线还包括第二馈电点；所述第二馈源与所述槽天线的第二馈电点电连接，用于向所述槽天线馈入激励信号，控制所述槽天线在第二通信频段进行第二通信；其中，所述第一通信和所述第二通信为不同通信类型。
在一些实施例中，所述第一通信为超宽带UWB通信，所述第二通信为长期演进LTE通信或新空口NR通信。
采用上述控制方法，能够对多根槽天线进行灵活控制，在保证槽天线工作效率的同时，节约天线装置功耗。
本申请实施例中还提供了一种电子设备，如图8所示，该电子设备包括：本申请实施例中任一种天线装置801。
该电子设备还包括金属外壳，在所述金属外壳上设置多个开槽形成所述天线装置801中的槽天线。
在一些实施例中，所述金属外壳包括金属边框；所述金属边框的金属上边框、金属下边框、金属左边框和金属右边框中的至少两侧开槽形成所述槽天线。
图9为本申请实施例中电子设备金属外壳的第一结构示意图，如图9所示，电子设备外壳为矩形外壳，电子设备外壳包括金属边框和后盖，金属边框顶部和侧边有开槽，形成槽天线。一些实施例中，底部和另一侧边也可以开槽，形成槽天线。
在一些实施例中，所述金属外壳包括金属后盖；所述金属后盖上开有至少一个开槽形成至少一个槽天线。
图10为本申请实施例中电子设备金属外壳的第二结构示意图，如图10所示，电子设备外壳为矩形外壳，电子设备外壳包括金属边框和金属后盖，金属边框四周都有开槽形成槽天线，金属后壳也有开槽形成槽天线。一些实施例中，金属后壳上还可以有多个开槽形成多根槽天线。
需要说明的是，若后盖为非金属材料制成，比如后盖为玻璃后盖或塑料后盖机，则可以在背面加入柔性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)天线、激光直接成型(LaserDirect Structuring，LDS)天线或印刷直接成型(Print Direct Structuring，PDS)天线等不同天线，实现手机全向覆盖。通过计算来波到达各UWB天线的时间差，实现更高精度的定位。
采用上述电子设备，通过对金属外壳开槽形成多根槽天线，使的天线装置可以在有限的设计空间内实现，有效节省了电子设备内部的天线设计空间，并且通过在金属外壳的不同方向上开槽形成多根槽天线，能够实现天线的全向覆盖，从而准确获取各个方向的定位信号，提高定位精度。
需要说明的是：“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
本申请所提供的几个天线装置实施例中所揭露的天线结构，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的天线装置实施例。
本申请所提供的几个产品实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的产品实施例。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种天线装置，其特征在于，包括：多根槽天线和第一馈源；其中，
所述多根槽天线是在所述天线装置的金属外壳上设置多个开槽形成的多根槽天线，且所述多根槽天线的辐射方向不完全相同；
所述槽天线上设置有第一馈电点，所述第一馈源与所述槽天线的第一馈电点电连接，用于向所述槽天线馈入激励信号，控制所述槽天线在第一通信频段进行第一通信。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，
所述槽天线在第一通信频段进行第一通信，用于获取待定位电子设备发送的定位信号，基于定位信号确定所述待定位电子设备的位置信息。
3.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述第一馈电点设置在靠近所述槽天线槽末端的第一位置。
4.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述金属外壳包括金属边框；
所述金属边框的金属上边框、金属下边框、金属左边框和金属右边框中的至少两侧开槽形成所述槽天线。
5.根据权利要求1或4所述的天线装置，其特征在于，所述金属外壳包括金属后盖；
所述金属后盖上开有至少一个开槽形成至少一个槽天线。
6.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述金属外壳的开槽中配置有与开槽外形匹配的非金属填充物。
7.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述天线装置还包括第二馈源，所述槽天线还包括第二馈电点；
所述第二馈源与所述槽天线的第二馈电点电连接，用于向所述槽天线馈入激励信号，控制所述槽天线在第二通信频段进行第二通信；
其中，所述第一通信和所述第二通信为不同通信类型。
8.根据权利要求7所述的天线装置，其特征在于，所述第一通信为超宽带UWB通信，所述第二通信为长期演进LTE通信或新空口NR通信。
9.一种天线装置控制方法，其特征在于，所述天线装置包括权利要求1至8任一项所述天线装置；
所述方法包括：
确定所多根槽天线中能够进行正常工作的第一类槽天线；
控制的第一类槽天线处于工作状态，实现第一通信频段的第一通信。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述确定所述多根槽天线中能够进行正常工作的第一类槽天线，包括：
控制所述多根槽天线均处于工作状态；
检测每根槽天线的接收信号强度；
基于每根槽天线的接收信号强度，确定所述多根槽天线中能够进行正常工作的第一类槽天线。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
控制所述多根槽天线中除所述第一类槽天线之外的第二类槽天线处于非工作状态。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述第一类槽天线接收到的待定位电子设备发送的定位信号；
基于所述定位信号，确定所述待定位电子设备的位置信息。
13.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括权利要求1至8任一项所述天线装置。
14.根据权利要求13所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备包括金属外壳；
在所述金属外壳上设置多个开槽形成所述权利要求1至8任一项所述天线装置中的槽天线。
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