CN112751171B

CN112751171B - 一种天线系统及耳机

Info

Publication number: CN112751171B
Application number: CN202011549930.4A
Authority: CN
Inventors: 田瑜
Original assignee: Shenzhen Aslon Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Aslon Technology Co ltd
Priority date: 2020-12-24
Filing date: 2020-12-24
Publication date: 2023-10-20
Anticipated expiration: 2040-12-24
Also published as: CN112751171A

Abstract

本说明书实施例公开了一种天线系统。所述天线系统至少包括第一天线和第二天线；其中，所述第一天线与所述第二天线激励耦合；所述第二天线相对于所述第一天线和参考地悬空，且所述第二天线与所述第一天线之间的最小距离小于所述第二天线与参考地之间的最小距离；所述第一天线产生第一辐射信号，所述第一辐射信号激励所述第二天线生成第二辐射信号。

Description

一种天线系统及耳机

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，特别涉及一种天线系统及耳机。

背景技术

TWS(True Wireless Stereo，真无线立体声)耳机在市场中的使用量越来越大，为保证耳机的无线通信质量，除了要考虑天线在自由状态下的工作性能，同时还需要分析其天线在不同佩戴情况下的工作性能。

然而，现有耳机通常采用常规独立天线作为辐射天线，在佩戴情况下，其辐射信号会被人体、电池以及喇叭等结构大量吸收。因此，现有耳机通常信号辐射效率较差。

发明内容

本申请实施例之一提供一种天线系统，至少包括第一天线和第二天线；其中，所述第一天线与所述第二天线激励耦合；所述第二天线相对于所述第一天线悬空；所述第二天线与所述第一天线之间的最小距离小于所述第二天线与参考地之间的最小距离；所述第一天线产生第一辐射信号，所述第一辐射信号激励所述第二天线生成第二辐射信号。

本申请实施例还提供一种天线系统，至少包括第一天线和第二天线；其中，所述第一天线与信号源连接并产生第一辐射信号；所述第二天线相对于所述第一天线悬空；所述第二天线与所述第一天线之间的最小距离小于所述第二天线与参考地之间的最小距离；所述第二天线的谐振频率在所述第一天线的谐振频率的1/5到2/3之间。

本申请实施例之一提供一种耳机，所述耳机包括如上所述的天线系统，所述天线系统至少包括第一天线和第二天线；其中，所述第一天线与所述第二天线激励耦合；所述第二天线相对于所述第一天线悬空；所述第二天线与所述第一天线之间的最小距离小于所述第二天线与参考地之间的最小距离；所述第一天线产生第一辐射信号，所述第一辐射信号激励所述第二天线生成第二辐射信号。

附图说明

本申请将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：

图1是根据本申请一些实施例提供的天线系统的示例性结构示意图；

图2是根据本申请另一些实施例提供的天线系统的示例性结构示意图；

图3是根据本申请另一些实施例提供的天线系统的示例性结构示意图；

图4是根据本申请另一些实施例提供的天线系统的示例性结构示意图；

图5是根据本申请另一些实施例提供的天线系统的示例性结构示意图；

图6是根据本申请另一些实施例提供的天线系统的示例性结构示意图；

图7是根据本申请另一些实施例提供的天线系统的示例性结构示意图；

图8是根据本申请一些实施例提供的耳机的示例性结构示意图；

图9是根据本申请一些实施例提供的耳机的示例性电磁场辐射仿真图；

图10是根据本申请一些实施例提供的常规耳机的示例性电磁场辐射仿真图；

图11是根据本申请一些实施例提供的耳机的示例性远场辐射仿真图；

图12是根据本申请另一些实施例提供的耳机的示例性结构示意图；以及

图13是根据本申请一些实施例提供的耳机在不同频率下的S参数曲线示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。

TWS(True Wireless Stereo，真无线立体声)耳机在市场中所占据的比例越来越高，但是，目前所使用的无线耳机通常采用常规独立天线作为辐射天线，受硬件布局以及耳机的特殊结构的影响，用户在佩戴耳机时，其天线所产生的辐射信号不仅会被电池、喇叭等结构吸收，还有一部分会被人体吸收，从而会极大程度地降低耳机天线的辐射效率，影响耳机的无线通信质量。类似情况也出现在其它如个人穿戴设备等需要使用天线系统的用户电器设备中。

针对上述问题，本申请实施例提供一种天线系统，提高天线向外辐射的辐射效率，进而提高天线的无线通信质量。

下面结合附图对本申请实施例所提供的天线系统及耳机进行详细说明。

图1是根据本申请一些实施例提供的天线系统的示例性结构示意图。

如图1所示，天线系统100可以包括第一天线110和第二天线120。其中，第一天线110从主板140获取通信信号，并基于主板140提供的信号(例如电流或电压)生成第一辐射信号。第二天线120相对于第一天线110以及参考地130悬空设置，并且，第二天线120与第一天线110之间的最小距离s1-min小于第二天线120与参考地130之间的最小距离s2-min。

在一些实施例中，第二天线120可以与第一天线110激励耦合。该第一天线110产生的第一辐射信号可以作用到第二天线120，并激励该第二天线120生成第二辐射信号。该第二辐射信号可以向外界辐射，以实现信号传输。在本申请实施例中，上述第一辐射信号和第二辐射信号是电磁波通信信号。

参考地130可以是系统或设备(例如，耳机)中的一个公共参考电位点。在一些实施例中，参考地130可以位于主板140上。例如，在一些实施例中，可以在主板140表面的部分或全部区域嵌入一金属层(该金属层(例如铜)与主板140上的电路可以存在连接关系或相互隔离)，然后将该主板140表面嵌入的金属层视为参考地。又例如，在一些实施例中，可以在主板140中预埋一金属层(该金属层(例如铜)与主板140上的电路可以存在连接关系或相互隔离)，然后将该预埋的金属层视为参考地。在一些实施例中，当设备(例如耳机、个人智能穿戴产品或其它电器设备)具有金属壳体或其他金属结构时，可以将该金属壳体或金属结构作为参考地。

在一些实施例中，第二天线120相对于第一天线110悬空设置，该第二天线120不与第一天线110电连接，也不与参考地130电连接。第二天线120所产生的第二辐射信号无法回流至参考地130，也无法经由第一天线110回流至主板140。通过将该第二天线120相对于第一天线110以及参考地130悬空设置，可以降低回流或辐射至参考地130以及主板140的辐射能量，从而提高天线系统的辐射效率。

第二天线120与第一天线110之间的最小距离s1-min为第二天线120与第一天线110上最接近的一个(或多个)点之间的距离。例如，当第二天线120与第一天线110平行设置时，第二天线120与第一天线110之间的最小距离可以指第二天线120与第一天线110之间的间距；当第二天线120的某一端点靠近第一天线110，其余点逐渐远离第一天线110时，则第二天线120与第一天线110之间的最小距离指第二天线120靠近第一天线110的一端与第一天线110的距离。

第二天线120与参考地130之间的最小距离s2-min为第二天线120与参考地上最接近的一个(或多个)点之间的距离。在一些实施例中，参考地可以是一个平面或非平面。例如，当以设备金属壳体作为参考地时，该参考地可能是一个曲面，该第二天线120与参考地130之间的最小距离可以指第二天线120与该曲面上最接近的一个(或多个)点之间的距离。

在一些实施例中，第二天线120与第一天线110之间的最小距离s1-min小于该第二天线120与参考地130之间的最小距离s2-min，第一天线110与第二天线120之间的激励作用大于参考地130吸收的第二天线120所产生的辐射信号。通过将该第二天线120与第一天线110之间的最小距离设定为小于该第二天线120与参考地130之间的最小距离，可以减少天线系统的辐射能量损耗，进而提高天线系统的辐射效率。

在一些实施例中，主板140上可以包括信号源(图中未示出)，该信号源可以包括电子元件(例如，电阻、电容、芯片等)或电路单元，该信号源可以用于给第一天线110提供电压、电流或其它形式的信号，从而使第一天线110生成第一辐射信号。

在一些实施例中，第一天线110与主板140之间可以通过至少一个弹性连接件150进行连接。该弹性连接件150可以指一种具有弹性及导电特性的连接器件。在一些实施例中，该弹性连接件150可以是片状结构(金属片，例如天线弹片)或柱状结构(金属柱，例如天线顶针)。该弹性连接件可以保证第一天线110与主板140之间可靠的电连接，同时其具有避震或缓冲的功能，为第一天线110与主板140之间提供一定的弹性缓冲。

该弹性连接件150可以由铜、银、铝、铬、钛、锌、金中的一种或多种具有较好导电性和机械强度的金属或者合金制造而成，以保证该弹性连接件优良的信号传输性能。在一些实施例中，该弹性连接件150的电阻小于0.01欧姆；在一些实施例中，该弹性连接件150的电阻小于0.005欧姆；在一些实施例中，该弹性连接件150的电阻在1.0×10^-10～0.1欧姆之间。

在尽可能减小电阻以保证信号传递性能的同时，该弹性连接件需要有足够的机械性能以承受第一天线110与主板140变形带来的距离变化。在一些实施例中，该弹性连接件150为片状结构，该片状结构的弹性连接件厚度在0.5～2mm之间；在一些实施例中，该弹性连接件150为片状结构，该片状结构的弹性连接件厚度在0.8～1.5mm之间。在一些实施例中，该弹性连接件150为柱状结构，其直径可以在0.2～3mm之间；在一些实施例中，其直径可以在0.5～2mm之间。

在一些实施例中，弹性连接件150可以通过焊接的方式与第一天线110以及主板140上的信号源连接。通过焊接方式连接，可以保证电连接的可靠性，但也带来一定电连接因为变形错位而短线的风险。在一些实施例中，弹性连接件150通过卡接的方式与第一天线110以及主板140上的信号源连接，卡接方式可以使第一天线110与弹性连接件150之间的连接具有一定灵活性，但在制造上会比较复杂，而且电连接也不如焊接方式可靠。在一些实施例中，弹性连接件150还可以通过滑动连接的方式与第一天线110以及主板140上的信号源连接，滑动连接方式可以使第一天线110与弹性连接件150之间连接有较大灵活性，制造的复杂性比较适中，但电连接不如焊接方式可靠。

通过弹性连接件150连接第一天线110和主板140上的信号源，不仅可以使第一天线110与主板140之间具有一定的弹性缓冲，还可以在第一天线110和主板140之间构成高频信号馈电点(即使第一天线110构成高频天线)，有效地干扰电磁波(即辐射信号，例如第一辐射信号)的外溢效果。

在一些实施例中，第一辐射信号具有较高的频率，以保证第一辐射信号的辐射能量较为集中，从而使其具有较强的激励能力。在一些实施例中，第一天线110的谐振频率可以是第二天线120的谐振频率的至少2倍，第一天线110所产生的第一辐射信号的频率可以是第二天线所产生的第二辐射信号的频率的2倍或2倍以上。在一些实施例中，第二天线120的谐振频率与第二天线120所产生的第二辐射信号的频率相等或接近，第一天线110的谐振频率与第一天线110所产生的第一辐射信号的频率相等或接近，以提高天线产生辐射信号的效率。当第二天线120的谐振频率为2.5GHz时，第一天线110的谐振频率可以为5GHz或5GHz以上，例如，5.5GHz、8GHz、10GHz、20GHz、30GHz等。在一些实施例中，第一天线110的谐振频率可以在5GHz～10GHz之间。在一些实施例中，第二天线120的谐振频率应尽量接近设备(例如，耳机)的额定通信频率。

在一些实施例中，考虑到第一天线110的长度会随着其谐振频率的增大而减小，而第一天线110的长度会直接影响其与第二天线120之间的相对耦合面积，进而影响其与第二天线120之间的耦合效果，为了保证第一天线110与第二天线120之间构建较好的耦合关系，需要避免第一天线110的长度过小。基于以上目的，在一些实施例中，可以将第一天线110的谐振频率设定在第二天线120的谐振频率的2倍至8倍之间。

在一些实施例中，可以将第一天线110的谐振频率控制在第二天线120的谐振频率的2倍至4倍之间。例如，当第二天线120的谐振频率为2.5GHz时，可以将第一天线110的谐振频率设定在5GHz至10GHz之间，从而确保第一天线110具有相对较为适宜的长度，同时保证其产生的第一辐射信号具有较高的频率，进而确保第一天线110与第二天线120之间能够较好地耦合。

在一些实施例中，为综合考虑第一天线110与第二天线120的相对耦合面积、第一天线110所产生的第一辐射信号的激励能力、第一天线110的制造精度以及第一天线110的布局等因素，第一天线110的谐振频率可以在第二天线120的谐振频率的2倍左右。在一些实施例中，第一天线110的谐振频率可以在第二天线120的谐振频率的1.5倍至5倍之间。在一些实施例中，第一天线110的谐振频率可以在第二天线120的谐振频率的2倍～3倍之间。在一些实施例中，第一天线110的谐振频率可以在第二天线120的谐振频率的1.5倍～3倍之间，即当第二天线120的谐振频率为2.5GHz时，可以将第一天线110的谐振频率设定在3.75GHz至7.5GHz之间，也就是说，在一些实施例中，第二天线120的谐振频率可以在第一天线110的谐振频率的1/3到2/3之间。

参照图2，在一些实施例中，天线系统200中的第一天线210以及第二天线220可以承载在基板280上，从而使得第一天线210与第二天线220相对固定，并以固定形态工作，进而确保其工作性能的稳定性。在一些实施例中，基板280可以与主板140平行或与主板140成一定夹角。

在一些实施例中，为实现承载第一天线210和第二天线220，并使第二天线220相对于第一天线210悬空的目的，基板280可以由具有一定刚性和绝缘性能的材料制作而成。在一些实施例中，上述基板可以是FPC(Flexible Printed Circuit(Board)，柔性线路板)。在一些实施例中，上述基板可以是PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)。

在一些实施例中，第一天线210与第二天线220可以承载在同一基板或不同基板上，该基板可以是圆形、矩形、椭圆形、三角形、多边形等规则形状或其他不规则形状。在一些实施例中，第一天线210与第二天线220可以承载在该基板表面或由该基板的厚度方向所构成的侧壁上。

在一些实施例中，第一天线210可以包括FPC(Flexible Printed Circuit(Board)，柔性线路板)天线。在一些实施例中，上述第一天线210也可以包括PCB(PrintedCircuit Board，印刷电路板)天线，或其他常规天线，例如微小型陶瓷天线(ceramicantenna)，倒F型天线(planar inverted F antenna)，棒状天线等。在一些实施例中，考虑到耳机内部可用空间有限，为便于天线布局，以及充分利用耳机内部空间，可以选用布局要求相对较为灵活的FPC天线作为第一天线。

在一些实施例中，第二天线220可以包括FPC(Flexible Printed Circuit(Board)，柔性线路板)天线。在一些实施例中，上述第二天线220也可以包括PCB(PrintedCircuit Board，印刷电路板)天线，或其他常规天线，例如微小型陶瓷天线(ceramicantenna)，倒F型天线(planar inverted F antenna)，棒状天线等。在一些实施例中，考虑到耳机内部可用空间有限，为便于天线布局，以及充分利用耳机内部空间，可以选用布局要求相对较为灵活的FPC天线作为第二天线。

第一天线可以和第二天线是不同类型的天线，也可以是类型相同的天线。在一些实施例中，考虑到耳机内部可用空间有限，为便于天线布局，以及充分利用耳机内部空间，且便于生产制造，保持第一天线和第二天线之间悬空和距离，可以选用布局要求相对较为灵活的FPC天线作为第一天线和第二天线，并布局在同一块FPC板上。

在一些实施例中，第二天线220可以是一金属件，该金属件可以包括例如银、铜、铝、锌合金、碳钢等金属中的至少一种材质。在一些实施例中，该第二天线220可以由洋白铜(铜镍合金)制作而成。在另一些实施例中，该第二天线220可以由纯银材质制作而成。

如图2所示，在一些实施例中，第一天线210及第二天线220可以均为直线型条状，第二天线220可以相对于第一天线210平行设置。第二天线220与第一天线210之间的最小距离s1-min如图所示，可以指第二天线220与第一天线210之间的间距或第二天线220的一端到第一天线210的距离。

在本申请实施例中，第一天线210及第二天线220的形状可以是，但不限于图2所示的直线型条状。在一些实施例中，该第一天线和/或第二天线可以是环状或非直线型条状(包括折线型条状和曲线型条状)。在一些实施例中，第二天线220的形状与第一天线210的形状可以相同或不同，第二天线220相对于第一天线210可以平行或不平行。

如图3所示，在一些实施例中，天线系统300中的第一天线310可以为直线型条状，第二天线320可以为折线型条状(弯折角度为90°)，该第一天线310和第二天线320可以承载在同一基板上，该第二天线320与第一天线310之间的最小距离s1-min如图3所示，可以指第二天线320中最靠近第一天线310的一段(或多段)与第一天线310之间的距离。通过将第二天线320的形状设置为折线型条状，可以使得该第二天线320在相同的空间内相较于直线型天线具有更长的天线长度，可以降低第二天线320对于容置空间长度的要求。

天线长度可以表示电流在天线(例如第一天线或第二天线)中的流动路径的总长度。例如，就图3而言，在一些实施例中，第一天线310中的电流可以由其一端(例如右端)流至另一端(例如左端)，第一天线310的长度可以指图中第一天线310所对应的黑色线条的长度，同理地，第二天线320中的电流可以由其一端(例如左端)流至另一端(例如右端)，第二天线320的长度可以指图3中第二天线320所对应的黑色方波线条的总长度。

在一些实施例中，第一天线310和/或第二天线320的长度可以大于或等于30mm，即第一天线310和/或第二天线320中至少可以包含两个点，在这两个点之间任意连线，并使该任意连线全部在第一天线310和/或第二天线320内，最终得到的任意连线的最短长度不小于30mm。在一些实施例中，为确保第二天线320能与第一天线310建立较好的耦合关系，同时适应容置空间(例如，耳机壳体内部所构成的空间)的大小，可以将第二天线320的长度控制在30mm～80mm之间；在一些实施例中，第二天线320的长度可以在50mm～70mm之间；在一些实施例中，第二天线320的长度可以在30mm～70mm之间；在一些实施例中，第二天线320的长度可以在45mm～65mm之间。

在一些实施例中，由于第一天线310与第二天线320的谐振频率有差别，第一天线和第二天线的长度也会不同。为保证第一天线和第二天线的效率，以及相互的耦合，第二天线的长度可以是第一天线的长度的1.5倍以上。在一些实施例中，第二天线的长度是第一天线的长度的1.5～5倍。在一些实施例中，第二天线的长度是第一天线的长度的1.5～3倍。在一些实施例中，第二天线的长度是第一天线的长度的2～3倍。

在一些实施例中，第一天线310和/或第二天线320的宽度可以小于或等于15mm。在一些实施例中，该宽度可以指第一天线310和/或第二天线320中垂直于其长度延伸方向的平均尺寸或最大尺寸。在一些实施例中，第二天线320的宽度可以在1mm～15mm之间；在一些实施例中，第二天线320的宽度可以在2mm～10mm之间；在一些实施例中，第二天线320的宽度可以在5mm～10mm之间；在一些实施例中，第二天线320的宽度可以在2mm～5mm之间。在一些实施例中，第一天线310和/或第二天线320的宽度可以根据容置空间的大小进行适应性调整。在一些实施例中，为使第一天线310和/或第二天线320适应设备(例如，耳机)的容置空间，并具有较合适的带宽，可以将第一天线310和/或第二天线320的宽度设定在2mm～3mm之间。

在一些实施例中，第一天线310与第二天线320可以具有相同或不同的宽度。例如，在一些实施例中，第一天线310的宽度可以在2mm～3mm之间，第二天线320的宽度可以在2mm～5mm等之间。

如图4所示，在一些实施例中，天线系统400中的第一天线410可以为直线型条状，第二天线420可以为另一种折线型条状(弯折角度不等于90°)。该第一天线410和第二天线420可以承载在同一基板上，该第二天线420与第一天线410之间的最小距离s1-min如图4所示，可以指第二天线420中最靠近第一天线410的一个(或多个)弯折点与第一天线410之间的距离。

就图4而言，第二天线420中的电流可以由其一端(例如左端)流至另一端(例如右端)，第二天线420的长度可以指图4中第二天线420所对应的黑色锯齿波线条的总长度。

如图5所示，在一些实施例中，天线系统500中的第一天线510可以为直线型条状，第二天线520可以为曲线型条状(包括平面曲线和空间曲线，如螺旋状)。该第一天线510和第二天线520可以承载在同一基板上，该第二天线520与第一天线510之间的最小距离s1-min如图5所示，可以指第二天线520中最靠近第一天线510的一个(或多个)弯曲点与第一天线510之间的距离。

就图5而言，第二天线520中的电流可以由其一端(例如左端)流至另一端(例如右端)，第二天线520的长度可以指图5中第二天线520所对应的黑色曲线的总长度。

如图6所示，在一些实施例中，天线系统600中的第一天线610可以为直线型条状，第二天线620可以包括第一直线部分620-1、曲线部分620-2和第二直线部分620-3，其中，第一直线部分620-1和第二直线部分620-3分别位于第一天线610的两侧，曲线部分620-2绕第一天线610的一端设置，并将第一直线部分620-1和第二直线部分620-3靠近该曲线部分620-2的一端连接，使得第一直线部分620-1、曲线部分620-2和第二直线部分620-3构成一非闭合的环形结构。

在一些实施例中，该第一天线610和第二天线620可以承载在同一基板上，第二天线620中的第一直线部分620-1和第二直线部分620-3可以与第一天线610平行。在一些实施例中，第一直线部分620-1相对于第一天线610的距离可以与第二直线部分620-3相对于第一天线610的距离不同，该第二天线620与第一天线610之间的最小距离s1-min可以指第一直线部分620-1和第二直线部分620-3中更靠近第一天线610的一者与第一天线610之间的间距。

就图6而言，第二天线620中的电流可以由其一端(例如第一直线部分620-1的左端)流至另一端(例如第二直线部分620-3的左端)，第二天线620的长度可以指图6中第一直线部分620-1、曲线部分620-2和第二直线部分620-3的总长度。

在一些实施例中，通过将第二天线620设置为非闭合的环形结构，并环绕第一天线610设置，不仅可以提高第一天线610与第二天线620之间的激励耦合效果，还可以提高第一天线610周围的空间利用率，使得第二天线620对于容置空间的长度要求降低。

图7是根据本申请另一些实施例提供的天线系统的示例性结构示意图。

如图7所示，在一些实施例中，天线系统700中的第一天线710可以为折线型条状，第二天线720可以为L型。其中，第二天线720可以包括与第一天线710大致平行的第一部分以及与第一天线710大致垂直的第二部分。

如图7所示，在一些实施例中，该第一天线710和第二天线720可以承载在不同的基板上，两块基板可以位于同一平面或不同平面。当第一天线710和第二天线720所在的基板位于同一平面时，该第二天线720与第一天线710之间的最小距离s1-min如图7所示，可以指第二天线720中第二部分靠近第一天线710的一端与第一天线710之间的最小距离。

以上图示形状仅为举例说明，在本申请实施例中，第一天线及第二天线可以是但不限于上述形状。在一些实施例中，第二天线与参考地之间的最小距离所表示的含义与第二天线与第一天线之间的最小距离同理，本申请中不再进行赘述。

在一些实施例中，第二天线可以包括至少两端，例如，当第二天线为条状时，其可以包括两端，而当该第二天线为F型时，其可以包括三端。在一些实施例中，上述第二天线与第一天线之间的最小距离可以表示第二天线的其中至少一个端点与第一天线之间的最小距离，例如，当第二天线包括三个端点，该三个端点与第一天线之间的距离分别为0.8mm、1.5mm、2mm时，则可以将该第二天线与第一天线之间的最小距离视为0.8mm。

第二天线的至少两端与第一天线之间的最小距离可以相同或不同。在一些实施例中，为确保第二天线中产生的感应电流具有稳定的流向，可以使其端点中的至少两个与第一天线之间具有不同的距离。

考虑到第二天线与第一天线之间最小距离越近，则二者之间的激励耦合效果越好，因此，在一些实施例中，为加强第二天线与第一天线之间的激励效果，可以在确保第二天线与第一天线相对悬空的情况下尽可能地减小二者之间的距离。但如果第二天线与第一天线过于接近，会带来生产装配以及保证第二天线与第一天线之间悬空的困难。因此，第二天线与第一天线之间的最小距离需要仔细选取。在一些实施例中，第二天线与第一天线之间的最小距离控制在0.01～2mm之间。在一些实施例中，第二天线与第一天线之间的最小距离控制在0.3～1.5mm之间。在一些实施例中，第二天线与第一天线之间的最小距离控制在0.5～1mm之间。

在一些实施例中，考虑到第二天线与第一天线之间的距离要求在一定程度上受二者之间的介电常数影响，因此，在一些实施例中，该第二天线与第一天线之间的距离可以根据第二天线与第一天线之间的介电常数确定。在一些实施例中，第二天线与第一天线之间的介电常数可以为4.8(单位：C²/(N·M2))左右(例如4.5～5之间)，第二天线与第一天线之间的最小距离在0.5～1mm之间。

在一些实施例中，为降低参考地对第二天线所产生的辐射信号的吸收作用，可以在容置空间条件允许的情况下尽可能地增加第二天线与参考地之间的最小距离。但是，增加第二天线与参考地之间的最小距离意味着容置空间(例如，耳机壳体内部所构成的空间)的大小可能也需要增加，因此，在一些实施例中，为确保不影响容置空间的体积，可以将第二天线与参考地之间的最小距离控制在2mm～15mm之间。在一些实施例中，第二天线与参考地之间的最小距离控制在5mm～10mm之间。

本申请实施例所提供的天线系统，可以作为一独立系统应用于需要配置无线通信功能的电子设备，例如，蓝牙耳机、手机、平板电脑、可穿戴设备(例如AR/VR眼镜、手表)、蓝牙音箱、蓝牙鼠标、蓝牙电子秤等。

下面结合图8-13对本申请实施例提供的耳机进行详细说明，基于耳机的设计和技术路线也可以适用于其他电子设备。

图8是根据本申请一些实施例提供的耳机的示例性结构示意图。

如图8所示，在一些实施例中，耳机800可以包括耳机本体及天线系统810，其中，天线系统810可以包括第一天线811和第二天线812，耳机本体可以包括壳体(图中未示出)、主板820(例如PCB电路板)、电池830、喇叭840(也称为扬声器)等零部件。

在一些实施例中，该壳体可以由金属材料(例如，铜、铬、钛、锌、铝、不锈钢、合金等)或非金属材料(例如，塑料、橡胶、碳纤维等)制造而成。该壳体内部可以包括中空结构，主板820、电池830、喇叭840可以安装或固定于该中空结构中。

主板820可以表示耳机的主电路板。在一些实施例中，该主电路板上可以集成处理芯片或逻辑控制电路，例如，中央处理器(CPU)、专用集成电路(ASIC)、专用指令处理器(ASIP)、可编辑逻辑电路(PLD)、精简指令集电脑(RISC)、微处理器(MCU)等或以上任意组合，用于对电信号进行处理以得到声音信号或对声音信号进行处理以得到电信号。

在一些实施例中，第一天线811可以与主板820电性连接，以构成馈电点。在一些实施例中，第一天线811可以设置在上述壳体内部构成的中空结构中。

需要说明的是，在本申请中，所述耳机可以包括，但不限于上述的耳机本体和天线系统810。参照图1，在一些实施例中，所述耳机还可以包括麦克风850、控制按钮860等输入装置，其中，麦克风850可以包括气导麦克风或骨导麦克风，控制按钮860可以包括触控按钮或实体按钮。在一些实施例中，为了提高用户的使用体验(例如，便于用户操作)，控制按钮860可以选用触控按钮。

在一些实施例中，第一天线811与第二天线812可以相互耦合，其中，第一天线811可以作为信号激励源，用于根据主板820反馈至第一天线811的电流信号或电压信号产生第一辐射信号。该第一天线811所产生的第一辐射信号可以用于激励第二天线812，第二天线812可以在该第一辐射信号的激励下作用下生成第二辐射信号。

在一些实施例中，第二天线812可以相对于第一天线811及参考地(图中未示出)悬空设置，并且，该第二天线812与第一天线811之间的最小距离可以小于该第二天线812与参考地之间的最小距离。

关于天线系统810的更多细节内容可以参照前文所述的各种实施例，此处不再进行赘述。

在一些实施例中，通过将第二天线812相对于第一天线811以及参考地悬空设置，可以降低回流或辐射至参考地、主板820以及与主板820连接的其他零部件(例如电池830、喇叭840等)的辐射能量。

在一些实施例中，通过将第二天线812与第一天线811之间的最小距离设定为小于该第二天线812与参考地之间的最小距离，可以确保第一天线811与第二天线812之间的激励作用大于参考地对第二天线812所产生的辐射信号的吸收作用。

参照图8，在一些实施例中，为了降低耳机喇叭840对辐射信号(包括第一天线811产生的第一辐射信号以及第二天线812产生的第二辐射信号)的吸收作用，可以使第二天线812的位置尽可能地远离喇叭840。

在一些实施例中，第二天线812与喇叭840之间的距离可以是第二天线812与第一天线811之间的最小距离的至少5倍。在一些实施例中，第二天线812与喇叭840之间的距离是第二天线812与第一天线811之间的最小距离的10倍以上。在一些实施例中，第二天线812与喇叭840之间的距离是第二天线812与第一天线之间的最小距离的15倍以上。

在一些实施例中，第一天线811除了用于激励第二天线812以外，还可以直接向外界辐射第一辐射信号以进行数据传输。在一些实施例中，第一天线811和第二天线812可以同时向外界的其他电子设备发送辐射信号，其中，第一天线811产生的部分辐射信号可以用于激励第二天线812，并通过第二天线812生成第二辐射信号向外辐射，而该第一天线811所产生的第一辐射信号的剩余部分，则可以直接向外界辐射。在一些实施例中，当第一天线811所产生的辐射信号完全传递至第二天线812时，可以仅由第二天线812向外界传输辐射信号(即天线系统810最终仅向外辐射第二辐射信号以进行数据传输)。

在一些实施例中，为了降低耳机喇叭840对第一天线811所产生的第一辐射信号的吸收作用，在一些实施例中，可以将第一天线811也设置在背离喇叭840的一侧。

在一些实施例中，通过将第一天线811和/或第二天线812设置在背离喇叭840的一侧，即第一天线811和/或第二天线812与人体的距离大于喇叭840与人体的距离。除了可以降低喇叭840对第一天线811和/或第二天线812所产生的辐射信号的吸收作用，还可以减少用户在佩戴耳机时人体(例如，头部、耳腔)对辐射信号的吸收作用。

在一些实施例中，为尽量减少耳机等电器设备的其它电子功能组件以及人体对辐射信号的吸收作用，第一天线811和/或第二天线812应尽可能设置在耳机等电器设备远离人体的外侧，即第一天线811和/或第二天线812与人体的距离大于耳机等电器设备的各主要电子功能组件与人体的距离。

参照图8，在一些实施例中，为了降低电池830对辐射信号(包括第一天线811产生的第一辐射信号以及第二天线812产生的第二辐射信号)的吸收作用，可以将耳机电池830设置在靠近喇叭840的位置(即耳机电池与第一天线811和第二天线812的距离大于或者远大于耳机电池与喇叭的距离)，使得该电池830也尽可能地远离第一天线811和第二天线812，从而降低耳机电池830对第一天线811和第二天线812所产生的辐射信号的吸收作用。在一些实施例中，电池830与第一天线811或第二天线812之间的距离可以在3mm～20mm之间；在一些实施例中，电池830与第一天线811或第二天线812之间的距离可以在5mm～15mm之间。

参照图8，在一些实施例中，为了降低喇叭840及电池830对辐射信号的吸收作用，还可以将天线系统810中的第一天线811和第二天线812与其他零部件隔离。在一些实施例中，可以通过主板820将第一天线811、第二天线812与喇叭840、电池830相互隔离，具体而言，即将喇叭840和电池830设置在主板820的一侧，将第一天线811和第二天线812设置在该主板820的另一侧。

图9是根据本申请一些实施例提供的耳机的示例性电磁场辐射仿真图。

如图9所示，其中，仿真图900中的910区域表示本申请一些实施例所提供的耳机的第二天线附近的磁场分布，920区域表示该耳机的喇叭及电池附近的磁场分布。由图9可以看出，通过本申请一些实施例所提供的天线系统，可以使得耳机的辐射磁场集中在第二天线附近(即图9所示的910区域)，也即远离人耳的位置，从而使得人耳、喇叭、电池等结构对天线辐射信号的吸收作用大大降低。

图10是根据本申请一些实施例提供的常规耳机的示例性电磁场辐射仿真图。

如图10所示，其中，仿真图1000中的1010区域表示常规耳机的第二天线附近的磁场分布，1020区域表示常规耳机喇叭附近的磁场分布。通过仿真图900与仿真图1000对比可以看出，本申请一些实施例所提供的耳机相对于常规耳机，极大程度地减少了喇叭和电池附近分布的辐射能量。

由于该部分辐射能量来源于天线系统，并且该部分辐射能量在用户佩戴耳机的情况下极易被人体吸收，而天线系统在单位时间的所产生的辐射能量的总量是一定的，因此，通过本申请实施例所提供的天线系统可以极大程度地提高天线系统所产生的辐射信号的有效部分。

进一步地，图11是根据本申请一些实施例提供的耳机的示例性远场辐射仿真图。其中，远场辐射区可以表示在以辐射源(例如第一天线和/或第二天线)为中心，且距离该中心三个波长以外的空间范围。根据仿真图1100可以看出，本申请一些实施例提供的耳机所产生的辐射信号能够全面覆盖远场辐射区，即本申请一些实施例所提供的耳机及其天线系统可以满足无线信号的全向辐射需求。

图12是根据本申请另一些实施例提供的耳机的示例性结构示意图。

如图12所示，在一些实施例中，耳机1200的第二天线1212可以包括非闭合的环形结构。在一些实施例中，第二天线1212可以通过该环形结构环绕第一天线1211设置，使得第二天线1212构成一loop天线。在一些实施例中，通过该环形结构环绕第一天线1211设置，可以增加第二天线1212与第一天线1211之间的相对耦合面积，从而提高第一天线1211与第二天线1212之间的激励耦合效果。

在一些实施例中，通过将第二天线1212设置为非闭合的环形结构，并环绕第一天线1211设置，除了可以提高第一天线1211与第二天线1212之间的激励耦合效果，还可以充分利用第一天线1211附近的空间，使得第二天线对于耳机内部的容置空间长度要求降低。

在一些实施例中，该环形结构的一端与第一天线1211之间的最小距离可以在0.1mm～1mm之间；在一些实施例中，该环形结构的一端与第一天线1211之间的最小距离可以在0.3mm～1mm之间；在一些实施例中，该环形结构的一端与第一天线1211之间的最小距离可以在0.3mm～0.8mm之间。在一些实施例中，该环形结构的另一端与第一天线1211之间的最小距离可以与前面所述的一端相同或不同。在一些实施例中，为确保第二天线1212中所产生的电流具有稳定的流向，可以使该环形结构的两个端点与第一天线1211之间具有不同的距离。举例而言，在一些可能的实施例中，该第二天线1212的一端与第一天线1211的最小距离可以为0.8mm，另一端与第一天线1211之间的最小距离可以为1mm、1.5mm、1.8mm等。

需要说明的是，第一天线1211和第二天线1212的形状可以是但不限于图12所示的形状。在一些实施例中，第二天线1212所构成的环形结构可以是例如圆环、椭圆环、矩形环、三角环、多边形环等。

在一些实施例中，第二天线1212的形状可以根据第一天线1211的形状进行设置。例如，当第一天线1211为条形天线时，第二天线1212可以设计为矩形环，并环绕该条形天线设置；当第一天线1211为椭圆形天线时，第二天线1212可以设计为椭圆环，并环绕该椭圆形天线设置。

参照图12，在一些实施例中，第二天线1212可以通过绝缘体1230相对于主板1220或第一天线1211固定。在一些实施例中，该绝缘体1230可以由绝缘材料制作而成，例如塑料、橡胶等，从而确保第二天线1212相对于第一天线1211和参考地悬空。

在一些实施例中，第一天线可以包括与其接触的金属，并与该金属共同构成上述天线系统中的第一天线。与第一天线同理，在一些可能的实施例中，第二天线也可以包括与其接触的其他金属(例如耳机金属外壳)，并与其他金属共同构成上述天线系统中的第二天线。

在一些实施例中，第二天线的长度(即电流在第二天线中的流动路径的总长度)可以根据其所需产生的辐射信号(即第二辐射信号)的频率进行设定。在一些实施例中，可以将第二天线的长度设定为其产生的第二辐射信号的频率所对应波长的二分之一，即第二天线可以为二分之一波长天线。

本说明书所提供的仅为本申请的示例性实施例，作为本申请的替换方案，在一些可能的实施例中，该第二天线也可以采用四分之一波长天线、八分之一波长天线或八分之三波长天线等。

根据图13所示的曲线图1300可以看出，本申请一些实施例所提供的耳机在2.4GHz到2.48GHz的辐射频段内(即图13中S1与S2之间)，满足回波损耗在-10db以下的指标，S参数(用于评估反射信号和传送信号的性能的重要参数)性能较好。

基于上述S参数曲线特性，在一些实施例中，可以将第二天线的长度设置为50～70mm，其宽度可以设置为小于3mm。

在一些实施例中，为了进一步确保S参数性能良好，可以将第二天线的长度设置为60～70mm。

本申请实施例可能带来的有益效果包括但不限于：(1)通过设置相对于第一天线悬空的第二天线，并通过激励的方式将第一天线所产生的辐射信号传递至第二信号，可以减少回流至主板以及与主板连接的其他元件的辐射能量，提高天线系统的辐射效率；(2)通过将第二天线与第一天线之间的距离设置为大于第二天线与地之间的距离，可以使得第一天线对第二天线的激励作用大于参考地对第二天线的吸收作用，从而进一步提高天线系统的辐射效率。

需要说明的是，不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例里，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效果。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本申请作为参考。与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本申请权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本申请中的)也除外。需要说明的是，如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请所述内容有不一致或冲突的地方，以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。

最后，应当理解的是，本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此，作为示例而非限制，本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地，本申请的实施例不仅限于本申请明确介绍和描述的实施例。

Claims

1.一种天线系统，应用于电子设备，所述电子设备包括耳机，其特征在于，所述天线系统至少包括第一天线和第二天线；其中，

所述第一天线与所述第二天线激励耦合；

所述第二天线相对于所述第一天线悬空；

所述第二天线与所述第一天线之间的最小距离小于所述第二天线与参考地之间的最小距离；

所述第一天线与信号源连接并产生第一辐射信号，所述第一辐射信号部分作用到所述第二天线并激励所述第二天线生成第二辐射信号。

2.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述第一天线的谐振频率为所述第二天线的谐振频率的至少2倍。

3.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述第二天线包括至少两个端点，所述至少两个端点中的至少一个端点与所述第一天线之间的最小距离小于2mm。

4.如权利要求3所述的天线系统，其特征在于，所述第二天线与所述参考地之间的最小距离至少比所述第二天线与所述第一天线之间的最小距离大0.5mm。

5.如权利要求1-4中任一项所述的天线系统，其特征在于，所述第二天线的宽度不大于10mm；和/或所述第二天线至少包含两个点，所述两个点之间任意连线，所述任意连线全部在所述第二天线内，任意连线的最短长度不小于30mm。

6.如权利要求1-4中任一项所述的天线系统，其特征在于，所述第二天线包括非闭合的环形结构，所述非闭合的环形结构环绕所述第一天线设置。

7.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述第二天线的谐振频率在第一天线的谐振频率的1/5到2/3之间。

8.一种天线系统，应用于电子设备，所述电子设备包括耳机，其特征在于，所述天线系统至少包括第一天线和第二天线；其中，

所述第一天线与信号源连接并产生第一辐射信号；

所述第二天线相对于所述第一天线悬空；

所述第二天线的谐振频率在所述第一天线的谐振频率的1/5到2/3之间。

9.如权利要求8所述的天线系统，其特征在于，所述第一天线与所述信号源之间至少通过一个弹性连接件连接。

10.如权利要求8所述的天线系统，其特征在于，所述第二天线包括至少两个端点，所述至少两个端点中的至少一个端点与所述第一天线之间的最小距离小于2mm。

11.如权利要求10所述的天线系统，其特征在于，所述第二天线与所述参考地之间的最小距离至少比所述第二天线与所述第一天线之间的最小距离大0.5mm。

12.如权利要求8-11中任一项所述的天线系统，其特征在于，所述第二天线的宽度不大于10mm；和/或所述第二天线至少包含两个点，所述两个点之间任意连线，所述任意连线全部在所述第二天线内，任意连线的最短长度不小于30mm。

13.如权利要求8-11中任一项所述的天线系统，其特征在于，所述第二天线包括非闭合的环形结构，所述非闭合的环形结构环绕所述第一天线设置。

14.一种耳机，其特征在于，包括至少一个扬声器、主板、电池以及如权利要求1-13中任一项所述的天线系统；

所述第二天线与所述扬声器的最小距离至少是所述第二天线与所述第一天线的最小距离的5倍；

所述扬声器及所述电池设置于所述主板的一侧，所述第一天线及所述第二天线设置于所述主板的另一侧。