CN112751175A - 一种天线系统及耳机 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种天线系统，所述天线系统至少包括：金属壳体，所述金属壳体包括至少一条与壳体内部贯通的缝隙；以及激励天线，所述激励天线设置在所述金属壳体内部，所述激励天线相对于所述金属壳体悬空，所述激励天线的至少部分与所述缝隙的至少20％长度的部分形状匹配；其中，所述激励天线中与所述缝隙形状匹配的部分距离所述缝隙不超过3mm。

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，特别涉及一种耳机。

背景技术

在无线通信设备上，金属壳体因其外观美观、结构强度大、导热性能优越等优势被越来越多地使用。但是，无线通信设备一般通过天线装置进行电磁信号传输，天线装置在信号接收以及发送时容易受到金属壳体的屏蔽和干扰。

尤其对于无线耳机等具有特殊结构的设备而言，由于受其结构以及使用方式的限制，常规天线设计很难实现全金属壳体或大面积金属壳体设计。

发明内容

本申请实施例之一提供一种天线系统，至少包括：金属壳体，所述金属壳体包括至少一条与壳体内部贯通的缝隙；以及激励天线，所述激励天线设置在所述金属壳体内部，所述激励天线相对于所述金属壳体悬空，所述激励天线的至少部分与所述缝隙至少20％长度的部分形状匹配；其中，所述激励天线中与所述缝隙形状匹配的部分距离所述缝隙不超过3mm。

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：金属壳体，所述金属壳体包括至少一条与壳体内部贯通的缝隙；以及激励天线，所述激励天线设置在所述金属壳体内部，所述激励天线相对于所述金属壳体悬空，所述激励天线的至少部分与所述缝隙至少20％长度的部分形状匹配；其中，所述激励天线中与所述缝隙形状匹配的部分距离所述缝隙不超过3mm。

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所示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所示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所示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所示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所示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所示的天线系统的示例性结构示意图；

图7是根据本申请一些实施例提供的耳机的示例性剖面结构示意图；

图8是根据本申请一些实施例提供的耳机的示例性电磁场辐射仿真图；以及

图9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。

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。

金属壳体因其外观美观、结构强度大、导热性能优越等优势被越来越多地在无线通信设备上使用，但是，对于无线耳机等具有特殊结构的设备而言，由于受其结构及其使用方式的限制，常规天线设计很难实现全金属壳体或大面积金属壳体设计。

针对上述问题，本申请实施例提供一种天线系统，通过在金属壳体上开设金属缝隙，并设置与该金属缝隙至少部分形状匹配的激励天线，然后通过该激励天线产生的辐射信号作用于该金属缝隙，使得该金属壳体在激励天线的激励作用下构成辐射体参与信号辐射，从而提高其信号辐射效率。

下面结合附图对本申请实施例所提供的天线系统进行详细说明。

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，在一些实施例中，天线系统100可以包括金属壳体110和激励天线120，其中，金属壳体110的内部构成第一腔体，该金属壳体110上设置有与第一腔体贯通的金属缝隙130。

在一些实施例中，激励天线120可以相对于金属壳体110悬空设置(即激励天线120不与金属壳体110直接接触)，激励天线120可以设置在第一腔体内靠近金属缝隙130的位置，激励天线120的至少部分与金属缝隙130的至少部分形状匹配。在一些实施例中，激励天线120中的部分或全部与金属缝隙130的部分或全部具有相同或大致相同的形状。在一些实施例中，激励天线120可以产生辐射信号，并作用于金属缝隙130，从而激励金属壳体110，使得金属壳体110构成一辐射体，将激励天线120所产生的辐射信号向外传递。

激励天线120与金属缝隙130形状匹配部分越多，激励天线120与金属缝隙130距离越短，则越容易通过金属缝隙对金属壳体通过激励作用产生辐射信号。但由于激励天线120与金属壳体需要悬空，激励天线120距离金属缝隙130过近，可能导致无法实现悬空，且给制造带来一定困难。在一些实施例中，激励天线120与金属缝隙130的形状尽可能实现匹配，且两者形状匹配部分的距离不超过3mm。在一些实施例中，激励天线120与金属缝隙130沿其缝隙延展方向至少20％的长度部分形状相匹配，且两者形状匹配部分的距离不超过3mm。在一些实施例中，激励天线120与金属缝隙130沿其缝隙延展方向至少50％的长度部分形状相匹配，且两者形状匹配部分的距离不超过3mm。在一些实施例中，激励天线120与金属缝隙130沿其缝隙延展方向至少60％的长度部分形状相匹配，且两者形状匹配部分的距离不超过3mm。在一些实施例中，激励天线120与金属缝隙130沿其缝隙延展方向至少80％的长度部分形状相匹配，且两者形状匹配部分的距离不超过3mm。在一些实施例中，激励天线120与金属缝隙130沿其缝隙延展方向至少90％的长度部分形状相匹配，且两者形状匹配部分的距离不超过3mm。激励天线120与金属缝隙130形状匹配部分的距离可以相等，也可以部分不等。在一些实施例中，激励天线120与金属缝隙130沿其缝隙延展方向至少50％的长度部分形状相匹配，且两者形状匹配部分的距离不超过2mm。在一些实施例中，激励天线120与金属缝隙130沿其缝隙延展方向至少60％的长度部分形状相匹配，且两者形状匹配部分的距离不超过2mm。在一些实施例中，激励天线120与金属缝隙130沿其缝隙延展方向至少80％的长度部分形状相匹配，且两者形状匹配部分的距离不超过2mm。在一些实施例中，激励天线120与金属缝隙130沿其缝隙延展方向至少90％的长度部分形状相匹配，且两者形状匹配部分的距离不超过2mm。在一些实施例中，激励天线120与金属缝隙130沿其缝隙延展方向至少50％的长度部分形状相匹配，且两者形状匹配部分的距离不超过1.5mm。在一些实施例中，激励天线120与金属缝隙130沿其缝隙延展方向至少60％的长度部分形状相匹配，且两者形状匹配部分的距离不超过1.5mm。在一些实施例中，激励天线120与金属缝隙130沿其缝隙延展方向至少80％的长度部分形状相匹配，且两者形状匹配部分的距离不超过1.5mm。在一些实施例中，激励天线120与金属缝隙130沿其缝隙延展方向至少90％的长度部分形状相匹配，且两者形状匹配部分的距离不超过1.5mm。在一些实施例中，激励天线120与金属缝隙130沿其缝隙延展方向至少50％的长度部分形状相匹配，且两者形状匹配部分的距离不超过1mm。在一些实施例中，激励天线120与金属缝隙130沿其缝隙延展方向至少60％的长度部分形状相匹配，且两者形状匹配部分的距离不超过1mm。在一些实施例中，激励天线120与金属缝隙130沿其缝隙延展方向至少80％的长度部分形状相匹配，且两者形状匹配部分的距离不超过1mm。在一些实施例中，激励天线120与金属缝隙130沿其缝隙延展方向至少90％的长度部分形状相匹配，且两者形状匹配部分的距离不超过1mm。在一些实施例中，激励天线120与金属缝隙130沿其缝隙延展方向至少50％的长度部分形状相匹配，且两者形状匹配部分的距离不超过0.8mm。在一些实施例中，激励天线120与金属缝隙130沿其缝隙延展方向至少60％的长度部分形状相匹配，且两者形状匹配部分的距离不超过0.8mm。在一些实施例中，激励天线120与金属缝隙130沿其缝隙延展方向至少80％的长度部分形状相匹配，且两者形状匹配部分的距离不超过0.8mm。在一些实施例中，激励天线120与金属缝隙130沿其缝隙延展方向至少90％的长度部分形状相匹配，且两者形状匹配部分的距离不超过0.8mm。

为减小制造的难度，同时尽可能使激励天线120与金属缝隙130形状匹配并近距离提高辐射信号的耦合效率，可以尽量让激励天线120与金属缝隙130形状匹配，在一些地方距离保持在3.0mm以内，在形状比较规则且容易保证近距离悬空的位置，让激励天线120与金属缝隙130在该部分距离进一步减小到2.0mm乃至1.5mm甚至1.0mm以内。在有的部分甚至可以将距离进一步缩短到0.8mm以内。在一些实施例中，激励天线120与金属缝隙130沿其缝隙延展方向至少70％的长度部分形状相匹配，且两者形状匹配部分的距离不超过3mm；其中，两者形状匹配部分的至少50％距离不超过2mm；其中，两者形状匹配部分的至少20％距离不超过1.5mm。在一些实施例中，激励天线120与金属缝隙130沿其缝隙延展方向至少80％的长度部分形状相匹配，且两者形状匹配部分的距离不超过2mm；其中，两者形状匹配部分的至少50％距离不超过1.5mm；其中，两者形状匹配部分的至少20％距离不超过1mm。在一些实施例中，激励天线120与金属缝隙130沿其缝隙延展方向至少80％的长度部分形状相匹配，且两者形状匹配部分的距离不超过3mm；其中，两者形状匹配部分的至少50％距离不超过1mm。在一些实施例中，激励天线120与金属缝隙130沿其缝隙延展方向至少80％的长度部分形状相匹配，且两者形状匹配部分的距离不超过3mm；其中，两者形状匹配部分的至少50％距离不超过2mm；其中两者形状匹配部分的至少20％距离不超过0.8mm。

在一些实施例中，第一腔体(金属腔体)的内壁可以对激励天线120向腔体内部辐射的信号进行反射，并使其在经过反射后最终作用到金属缝隙130。在一些实施例中，通过将激励天线120单独设置在第一腔体中(即第一腔体中不设置除激励天线120以外的其他元件)，可以满足激励天线120所需的净空条件。

在一些实施例中，金属壳体110可以由银、铜、铝中的至少一种导电性能较好的材质制造而成。在一些实施例中，金属壳体110可以由铜制造而成；在一些实施例中，金属壳体可以由铜镍合金制造而成；在一些实施例中，金属壳体110可以由铝合金制造而成。

在一些实施例中，金属壳体110的形状可以为长方体、正方体、圆柱体、椭圆柱体或其他规则形状及不规则形状。

在一些实施例中，激励天线120可以是单极天线，具有较高的辐射效率。在一些实施例中，激励天线120的谐振频率2GHz～5GHz之间。在一些实施例中，激励天线120可以为一条状。激励天线的长度越长，则越容易通过与金属缝隙提高激励作用的效率。同时，激励天线的长度和形状受其谐振频率的限制，应尽量保证其谐振频率满足设计要求。在一些实施例中，激励天线120的长度至少为5mm，其宽度最多为3mm，其厚度最多为3mm，其谐振频率2GHz～5GHz之间。在一些实施例中，激励天线120的长度可以在5mm～40mm之间，其谐振频率2GHz～4GHz。在一些实施例中，激励天线120的长度可以在25mm～40mm之间，其谐振频率2GHz～3GHz。在一些实施例中，激励天线120的宽度可以在0.5mm～2.5mm之间，其厚度可以在0.5mm～2mm之间。在一些实施例中，激励天线120的长度可以在10mm～20mm之间，其宽度可以在1mm～2mm之间，其厚度可以在1mm～2mm之间。

在一些实施例中，激励天线120可以包括一个馈电点，该馈电点可以设置在激励天线120比较靠中间的位置。在一些实施例中，馈电点与激励天线的两个端点分别形成两段天线。在一些实施例中，该馈电点距离激励天线120最近端点的距离不少于该馈电点距离激励天线120最远端点的距离的2/3。在一些实施例中，该馈电点可以在激励天线120的中点左右偏移5％长度的范围内。在一些实施例中，通过将该馈电点设置在激励天线120的正中间位置，可以使得两段天线具有大致相同的辐射效率。

在一些实施例中，金属壳体110上的金属缝隙130与激励天线120耦合，通过激励天线120的激励作用可以在金属壳体110上产生辐射信号。金属缝隙130与激励天线120的形状匹配程度越高，则激励作用效果越好。但金属缝隙过长，可能使产品设计不够美观。且金属缝隙长度，与金属壳体受激励作用的谐振频率有关。所以，金属缝隙应尽可能结合其形状设计，满足激励作用的效率和谐振频率的要求。在一些实施例中，金属壳体的谐振频率在2GHz～5GHz之间；金属壳体的缝隙总长度在40mm～70mm之间。在一些实施例中，金属壳体的谐振频率在2GHz～3GHz之间；金属壳体的缝隙总长度在50mm～70mm之间。

金属壳体的缝隙位置应尽可能配合金属壳体的形状，既保证其长度，又减小对金属壳体的外观的影响，同时使金属壳体的谐振频率满足设计要求。如图1所示，在一些实施例中，金属壳体110的形状可以为一个大致的长方体。金属缝隙130可以包括位于金属壳体110正面和底面的第一缝隙131，以及位于金属壳体110背面和底面的第二缝隙132，第一缝隙131与第二缝隙132可以相互连通或相互隔离。其中，第一缝隙131可以包括沿金属壳体110长度方向(x轴方向)延伸的第一缝隙段131-1、沿金属壳体110高度方向(z轴方向)延伸的第二缝隙段131-2以及沿金属壳体110厚度方向(y轴方向)延伸的第三缝隙段131-3；第二缝隙132可以包括沿金属壳体110长度方向(x轴方向)延伸的第四缝隙段132-1、沿金属壳体110高度方向(z轴方向)延伸的第五缝隙段132-2以及沿金属壳体110厚度方向(y轴方向)延伸的第六缝隙段132-3。在一些实施例中，第一缝隙段131-1、第二缝隙段131-2与第四缝隙段132-1、第五缝隙段132-2可以位于金属壳体110相对的两个面(例如，图1所示的正面和背面)，第三缝隙段131-3与第六缝隙段132-3可以位于金属壳体110的同一个面(例如，图1所示的底面)。在一些实施例中，通过在金属壳体110的不同平面开设金属缝隙，可以对金属壳体110的不同部位进行激励，从而使得金属壳体110的多个部位构成辐射体进行信号辐射。

在一些实施例中，第三缝隙段131-3与第六缝隙段132-3可以位于同一条直线上，且相互连通，第二缝隙段131-2、第三缝隙段131-3与第五缝隙段132-2、第六缝隙段132-3共同构成一“U”型缝隙。在一些实施例中，第一缝隙段131-1、第二缝隙段131-2、第三缝隙段131-3、第四缝隙段132-1、第五缝隙段132-2以及第六缝隙段132-3可以包括直线部分、曲线部分或折线部分中至少一种。

在一些实施例中，激励天线120可以包括第一辐射体121和第二辐射体122，其中，第一辐射体121和第二辐射体122可以分别表示激励天线120的不同部分或不同组成单元。在一些实施例中，第一辐射体121可以与第一缝隙131激励耦合，第二辐射体122可以与第二缝隙激励耦合。

在一些实施例中，激励天线120所包含的第一辐射体121与第二辐射体122之间可以相互连接或相互独立，其中，第一辐射体121和第二辐射体122可以产生辐射信号，并通过该辐射信号分别作用于第一缝隙131和第二缝隙132，从而激励金属壳体110，使得金属壳体110构成一辐射体并将激励天线120所产生的辐射信号向外传递。

参照图1，在一些实施例中，第一辐射体121可以与第二辐射体122相互连接。其中，第一辐射体121可以包括第一辐射段121-1和第二辐射段121-2，第二辐射体122可以包括第三辐射段122-1和第四辐射段122-2，第二辐射段121-2与第四辐射段122-2相互连接。

在一些实施例中，第一辐射段121-1、第二辐射段121-2、第三辐射段122-1和第四辐射段122-2可以由金属材料构成，例如银、铜、铝、锌合金、碳钢等金属材料中的任意一种或多种。在一些实施例中，第一辐射段121-1、第二辐射段121-2、第三辐射段122-1和第四辐射段122-2可以呈片状(例如，金属片)或条状(例如，金属丝)。

在一些实施例中，第一辐射体121和第二辐射体122可以通过同一馈电点(图中未示出)进行馈电，该馈电点可以设置在第二辐射段121-2与第四辐射段122-2的连接处。在一些实施例中，当第二辐射段121-2与第四辐射段122-2相互连接时，该馈电点可以位于激励天线120的中间某一部位，该馈电点距离激励天线120最近端点的距离不少于该馈电点距离激励天线120最远端点的距离的2/3，即该馈电点可以在激励天线120的中点左右偏移10％长度的范围内。在一些实施例中，通过将该馈电点设置在激励天线120的正中间位置，可以使得第一辐射体121和第二辐射体122具有大致相同的辐射效率。

在一些实施例中，该馈电点可以连接至主板(图中未示出)，该主板上可以包括信号源(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激励天线120提供电压、电流或其它形式的信号，从而使激励天线120生成辐射信号。

在一些实施例中，激励天线120的谐振频率可以大于金属缝隙130的谐振频率。在一些实施例中，激励天线120的谐振频率可以在金属缝隙130的谐振频率的2倍左右，例如1.5倍～2.5倍之间。

在一些实施例中，第一辐射段121-1与第二辐射段121-2所构成的第一辐射体121，以及第三辐射段122-1与第四辐射段122-2所构成的第二辐射体122可以为“L”型(即第一辐射段121-1与第二辐射段121-2大致垂直，第三辐射段122-1与第四辐射段122-2大致垂直)，第一辐射体121和第二辐射体122可以共同构成一“U型”激励天线，从而使得激励天线120的形状与第二缝隙段131-2、第三缝隙段131-3、第五缝隙段132-2、第六缝隙段132-3所构成的“U”型缝隙的形状相匹配，进而在一定程度上提高激励天线120与金属缝隙130之间的激励耦合效果。

在一些实施例中，激励天线120及金属缝隙130的形状可以是，但不限于图1所示的形状；金属缝隙130的开设位置可以是，但不限于图1所示的位置。例如，在一些实施例中，激励天线120的形状可以与第一缝隙段131-1和/或第四缝隙段132-1的形状匹配；在一些实施例中，第一缝隙段131-1和第四缝隙段132-1可以分别沿金属壳体110的长度延伸方向开设在其正面和背面的中间位置；又例如，在一些实施例中，第二缝隙段131-2、第三缝隙段131-3、第五缝隙段132-2、第六缝隙段132-3所构成的“U”型缝隙可以开设在金属壳体110的右端面。

在一些实施例中，金属缝隙130可以包括第一缝隙段131-1、第二缝隙段131-2、第三缝隙段131-3、第四缝隙段132-1、第五缝隙段132-2、第六缝隙段132-3中的一段或多段。例如，在一些实施例中，金属缝隙130可以只包括由第一缝隙段131-1、第二缝隙段131-2、第三缝隙段131-3构成的第一缝隙131，激励天线120可以只包括由第一辐射段121-1和第二辐射段121-2构成的第一辐射体121，其中，第一辐射体121的形状与第二缝隙段131-2、第三缝隙段131-3构成的“L”型缝隙的形状匹配；又例如，在一些实施例中，金属缝隙130可以包括第二缝隙段131-2、第三缝隙段131-3、第五缝隙段132-2、第六缝隙段132-3，激励天120可以包括第一辐射段121-1、第二辐射段121-2、第三辐射段122-1、第四辐射段122-2，激励天线120的形状与第二缝隙段131-2、第三缝隙段131-3、第五缝隙段132-2、第六缝隙段132-3所构成的“U”型金属缝隙的形状匹配。

在一些实施例中，通过将激励天线120的形状与金属缝隙130的部分或全部形状匹配，可以使得激励天线120更好地接近金属缝隙130，从而使得激励天线120与金属缝隙130之间建立较好的激励耦合效果，进而使得激励天线120所产生的辐射信号能够更好的通过金属壳体110向外辐射，也即提高天线系统100的辐射效率。

在一些实施例中，激励天线120中与金属缝隙130的形状匹配的部分相对于金属缝隙130的最小距离可以小于或等于2mm。在一些实施例中，第一辐射段121-1的形状可以与第二缝隙段131-2匹配，第一辐射段121-1与第二缝隙段131-2之间的间距或最小距离小于等于2mm；在一些实施例中，第二辐射段121-2的形状可以与第三缝隙段131-3匹配，第二辐射段121-2与第三缝隙段131-3之间的间距或最小距离小于等于2mm；在一些实施例中，第三辐射段122-1的形状与第五缝隙段132-2匹配，第四辐射段122-2的形状与第六缝隙段132-3匹配，第三辐射段122-1与第五缝隙段132-2之间的间距或最小距离，以及第四辐射段122-2与第六缝隙段132-3之间的间距或最小距离均小于等于2mm。在一些实施例中，不同辐射段(例如，第一辐射段121-1、第二辐射段121-2、第三辐射段122-1、第四辐射段122-2)相对于其匹配的缝隙段(例如，第二缝隙段131-2、第三缝隙段131-3、第五缝隙段132-2、第六缝隙段132-3)的距离可以相同或不同。在一些实施例中，第一辐射段121-1与第二缝隙段131-2的形状匹配，二者之间的距离可以为1mm；第二辐射段121-2与第三缝隙段131-3的形状匹配，二者之间的距离可以为1.5mm。在一些实施例中，第三辐射段122-1与第五缝隙段132-2的形状匹配，二者之间的距离可以为1.5mm；第四辐射段122-2与第六缝隙段132-3的形状匹配，二者之间的距离可以为1.5mm。

在一些实施例中，激励天线120中与金属缝隙130的形状匹配的部分相对于金属缝隙130的最小距离可以在0.1mm～2mm之间。在一些实施例中，激励天线120中与金属缝隙130的形状匹配的部分相对于金属缝隙130的最小距离可以在0.1mm～1mm之间。

在一些实施例中，为确保激励天线120与金属缝隙130之间具有较好的激励耦合效果，可以使激励天线120中与金属缝隙130的形状匹配的部分大于或等于激励天线120的长度的1/2。

在一些实施例中，金属缝隙130的长度可以根据激励天线120所产生的辐射信号的频率而定。例如，在一些实施例中，金属缝隙130的长度可以为该辐射信号所对应波长的1/4；又例如，在一些实施例中，金属缝隙130的长度可以为该辐射信号所对应波长的1/2；再例如，在一些实施例中，金属缝隙130的长度可以为该辐射信号所对应波长的3/8。在一些实施例中，该辐射信号的频率可以在2GHz～5GHz之间。

在一些实施例中，金属缝隙130的长度还可以根据金属壳体110的磁导率及介电常数而定。例如，当金属壳体110的磁导率或介电常数增加3倍时，金属缝隙130的长度可以增加1倍。

在一些实施例中，第一缝隙131和/或第二缝隙132的长度可以在25mm～35mm之间。在一些实施例中，第一缝隙131和/或第二缝隙132的长度可以在25mm～33mm之间。在一些实施例中，第一缝隙131和/或第二缝隙132的长度可以在28mm～35mm之间。在一些实施例中，第一缝隙131和/或第二缝隙132的长度可以在28mm～33mm之间。在一些实施例中，当第一缝隙131与第二缝隙132相互连通时，金属缝隙130的总长度可以在50mm～70mm之间。

在一些实施例中，金属缝隙130的宽度可以小于3mm，即第一缝隙131和/或第二缝隙132两侧的金属壁之间的间距小于3mm。在一些实施例中，第一缝隙131和/或第二缝隙132的宽度可以在1mm～3mm之间；在一些实施例中，第一缝隙131和/或第二缝隙132的宽度可以在0.5mm～2mm之间；在一些实施例中，第一缝隙131和/或第二缝隙132的宽度可以在1mm～2mm之间。

在一些实施例中，考虑到金属壳体110在受到挤压的情况下可能会由于变形而影响金属缝隙130的宽度，甚至导致激励天线120直接与金属壳体110接触，因此，在一些实施例中，可以在第一腔体内部设置支撑件，例如，可以通过该支撑件连接金属缝隙130两侧的金属壁，从而阻碍金属缝隙130两侧的金属壁之间发生相对运动，确保金属缝隙130的相对宽度固定不变。在一些实施例中，该支撑件可以由金属材料或非金属材料制造而成。

在一些实施例中，金属壳体110的形状可以为圆柱体，金属缝隙130可以包括绕圆周面开设的一弧形段，激励天线120的形状可以与该弧形段匹配。

参照图2，在一些实施例中，天线系统200中的第一辐射体221与第二辐射体222之间可以相互独立，其中，第一辐射体221的一端(例如，第二辐射段221-2远离第一辐射段221-1的一端)可以与第一馈电点(图中未示出)电性连接，第二辐射体222的一端(例如，第四辐射段222-2远离第三辐射段222-1的一端)可以与第二馈电点(图中未示出)电性连接，第一馈电点可以给第一辐射体221提供第一信号，第二馈电点可以给第二辐射体222提供第二信号。在一些实施例中，第一信号和第二信号可以是电流信号、电压信号或其他形式的信号。在一些实施例中，第一信号和第二信号可以是相同或不同的信号。

在一些实施例中，第一信号与第二信号的相位相同。第一信号可以依次经由第二辐射段221-2、第一辐射段221-1，然后由第二辐射段221-2和第一辐射段221-1所构成的第一辐射体221将第一信号转换为第一辐射信号，并通过该第一辐射信号作用于包含第三缝隙段231-3、第二缝隙段231-2以及第一缝隙段231-1的第一缝隙231，从而激励金属壳体210，使得第一缝隙231所在的金属壳体210的部分或全部构成一辐射体，将第一辐射体221所产生的第一辐射信号向外辐射。与第一信号同理，第二信号可以依次经由第四辐射段222-2、第三辐射段222-1，然后由第四辐射段222-2和第三辐射段222-1所构成的第二辐射体222将第二信号转换为第二辐射信号，并通过该第二辐射信号作用于包含第六缝隙段232-3、第五缝隙段232-2以及第四缝隙段232-1的第二缝隙232，使得第二缝隙232所在的金属壳体210的部分或全部构成一辐射体，将第二辐射体222所产生的第二辐射信号向外辐射。在一些实施例中，第一辐射信号和第二辐射信号可以是电磁波信号。

在一些实施例中，第三缝隙段231-3与第六缝隙段232-3可以相互连通或相互隔开。当第三缝隙段231-3与第六缝隙段232-3相互隔开(即第三缝隙段231-3与第六缝隙段232-3之间存在一段未开缝的部分)时，可以避免第一缝隙231和第二缝隙232在激励过程中相互干扰。在一些实施例中，通过在第三缝隙段231-3与第六缝隙段232-3之间保留一段未开缝的部分，可以对金属缝隙起一定的支撑作用，防止金属缝隙在受到外力挤压的情况下变形，进而避免金属缝隙两侧的金属壁相互接触。

在一些实施例中，第一信号与第二信号的相位差可以为180°。在该第一信号和第二信号的激励作用下可以使得金属壳体210构成一圆极化天线，即使得金属壳体210向外辐射的电磁波绕传播方向沿着圆形或椭圆形路径转动向前传播，进而使得辐射信号在任何方向上的投影均相同。关于该第一信号和第二信号的流向及能量转换过程可以参照上述内容，此处不再进行赘述。

参照图3，在一些实施例中，天线系统300中的金属壳体310可以包括第一壳体311和第二壳体312，第一壳体311与第二壳体312之间设置有第一隔离件313。在一些实施例中，第一隔离件313可以沿金属壳体310的长度延伸方向绕金属壳体310一圈设置。在一些实施例中，第一隔离件313可以由绝缘材料或非金属材料构成，例如塑料、橡胶、碳纤维等。在一些实施例中，第一隔离件313的外观可以与金属壳体310的外观相同或相似，从而确保第一隔离件313与金属壳体310的外观的一致性。

如图3所示，在一些实施例中，第一辐射体321与第二辐射体322可以相互连接，第一辐射体321与第二辐射体322之间可以通过天线隔离件323进行隔离，使得第一辐射体321与第二辐射体322在信号辐射功能上保持相对独立。在一些实施例中，天线隔离件323的材质可以与第一隔离件313的材质相同或不同。

在一些实施例中，通过第一隔离件313的隔离作用，可以使第一壳体311和第二壳体312构成两个独立的辐射体，激励天线320中的第一辐射体321通过设置在第一壳体311上的第一缝隙与第一壳体311耦合，第二辐射体322通过设置在第二壳体312上的第二缝隙与第二壳体312耦合，第一辐射体321所产生的第一辐射信号经由第一壳体311向外辐射，第二辐射体322所产生的第二辐射信号经由第二壳体312向外辐射。

在一些实施例中，当第一辐射体321所产生的第一辐射信号与第二辐射体322所产生的第二辐射信号相位相差180°时，可以使第一壳体311和第二壳体312构成圆极化天线，进而使得二者向外辐射的信号绕传播方向沿着圆形或椭圆形路径转动向前传播。

参照图4，在一些实施例中，天线系统400中激励天线420的部分(例如，边缘位置)或全部可以设置在金属缝隙430中，使得激励天线420与金属缝隙430之间具有较近的距离的同时，还使得激励天线420与金属壳体410之间具有较大的相对耦合面积，从而提高激励天线420与金属壳体410之间的激励耦合效果。

在一些实施例中，考虑到当激励天线420设置在金属缝隙430之间时，可能会由于金属壳体410受到外力挤压而导致激励天线420与金属壳体410直接接触。参照图5，在一些实施例中，为避免天线系统500中的激励天线520与金属壳体510直接接触，影响电磁信号的传输磁路，可以在激励天线520与金属缝隙两侧的金属壁之间设置第二隔离件540。在一些实施例中，第二隔离件540可以是由绝缘材料或非金属材料制作而成的膜状结构。在一些实施例中，第二隔离件540可以是塑料膜或PI膜(Polyimide Film)。在一些实施例中，第二隔离件540的厚度可以小于0.5mm。

在一些实施例中，通过在激励天线520与金属缝隙两侧的金属壁之间设置第二隔离件540，不仅可以防止激励天线520与金属壳体510接触后影响信号的传输，还可以增加金属缝隙处的密封性，进而有效地防止外界物质(例如水、灰尘等)进入第一腔体。在一些实施例中，通过设置第二隔离件540，可以防止灰尘等小颗粒在电磁场的吸附作用下进入第一腔体，进而避免其影响激励天线520的工作性能。

参照图6，在一些实施例中，激励天线620可以承载在基板650上，其中，基板650可以固定在第一腔体内部。在一些实施例中，为实现承载激励天线620，并使激励天线620相对于金属壳体悬空的目的，基板650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，基板650可以是FPC(Flexible Printed Circuit(Board)，柔性线路板)或PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)。在一些实施例中，基板650可以通过卡接的方式固定在由金属壳体构成的第一腔体内部。在一些实施例中，基板650可以通过螺钉固定的方式固定在该第一腔体内部。在一些实施例中，基板650与金属壳体的相对位置可以根据金属缝隙的开设位置以及金属缝隙的形状而定。

如图6A所示，在一些实施例中，激励天线620可以设置在基板650的表面。如图6B所示，在一些实施例中，激励天线620可以设置在基板650的侧壁，即由基板650的厚度所构成的表面。

在一些实施例中，基板650的形状可以根据激励天线620的形状进行设定，例如，当激励天线620的形状为“U”型时，基板650可以为与激励天线620的形状大致相同的“U”型。

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、蓝牙鼠标等。通过本申请实施例提供的天线系统，可以使得电子设备在具有金属外观的同时，还具备可靠的无线通信性能。

下面结合图7-9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7是根据本申请一些实施例提供的耳机的示例性剖面结构示意图。

如图7所示，在一些实施例中，耳机700可以包括金属壳体710以及激励天线(图中未示出)，其中，金属壳体710的内部构成第一腔体711，金属壳体710上可以包括至少一条金属缝隙712。

在一些实施例中，金属缝隙712与第一腔体711贯通。激励天线可以悬空设置在第一腔体711内部靠近金属缝隙712的位置，即激励天线靠近金属缝隙712，但不与金属壳体710直接接触。在一些实施例中，激励天线的形状可以与金属缝隙712的至少部分形状匹配。

参照图7，耳机700还可以包括主板730、电源740以及喇叭750，在一些实施例中，主板730、电源740以及喇叭750可以设置在第二腔体720中，该第二腔体720的内部空间与第一腔体711相互隔离。在一些实施例中，通过将第一腔体711与第二腔体720隔离，并将激励天线与主板730、电源740、喇叭750等其他部件设置在不同的腔体中，可以在一定程度降低主板730、电源740以及喇叭750对激励天线所产生的辐射信号的吸收作用。

在一些实施例中，激励天线可以包括至少一馈电点，该馈电点可以与主板730连接。在一些实施例中，激励天线可以根据主板730上的信号源所提供的电信号(例如电压信号、电流信号)产生辐射信号，并作用于金属缝隙712，从而激励金属壳体710，使得金属壳体710构成一辐射体，将激励天线所产生的辐射信号向外传递。

在一些实施例中，金属壳体710、第一腔体711、金属缝隙712以及激励天线可以构成如上所述的天线系统。在一些实施例中，激励天线中与金属缝隙712的形状匹配的部分相对于金属缝隙712的最小距离小于或等于2mm。在一些实施例中，激励天线中与金属缝隙712的形状匹配的部分相对于金属缝隙712的最小距离可以在0.1mm～2mm之间。在一些实施例中，激励天线中与金属缝隙712的形状匹配的部分相对于金属缝隙712的最小距离可以在0.1mm～1mm之间。

在一些实施例中，为确保激励天线与金属缝隙712之间具有较好的激励耦合效果，可以使激励天线中与金属缝隙712的形状匹配的部分大于或等于激励天线的长度的1/2。

在一些实施例中，金属缝隙712的长度可以根据激励天线所产生的辐射信号的频率而定。在一些实施例中，金属缝隙712的谐振频率可以与该辐射信号的频率相同或接近。在一些实施例中，该辐射信号的频率可以在2GHz～5GHz之间。在一些实施例中，金属缝隙712的长度可以在25mm～70mm之间。在一些实施例中，金属缝隙712可以包括上述的第一缝隙和/或第二缝隙，当第一缝隙与第二缝隙相互连通时，金属缝隙712的长度可以表示第一缝隙和第二缝隙的长度之和，也即第一缝隙和/或第二缝隙的长度可以在25mm～35mm之间。

在一些实施例中，金属缝隙712可以开设在远离第二腔体720的位置，例如图7所示的右端面，并将激励天线相应地设置在远离第二腔体720的位置，从而使得激励天线在靠近金属缝隙712的同时，远离第二腔体720中的电源740、喇叭750等部件，进而降低其对激励天线所产生的辐射信号的吸收效果。

关于该天线系统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，第二腔体的至少一部分可以由金属材料构成，该金属材料部分可以与构成第一腔体的金属壳体连接，从而使得该第二腔体的金属材料部分也构成辐射体参与信号辐射。

在一些实施例中，为避免用户在佩戴耳机时辐射信号被人体大量吸收，构成第二腔体的材料中的入耳部分或靠近人耳的部分可以采用非金属材料，例如，塑料、碳纤维等。

图8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。如仿真图800所示，在一些实施例中，第二腔体820的上表面(即图8所示的正面)可以由金属材料构成，该金属材料部分可以与金属壳体810相互连接，从而使得第二腔体820的金属材料部分也构成辐射体参与信号辐射。在一些实施例中，该金属材料部分的谐振频率可以与金属壳体810的谐振频率相同或不同。

从仿真图800可以看出，通过本申请一些实施例提供的天线系统，可以使得金属壳体810以及第二腔体820的金属材料部分在激励天线的激励作用下形成辐射体(参照图8中的区域830)，从而将激励天线所产生的辐射信号高效地向外传递，使得本申请一些实施例所提供的耳机在具有金属外观的同时具备可靠的无线通信性能。

图9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(例如激励天线和/或金属壳体)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900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。

本申请实施例可能带来的有益效果包括但不限于：(1)通过在金属壳体上开设金属缝隙，并通过激励天线与金属缝隙激励耦合，可以使得金属壳体在激励天线的激励作用下构成辐射体参与辐射，从而将设置在金属壳体内部的激励天线所产生的辐射信号向外传递；(2)通过将激励天线的形状与金属缝隙的形状匹配，并将激励天线设置在靠近金属缝隙的位置，可以提高激励天线与金属缝隙之间的激励耦合效果，进而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 (15)

1.一种天线系统，其特征在于，至少包括：

金属壳体，所述金属壳体包括至少一条与壳体内部贯通的缝隙；以及

激励天线，所述激励天线设置在所述金属壳体内部，所述激励天线相对于所述金属壳体悬空，所述激励天线的至少部分与所述缝隙至少20％长度的部分形状匹配；其中，所述激励天线中与所述缝隙形状匹配的部分距离所述缝隙不超过3mm。

2.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述金属壳体的内部构成第一腔体，所述缝隙与所述第一腔体贯通，所述激励天线设置在所述第一腔体中。

3.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述缝隙的长度至少为25mm；和/或，所述激励天线为一条状，其长度至少为5mm，其宽度最多为3mm，其厚度最多为3mm。

4.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述激励天线的至少部分与所述缝隙至少50％长度的部分形状匹配，且所述激励天线中与所述缝隙形状匹配的部分距离所述缝隙不超过2mm。

5.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述激励天线的至少部分与所述缝隙至少80％长度的部分形状匹配，且所述激励天线中与所述缝隙形状匹配的部分距离所述缝隙不超过2mm。

6.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述激励天线包含一馈电点，所述馈电点位于所述激励天线中间某一部位，所述馈电点距离激励天线最近端点的距离不少于所述馈电点距离激励天线最远端点的距离的2/3。

7.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述缝隙包括第一缝隙和第二缝隙；所述第一缝隙与所述第二缝隙相互隔离，且所述第一缝隙与所述第二缝隙的至少部分位于不同平面。

8.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述激励天线包括第一辐射体和第二辐射体，所述第一辐射体与所述第二辐射体相互隔离，且所述激励天线包含第一馈电点和第二馈电点；其中，

所述第一馈电点与所述第一辐射体的一端电连接，所述第二馈电点与所述第二辐射体的一端电连接，所述第一馈电点提供的第一信号与所述第二馈电点提供的第二信号相位差为180°。

9.如权利要求7所述的天线系统，其特征在于，所述金属壳体包括所述第一缝隙所在的第一壳体部分和所述第二缝隙所在的第二壳体部分，所述第一壳体部分与所述第二壳体部分之间设置有第一隔离件。

10.如权利要求7所述的天线系统，其特征在于，所述第一缝隙及所述第二缝隙的长度在25mm～35mm之间；和/或，所述第一缝隙及所述第二缝隙的宽度小于3mm。

11.如权利要求2所述的天线系统，其特征在于，所述第一腔体内设置有支撑件，所支撑件用于固定所述缝隙的相对宽度。

12.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述激励天线的至少部分位于所述缝隙两侧的金属壁之间；所述激励天线中位于所述缝隙两侧的金属壁之间的部分与所述金属壁之间设置有第二隔离件。

13.如权利要求1-12中任一项所述的天线系统，其特征在于，所述激励天线包括单极天线，所述激励天线由银、铜、铝中的至少一种材质制作而成。

14.一种耳机，其特征在于，所述耳机包括如权利要求1-13中任一项所述的天线系统。

15.如权利要求14所述的耳机，其特征在于，所述耳机包括第二腔体以及由所述金属壳体内部构成的第一腔体，所述第二腔体与所述第一腔体的内部空间相互隔离；

所述第二腔体的至少部分由金属材料构成，所述金属材料部分与构成所述第一腔体的金属壳体连接；

所述耳机还包括主板、电源及喇叭，所述主板、电源及喇叭中的至少一个设置于所述第二腔体中。

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