CN112768875B - 电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种电子设备，所述电子设备包括：第一天线枝节、第二天线枝节、馈源和接地电路；所述第一天线枝节与所述第二天线枝节连接；所述馈源，通过馈线与所述第一天线枝节和所述第二天线枝节连接点处电连接，用于向所述第一天线枝节和所述第二天线枝节馈入激励信号；所述接地电路的第一端与所述馈线连接，所述接地电路的第二端接地；其中，所述馈源、所述第一天线枝节及所述接地电路形成第一天线，所述馈源、所述第二天线枝节及所述接地电路形成第二天线，所述第一天线与所述第二天线具有相同的主辐射模式。
Description
技术领域
本申请涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种电子设备。
背景技术
随着电子技术和通信技术的不断进步，手机、平板电脑等电子设备日益普及，电子设备不仅可以作为通信工具，还可以作为具有丰富功能的多媒体设备。然而，随着电子设备向轻薄化和全面屏化发展，使得电子设备中天线的净空区域随之减小，降低了天线的辐射效率。
发明内容
本申请实施例提供了一种电子设备。
本申请实施例提供一种电子设备，包括：第一天线枝节、第二天线枝节、馈源和接地电路；其中，
所述第一天线枝节与所述第二天线枝节连接；
所述馈源，通过馈线与所述第一天线枝节和所述第二天线枝节连接点处电连接，用于向所述第一天线枝节和所述第二天线枝节馈入激励信号；
接地电路，所述接地电路一端与所述馈线连接，另一端接地；其中，所述馈源、所述第一天线枝节及所述接地电路形成第一天线，所述馈源、所述第二天线枝节及所述接地电路形成第二天线，所述第一天线与所述第二天线具有相同的主辐射模式。
本申请实施例提供一种电子设备，包括第一天线枝节、第二天线枝节、馈源和接地电路，具体地，第一天线枝节和第二天线枝节连接；馈源通过馈线与第一天线枝节和第二天线枝节的连接点处电连接，且馈源用于向第一天线枝节和第二天线枝节馈入激励信号；接地电路的一端与馈线连接，另一端接地；其中，馈源、第一天线枝节及接地电路形成第一天线；另外，馈源、第二天线枝节及接地电路形成第二天线，并且第一天线与第二天线具有相同的主辐射模式。这样，本申请实施例提供的电子设备中，通过两个天线枝节形成两个天线，且两个天线能够以相同的主辐射模式工作，在一定程度上增加了电子设备天线的辐射能量，从而提升天线的辐射效率。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种电子设备结构组成示意图一；
图2为本申请实施例提供的一种天线结构组成示意图二；
图3为本申请实施例提供的一种天线结构组成示意图三；
图4(a)为本申请实施例提供的一种天线结构等效示意图一；
图4(b)为本申请实施例提供的一种天线结构等效示意图二；
图5(a)为本申请实施例提供的一种主天线模式分布示意图；
图5(b)为本申请实施例提供的一种辅天线模式分布示意图；
图6(a)为本申请实施例提供的一种主天线的电流分布示意图；
图6(b)为本申请实施例提供的一种辅天线的电流分布示意图；
图7(a)为本申请实施例提供的一种主天线的远场方向示意图；
图7(b)为本申请实施例提供的一种辅天线的远场方向示意图；
图8为本申请实施例提供的一种天线结构的性能比较示意图。
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，并非用来限定本发明实施例。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
电子设备逐渐向全面屏以及轻薄化的方向发展，导致天线净空区域很小，较小的净空区域对天线的辐射效率影响很大。在一相关技术中，通过减少天线周围的功能器件，例如通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)数据接口、音频接口等器件，来提升天线辐射性能。在另一相关技术中，可以修改天线周围金属器件的尺寸，从而改变天线周围金属器件形成的闭合环路，减少金属器件对于天线的互耦里提升原有天线的辐射性能。由此可见，相关技术中需要对原有器件进行修改，影响原有器件的功能。
基于此，本申请实施例提供一种电子设备，该电子设备包括：第一天线枝节、第二天线枝节、馈源和接地电路，具体地，第一天线枝节和第二天线枝节连接；馈源通过馈线与第一天线枝节和第二天线枝节的连接点处电连接，且馈源用于向第一天线枝节和第二天线枝节馈入激励信号；接地电路的一端与馈线连接，另一端接地；其中，馈源、第一天线枝节及接地电路形成第一天线；另外，馈源、第二天线枝节及接地电路形成第二天线，并且第一天线与第二天线具有相同的主辐射模式。这样，本申请实施例提供的电子设备中，通过两个天线枝节形成两个天线，且两个天线能够以相同的主辐射模式工作，在一定程度上增加了电子设备天线的辐射能量，从而提升天线的辐射效率。
下面将结合各个附图对本申请实施例提供的天线结构进行详细地阐述。
参考图1所示的一种电子设备结构组成示意图一，本申请实施例提供一种电子设备。本申请实施例提供的电子设备，可以是无线通信设备，这里的无线通信设备可以是指向用户提供语音和/或数据连通性的设备，具有无线连接功能的手持式设备、或连接到无线调制解调器的其他处理设备。无线通信设备可以经无线接入网(例如，RAN，Radio AccessNetwork)与一个或多个核心网进行通信，无线通信设备可以是移动终端，如移动电话(或称为“蜂窝”电话)或具有移动终端的计算机，例如，可以是便携式、袖珍式、手持式、计算机内置的或者车载的移动装置，它们与无线接入网交换语言和/或数据。例如，个人通信业务(PCS，Personal Communication Service)电话、无绳电话、会话发起协议(SIP)话机、无线本地环路(WLL，Wireless Local Loop)站、个人数字助理(PDA，Personal DigitalAssistant)等设备。无线通信设备也可以称为系统、订户单元(Subscriber Unit)、订户站(Subscriber Station)，移动站(Mobile Station)、移动台(Mobile)、远程站(RemoteStation)、接入点(Access Point)、远程终端(Remote Terminal)、接入终端(AccessTerminal)、用户终端(User Terminal)、用户代理(User Agent)、用户设备(User Device)、或用户装备(User Equipment)。
如图1所示，本申请实施例提供的电子设备可以包括：第一天线枝节11、第二天线枝节12、馈源13和接地电路14。其中，
第一天线枝节11与第二天线枝节12连接；
馈源13，通过馈线15与第一天线枝节11和第二天线枝节12连接点处电连接；其中，馈源13用于向第一天线枝节11和第二天线枝节12馈入激励信号；
接地电路14的第一端与馈线15连接，第二端接地；
在本申请实施例中，馈源13、第一天线枝节11及接地电路14形成第一天线；另外，馈源13、第二天线枝节12及接地电路14形成第二天线，并且，第一天线与第二天线具有相同的主辐射模式。
在本申请提供的实施例中，第一天线枝节11与第二天线枝节12不同。
在一种可能的实现方式中，第一天线枝节11可以作为电子设备的主天线枝节，可以理解的是，主天线枝节作为辐射的主枝节，可以通过切换开关与电子设备中的处理器连接，在处理器的控制下向外部环境中辐射多种不同频段的电磁波信号。
第二天线枝节12可以作为电子设备的辅天线枝节，可以理解的是，辅天线枝节作为辐射的辅枝节，可以向外部环境中辐射一特定频段的电磁波信号。需要说明的是，主天线枝节向外部环境辐射的多个频段包括辅天线枝节向外部环境中辐射的频段。
在另一种可能的实现方式中，第一天线枝节11可以作为电子设备的辅天线枝节，第二天线枝节12可以作为电子设备的主天线枝节。本申请实施例对此不作限定。
在本申请提供的实施例中，第一天线枝节11和第二天线枝节12可以由金属材料制成，或者由陶瓷材料制成，亦或者由其他能够实现辐射信号收发的材料制成，本申请实施例对此不作限定。
这里，第一天线枝节11和第二天线枝节12可以相互连接，构成一连接点。第一天线枝节11和第二天线枝节12可以通过导线连接，也可以直接焊接在一起，本申请实施例对此不作限定。
在本申请提供的实施例中，馈源13，通过馈线15与第一天线枝节11和第二天线枝节12构成的连接点电连接。
馈源13，也可以称为馈电部，其可以通过馈线15，向第一天线枝节11和第二天线12馈入激励信号，使得第一天线枝节11和第二天线枝节12向外界辐射电磁波。
在一可能的实现方式中，第一天线枝节11和第二天线枝节12为一完整的金属结构，可以通过馈源13与该金属结构的连接处，来区分第一天线枝节11和第二天线枝节12。
在本申请提供的实施例中，电子设备中还可以包括接地电路14。该接地电路14的一端与馈线15连接，另一端接地。这样，第一天线枝节11、馈源13和接地电路15可以构成第一天线，而第二天线枝节12、馈源13和接地电路15可以构成第二天线。
在本申请提供的实施例中，上述第一天线和第二天线具有相同的主辐射模式。即馈源13在向第一天线枝节11和第二天线枝节12馈入激励信号的时候，该激励信号可以激励上述第一天线和第二天线共同谐振于同一主辐射模式。
这里，第一天线和第二天线具有相同的主辐射模式，具体可以是指第一天线和第二天线的谐振频率相同，或者第一天线和第二天线的谐振频率差小于预设阈值。也就是说，第一天线和第二天线在激励信号的作用下，可以谐振出相同的谐振频率或相近的谐振频率。
如此，第一天线和第二天线能够谐振于同一主辐射模式，即第一天线和第二天线能够同时发射电子设备需要传输目标信号，这样，增加了电子设备天线的辐射能量，从而提升电子设备天线的辐射效率。
需要说明的是，图1中仅示出了一个第一天线枝节和一个第二天线枝节，实际应用中，还可以设置其他数量的第一天线枝节和第二天线枝节，通过多个第一天线枝节和多个第二天线枝节，向外部环境辐射电磁波信号，进一步增强电子设备的无线性能。
由此可见，本申请实施例提供的电子设备，包括第一天线枝节、第二天线枝节、馈源和接地电路，具体地，第一天线枝节和第二天线枝节连接；馈源通过馈线与第一天线枝节和第二天线枝节的连接点处电连接，且馈源用于向第一天线枝节和第二天线枝节馈入激励信号；接地电路的一端与馈线连接，另一端接地；其中，馈源、第一天线枝节及接地电路形成第一天线；另外，馈源、第二天线枝节及接地电路形成第二天线，并且第一天线与第二天线具有相同的主辐射模式。这样，本申请实施例提供的电子设备中，通过两个天线枝节形成两个天线，且两个天线能够以相同的主辐射模式工作，在一定程度上增加了电子设备天线的辐射能量，从而提升天线的辐射效率。
参考图1所示的电子设备结构组成示意图一，本申请实施例提供的电子设备，还可以包括金属中框16，该金属中框16包括弯折连接的第一侧边161和第二侧边162；其中，
第一天线枝节11形成于第一侧边161；第二天线枝节12形成于第二侧边162。
具体地，馈源13，通过馈线15连接于第一侧边161与第二侧边162的弯折连接处。
这里，金属中框21可以包括多个侧边，第一侧边161和第二侧边162可以是多个侧边中任意两个弯折连接的侧边。示例性的，如图1所示，金属中框16为长方形结构时，金属中框16具有四个侧边，第一侧边161和第二侧边162可以是该四个侧边中任意两个连接的侧边。
在本申请提供的实施例中，第一天线枝节11形成于金属中框16的第一侧边161，第二天线枝节12形成于金属中框16的第二侧边162；也就是说，第一天线枝节11和第二天线枝节12的连接点位于金属中框16的弯折处，或者金属中框16弯折处的附近。这里，通过设置第一天线枝节11和第二天线枝节12分别形成于金属中框16弯折连接的两个侧边，可以保证馈源13在向第一天线枝节11和第二天线枝节12馈入激励信号时，使得第一天线和第二天线可以同时谐振于同一主辐射模式，如此，增加了电子设备天线的辐射能量，从而提升电子设备天线的辐射效率。
在本申请提供的实施例中，金属中框16还可以作为接地电路14的接地面。具体地，金属中框16中的至少部分结构可以形成接地面，其中，接地电路14的第二端直接与金属中框16形成的接地面连接。这样，可以使得第一天线和第二天线的主辐射模式相同，增加电子设备天线的辐射能量，从而提升电子设备天线的辐射效率。
在本申请一实施例中，第一天线和第二天线的主辐射模式可以是四分之一波长的倒F型天线(Invented F Antenna，IFA)模式。
也就是说，本申请实施例中第一天线枝节11、馈源13、以及接地电路14之间的走线呈倒F型构造，从而使得第一天线枝节11、馈源13、以及接地电路14形成的第一天线为IFA天线，实现第一天线的主辐射模式为IFA辐射模式。
另外，本申请实施例中第二天线枝节12、馈源13、以及接地电路14之间的走线同样呈倒F型构造，从而使得第二天线枝节11、馈源13、以及接地电路14形成的第二天线为IFA天线，实现第二天线的主辐射模式为IFA辐射模式。
在本申请提供的实施例中，第一天线枝节11的长度为目标频段内中心频点波长的四分之一，和/或，第二天线枝节13的长度为目标频段内中心频点波长的四分之一。
这里，目标频段是指电子设备通过本申请实施例提供的电子设备发射无线信号时所需的频段。实际应用中，可以根据电子设备经常工作的频段来设置天线枝节的长度。
这里，目标频段可以包括电子设备可通信的任一频段。例如，目标频段可以是全球移动通信系统(Global System for Mobile communications，GSM)800频段、GSM900频段、GSM1800频段、以及第五代移动通信技术(5th generation wireless systems，5G)新无线(New Radio，NR)包含的频段，本申请实施例对此不作限定。
在本申请提供的实施例中，通过设置第一天线枝节11和第二天线枝节12的长度为所需频段中心频点的四分之一波长，可以有效地形成辐射，从而增加天线的辐射效率。
在本申请另一实施例中，第一天线枝节11的长度与金属中框16中第一侧边161的长度之和，为目标频段内中心频点波长的二分之一，和/或，第二天线枝节12的长度与金属中框16中第二侧边的长度之和，为目标频段内中心频点波长的二分之一。
也就是说，可以设置第一天线枝节11的长度和金属中框16第一侧边161长度之和，与第二天线枝节12的长度和金属中框16第二侧边162长度大致相同，均为目标频段中心频点对应波长的二分之一；如此，可以保证第一天线枝节11形成的第一天线和第二天线枝节12形成的第二天线具有相同的辐射模式，从而提升天线的辐射效率。
在本申请一实施例中，参考图2所示的一种电子设备组成示意图，本申请实施例提供的电子设备中，还可以包括：匹配电路17；其中，
匹配电路17的第一端与馈源13连接；
匹配电路17的第二端通过馈线15与第一天线枝节11和第二天线枝节12的连接点连接。
在本申请提供的实施例中，匹配电路17可以使得馈源13的阻抗，分别与第一天线枝节11、以及第二天线枝节12的阻抗匹配，进而提升第一天线和第二天线的性能。
在一种可能的实现方式中，匹配电路17中可以包括电感和/或电容。示例性地，匹配电路17中还可以包括开关电路，上述电感为可变电感，上述电容为可变电容，开关电路可用于调节上述电感的电感值和/或电容的电容值。通过调节感的电感值和/或电容的电容值可以实现，馈源13的阻抗，与第一天线枝节11或者第二天线枝节12的阻抗匹配。
这里，匹配电路17可以与第一天线枝节11和第二天线枝节12的连接点电连接，馈源13可以通过匹配电路41将激励信号同时馈送到第一天线枝节11和第二天线枝节12上。这样，第一天线枝节11和第二天线枝节12可以同时基于该信号进行辐射电磁波，使得第一天线和第二天线共同谐振于同一主辐射模式，在一定程度上增加了天线的辐射能量，从而提升天线的辐射效率。
在本申请一实施例中，参考图3所示的电子设备结构示意图，如图3所示，上述实施例中的接地电路14可以包括至少一个电感；这里，至少一个电感并列连接或者串联连接；
具体地，上述至少一个电感的输入端，连接于第一天线枝节11以及第二天线枝节12的连接点处；另外，上述至少一个电感的输出端，与金属中框16形成的接地面连接。
也就是说，在本申请提供的电子设备中，通过在馈电电路中并联小电感作为第一天线枝节11和第二天线枝节12的接地电路，使得第一天线枝节11形成第一倒F型天线，第二天线枝节12形成第二倒F型天线。
需要说明的是，图3中的节点电路14中仅示例性示出了一个电感，实际应用中，还可以设置其他数量的电感，其中，多个电感可以并联连接或者串联连接。
在本申请提供的实施例中，电子设备中第一天线枝节11和第二天线枝节12的位置和/或长度，可以通过特征模分析方法设计确定，下面结合附图详细介绍电子设备的设计原理。
这里，以电子设备工作在GSM900频段为例，详细阐述基于特征模分析方法的效率增强方案的基本工作原理：
具体地，如图4(a)和图4(b)所示，可以将本申请实施例提供中电子设备的天线结构等效为图4(a)所示的主天线(即第一天线)，和图4(b)所示的辅天线(即第二天线)。可以理解的是，本申请实施例提供的电子设备，可以由图4(a)所示的主天线和图4(b)所示的辅天线构成。
需要说明的是，图4(a)和图4(b)中虚线框中的结构可以等效为本申请实施例的接地电路。
其中，主天线为第一天线枝节构成的倒F天线，辅天线为第二天线枝节构成的倒F天线。这里，需要说明的是，现有电子设备中的天线结构即为图4(a)所示的主天线枝节形成的倒F天线。
本申请实施例中，以接地点靠近金属中框的主天线和辅天线结构进行特征模分析。
特征模分析方法是应用较为广泛的矩量法结合解析本征模理论求解电磁问题的一类方法，为天线设计者提供了一种最佳的天线设计手段，利用分析得到的不同模式信息，掌握天线的谐振特性以及不同模式的辐射特性，借助于不同模式特征电流的分布来选择最佳的馈电位置以激发出需要的模式。特征模理论是建立在矩量法基础之上的，特征模理论为任意形状的导体定义了一系列相互正交的特征模式，而这些相互正交的特征模式是导体的固有属性，本身具有收敛性和完备性，可以精确的表示电磁问题的解，特征模理论可以明确给出电磁结构体的工作机理，同时特征模式仅与电磁结构体的形状、尺寸和工作频率有关，与馈源无关，因此便于指导工程设计。
具体地，经模式分析，可以得到图5(a)所示的主天线模式因子(ModalSignificance，MS)分布示意图，以及图5(b)所示的辅天线MS示意图。图5(a)中示出了主天线在模式1至模式4的MS分布，图5(b)示出了辅天线在模式1至模式4的MS分布。MS的取值范围为(0，1]，当MS越接近1时，表明该模式越接近谐振状态；当MS越接近0时，表明该模式远离谐振状态，难以被激励而有效辐射。从图5(a)和图5(b)可以看出本申请实施例提供的电子设备，当频率在0.915GHz左右，主天线和辅天线的模式1因子分别为0.98和0.99，说明主天线和辅天线在GSM900频段内，模式1是最主要的辐射模式。
同时，参考图6(a)所示的主天线的电流分布示意图，6(b)所示的辅天线的电流分布示意图；以及，图7(a)所示的主天线的远场方向示意图，以及图7(b)所示的辅天线的远场方向示意图，也可以看出，主/辅天线都是辐射在二分之一波长模式，即金属中框和主/辅枝节的长度和为0.915GHz自由空间电磁波波长的一半。
综合上述分析可以知道，本申请实施例提供的电子设备，在现有的天线结构(即只存在主天线枝节)上，增加了辅天线枝节，主/辅枝节都工作在模式1，即可以增加模式1辐射效率。
参考图8所示的现有的天线结构和本申请实施例提供的天线结构的性能比较示意图，可以发现利用本申请提供的天线结构(即图8中所示的改进方案)与现有技术的天线结构(即图8所示的原始方案)相比，辐射效率以及系统效率提升了约2.5dB，由此可见，本申请实施例提供的天线结构可以显著地增强天线的辐射性能。
由此可见，本申请实施例提供的电子设备，在金属中框的弯折处增加了辅天线枝节，对原有的结构改动较少，就使电子设备天线的辐射性能有了极大地提升。所以本天线效率增强方案非常适合于目前实际的电子设备中，对于原有的天线架构改动很小，而且极大地提升了电子设备的无线性能。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的电子设备，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
需要说明的是：本申请实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种电子设备，其特征在于，包括：第一天线枝节、第二天线枝节、馈源、接地电路和金属中框；其中，
所述第一天线枝节与所述第二天线枝节连接；
所述馈源，通过馈线与所述第一天线枝节和所述第二天线枝节连接点处电连接，用于向所述第一天线枝节和所述第二天线枝节馈入激励信号；
所述接地电路的第一端与所述馈线连接，所述接地电路的第二端接地；其中，所述馈源、所述第一天线枝节及所述接地电路形成第一天线，所述馈源、所述第二天线枝节及所述接地电路形成第二天线，所述第一天线与所述第二天线具有相同的主辐射模式；
所述金属中框包括弯折连接的第一侧边和第二侧边；
所述第一天线枝节形成于所述第一侧边；
所述第二天线枝节形成于所述第二侧边；
所述馈源，通过所述馈线连接于所述第一侧边与所述第二侧边的弯折连接处；
其中，所述第一天线与所述第二天线具有相同的主辐射模式，包括：
所述第一天线和所述第二天线的谐振频率相同，或者所述第一天线和所述第二天线的谐振频率差小于预设阈值。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述金属中框中的至少部分结构形成接地面；
所述接地电路的第二端与所述接地面连接。
3.根据权利要求1或2所述的电子设备，其特征在于，所述主辐射模式为四分之一波长的倒F型天线模式。
4.根据权利要求1或2所述的电子设备，其特征在于，所述第一天线和/或所述第二天线为倒F型天线。
5.根据权利要求1或2所述的电子设备，其特征在于，所述第一天线枝节的长度为目标频段内中心频点波长的四分之一，和/或，所述第二天线枝节的长度为目标频段内中心频点波长的四分之一。
6.根据权利要求1或2所述的电子设备，其特征在于，所述第一天线枝节的长度与所述第一侧边的长度之和，为目标频段内中心频点波长的二分之一，和/或，所述第二天线枝节的长度与所述第二侧边的长度之和，为目标频段内中心频点波长的二分之一。
7.根据权利要求1或2所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括：匹配电路；
所述匹配电路的第一端与所述馈源连接；
所述匹配电路的第二端通过所述馈线与所述第一天线枝节和所述第二天线枝节连接点连接。
8.根据权利要求2所述的电子设备，其特征在于，所述接地电路包括至少一个电感；所述至少一个电感并列连接或者串联连接；
所述至少一个电感的输入端，连接于所述第一天线枝节以及所述第二天线枝节的连接点处；
所述至少一个电感的输出端，与所述接地面连接。
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