CN112787093B - 一种天线组件和终端 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种天线组件和终端。天线组件包括天线本体、第一天线调谐开关、第二天线调谐开关和射频处理模块；所述天线本体包括第一辐射体和第二辐射体，所述第一辐射体的第一端与所述第二辐射体的第一端连接，且与所述第一天线调谐开关的第一端连接，所述第一天线调谐开关的第二端与所述射频处理模块连接；所述第一辐射体的第二端与所述第二天线调谐开关的第一端连接，所述第二天线调谐开关的第二端接参考地点；所述第二辐射体的第二端接参考地点；所述第一天线调谐开关用于调节天线的辐射效率；所述第二天线调谐开关用于调节天线的工作频段。本申请技术方案提高了天线性能，从而可进一步减小天线净空，有利于全面屏终端的设计。

Description

一种天线组件和终端
技术领域
本申请涉及天线技术领域，特别是涉及一种天线组件和终端。
背景技术
随着5G网络的逐渐建立，5G智能手机也越来越受到人们的欢迎。目前手机厂商越来越注重客户的体验，而屏占比是最重要的指标之一。相比普通手机，全面屏手机具备更窄的顶部和尾部的区域以及更窄的边框。在整机大小不改变的情况下，减小手机屏的边框，长宽比例增大，增加屏占比，可以让用户拥有更大屏幕的使用体验。但全面屏也给手机整机带来了很多问题，如前置摄像头、指纹识别、听筒、距离传感器和天线都需要跟进调整设计。而天线作为手机用于收发信号的重要部件，其所受影响更大。
天线是接收和发送信号(电磁波)的设备，是无线通信最关键的零件。尽管天线的物理构成较为简单，但是其设计和构造复杂。现有天线设计主要适用于净空在2.5mm以上的项目，但仍对天线附近器件的布局有一定的环境要求，即天线附近器件布局比较简单。而对于净空在1.5mm的项目，采用现有方案设计的天线的性能较差，达不到客户端以及运营商的标准。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高天线性能的天线组件和终端。
本申请实施例提供了一种天线组件，包括天线本体、第一天线调谐开关、第二天线调谐开关和射频处理模块；
所述天线本体包括第一辐射体和第二辐射体，所述第一辐射体的第一端与所述第二辐射体的第一端连接，且与所述第一天线调谐开关的第一端连接，所述第一天线调谐开关的第二端与所述射频处理模块连接；所述第一辐射体的第二端与所述第二天线调谐开关的第一端连接，所述第二天线调谐开关的第二端接参考地点；所述第二辐射体的第二端接参考地点；
所述第一天线调谐开关用于调节天线的辐射效率；
所述第二天线调谐开关用于调节天线的工作频段。
在一个实施例中，所述第一天线调谐开关包括第一射频通道、第二射频通道、第三射频通道和第四射频通道；所述第一射频通道的第一端、所述第三射频通道的第一端以及所述第四射频通道的第一端均与所述第一天线调谐开关的第一端连接，所述第二射频通道的第二端、所述第三射频通道的第二端以及所述第四射频通道的第二端均接参考地点，所述第一射频通道的第二端以及所述第二射频通道的第一端均与所述第一天线调谐开关的第二端连接；
所述第二天线调谐开关包括第五射频通道、第六射频通道、第七射频通道和第八射频通道；所述第五射频通道的第一端、所述第六射频通道的第一端、所述第七射频通道的第一端以及所述第八射频通道的第一端均与所述第二天线调谐开关的第一端连接，所述第五射频通道的第二端、所述第六射频通道的第二端、所述第七射频通道的第二端以及所述第八射频通道的第二端均与所述第二天线调谐开关的第二端连接。
在一个实施例中，所述第一射频通道、所述第二射频通道、所述第三射频通道以及所述第四射频通道均包括串联的第一开关元件和第一阻抗元件；所述第五射频通道、所述第六射频通道、所述第七射频通道以及所述第八射频通道均包括串联的第二开关元件和第二阻抗元件。
在一个实施例中，所述第一天线调谐开关还包括与所述第一射频通道并联的可变电容，以及分别与所述第二射频通道、所述第三射频通道和所述第四射频通道中的第一阻抗元件并联的第三开关元件。
在一个实施例中，所述第一射频通道的匹配值为10nH，所述第二射频通道的匹配值为7.5nH，所述第三射频通道的匹配值为56nH，所述第四射频通道的匹配值为33nH，所述第五射频通道的匹配值为12nH，所述第六射频通道的匹配值为0，所述第七射频通道的匹配值为47nH，所述第八射频通道的匹配值为4.7nH。
在一个实施例中，在所述第二天线调谐开关中，当仅有所述第五射频通道导通时，天线能够覆盖的频率范围为740MHz-800MHz；当仅有所述第七射频通道导通时，天线能够覆盖的频率范围为690MHz-760MHz；当仅有所述第八射频通道导通时，天线能够覆盖的频率范围为810MHz-890MHz；当所述第五射频通道、所述第六射频通道、所述第七射频通道以及所述第八射频通道全部导通时，天线能够覆盖的频率范围为880MHz-960MHz；当所述第五射频通道、所述第六射频通道、所述第七射频通道以及所述第八射频通道全部断开时，天线能够覆盖的频率范围为610MHz-700MHz。
在一个实施例中，所述天线本体呈F型，所述第一辐射体和所述第二辐射体部分共用，且共用部分包括所述第一辐射体或所述第二辐射体的第一端。
在一个实施例中，所述天线组件还包括塑料支架，所述天线本体采用激光直接成型技术形成于所述塑料支架上。
本申请实施例提供了一种终端，包括壳体以及置于所述壳体内的电路板和本申请提供的天线组件，其中，所述天线组件中的第一天线调谐开关、第二天线调谐开关和射频处理模块位于所述电路板上。
在一个实施例中，所述壳体包括边框金属件和前壳金属件，所述边框金属件通过弹片与所述第一辐射体的第二端连接；所述第一辐射体的第一端通过弹片与所述第一天线调谐开关的第一端连接；所述第二辐射体的第二端通过弹片接参考地点或者所述第二辐射体的第二端与所述前壳金属件连接。
本申请实施例提供的技术方案设计包括第一辐射体和第二辐射体的天线本体，通过将第一辐射体的第一端与第二辐射体的第一端连接，且与第一天线调谐开关的第一端连接，第一天线调谐开关的第二端与射频处理模块连接，第一辐射体的第二端与第二天线调谐开关的第一端连接，第二天线调谐开关的第二端接参考地点，第二辐射体的第二端接参考地点，实现第一天线调谐开关对天线辐射效率的调节，以及第二天线调谐开关对天线工作频段的调节。如此，通过第一天线调谐开关和第二天线调谐开关的配合调试，能够优化天线在不同工作频段下的辐射效率，提高了天线性能，从而将本申请技术方案设计的天线组件应用到天线净空较小(1.5mm及以下)的项目中时，仍可满足客户端以及运营商对天线性能指标的要求，有利于全面屏终端的设计。
附图说明
图1为一个实施例中天线组件的结构示意图；
图2为一个实施例中天线组件的等效电路图；
图3为一个实施例中天线组件的驻波图；
图4为一个实施例中终端主板区域的结构示意图；
图5为一个实施例中终端上天线本体的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请提供的天线组件为天线的组成部件，可应用于个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备等终端中，该终端可通过天线组件接收和发送信号(电磁波)。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种天线组件，包括天线本体1、第一天线调谐开关2、第二天线调谐开关3和射频处理模块4；
天线本体1包括第一辐射体11和第二辐射体12，第一辐射体11的第一端a与第二辐射体12的第一端a’连接，且与第一天线调谐开关2的第一端连接，第一天线调谐开关2的第二端与射频处理模块4连接；第一辐射体11的第二端b与第二天线调谐开关3的第一端连接，第二天线调谐开关3的第二端接参考地点；第二辐射体12的第二端c接参考地点；
第一天线调谐开关2用于调节天线的辐射效率；
第二天线调谐开关3用于调节天线的工作频段。
其中，天线本体1用于辐射和接收射频信号。第一天线调谐开关2和第二天线调谐开关3可切换天线的工作频段(包括GSM/DCS/PCS/EGSM频段)以及接收和发射状态，可实现双工通讯，第一天线调谐开关2和第二天线调谐开关3的切换状态可由外部的控制器(如手机等终端的CPU)进行控制。射频处理模块4用于处理天线本体1接收到的射频信号。
在上述天线组件工作时，控制第二天线调谐开关3切换天线的工作频段至所需频段，同时控制第一天线调谐开关2调节天线的辐射效率，使得天线的辐射效率在所需频段下到达最优。
需要说明的是，图1仅示意性地示出了一种可实施的天线本体的结构，如图1所示，天线本体1中第一辐射体11和第二辐射体12的一部分共用，此时，a和a’为同一端。在其他实施例中，第一辐射体11和第二辐射体12也可以分别为两个独立的辐射体，仅通过第一辐射体11的第一端a与第二辐射体12的第一端a’相连接。本申请实施例对天线本体的具体结构不作限制，只要包括第一辐射体11和第二辐射体12，且满足上述与第一天线调谐开关2、第二天线调谐开关3以及射频处理模块4的连接关系即可。另外，在天线组件的实际应用中，天线本体1与第一天线调谐开关2、第二天线调谐开关3以及射频处理模块4可以设置于不同的基底上，之间通过电连接件相连接。例如，天线本体1可形成于天线支架上，第一天线调谐开关2、第二天线调谐开关3以及射频处理模块4可形成于电路板上。
上述天线组件中，天线本体包括第一辐射体和第二辐射体，通过将第一辐射体的第一端与第二辐射体的第一端连接，且与第一天线调谐开关的第一端连接，第一天线调谐开关的第二端与射频处理模块连接，第一辐射体的第二端与第二天线调谐开关的第一端连接，第二天线调谐开关的第二端接参考地点，第二辐射体的第二端接参考地点，实现第一天线调谐开关对天线辐射效率的调节，以及第二天线调谐开关对天线工作频段的调节。如此，通过第一天线调谐开关和第二天线调谐开关的配合调试，能够优化天线在不同工作频段下的辐射效率，提高了天线性能，从而将本申请技术方案设计的天线组件应用到天线净空较小(1.5mm及以下)的项目中时，仍可满足客户端以及运营商对天线性能指标的要求，有利于全面屏终端的设计。
上述第一天线调谐开关以及第二天线调谐开关均可包括多个射频通道，第一天线调谐开关通过对多个射频通道的选通和关断来调节天线的辐射效率，第一天线调谐开关通过对多个射频通道的选通和关断来调节天线的工作频段。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种天线组件的等效电路图，其中，第一天线调谐开关2包括第一射频通道RF1、第二射频通道RF2、第三射频通道RF3和第四射频通道RF4；第一射频通道RF1的第一端、第三射频通道RF3的第一端以及第四射频通道RF4的第一端均与第一天线调谐开关2的第一端连接，第二射频通道RF2的第二端、第三射频通道RF3的第二端以及第四射频通道RF4的第二端均接参考地点，第一射频通道RF1的第二端以及第二射频通道RF2的第一端均与第一天线调谐开关2的第二端连接；
第二天线调谐开关3包括第五射频通道RF5、第六射频通道RF6、第七射频通道RF7和第八射频通道RF8；第五射频通道RF5的第一端、第六射频通道RF6的第一端、第七射频通道RF7的第一端以及第八射频通道RF8的第一端均与第二天线调谐开关3的第一端连接，第五射频通道RF5的第二端、第六射频通道RF6的第二端、第七射频通道RF7的第二端以及第八射频通道RF8的第二端均与第二天线调谐开关3的第二端连接。
上述第一天线调谐开关2中，通过选通第一射频通道RF1、第二射频通道RF2、第三射频通道RF3和第四射频通道RF4中的一个或多个，可以调节天线的辐射效率。上述第二天线调谐开关3中，通过选通第五射频通道RF5、第六射频通道RF6、第七射频通道RF7和第八射频通道RF8中的一个或多个，可以调节天线的工作频段。由此，在上述第二天线调谐开关3所能实现的各工作频段下，通过第一天线调谐开关2实现天线效率的优化调试，从而提高了天线性能。
在一个实施例中，继续参考图2，第一射频通道RF1、第二射频通道RF2、第三射频通道RF3以及第四射频通道RF4均包括串联的第一开关元件和第一阻抗元件；第五射频通道RF5、第六射频通道RF6、第七射频通道RF7以及第八射频通道RF8均包括串联的第二开关元件和第二阻抗元件。
可以理解的是，第一开关元件和第一阻抗元件以及第二开关元件和第二阻抗元件中的“第一”和“第二”仅用于区分第一天线调谐开关和第二天线调谐开关的元件。在第一天线调谐开关中，不同射频通道中的第一开关元件可以相同或不同，第一阻抗元件的阻抗可以相同或不同；同样的，在第二天线调谐开关中，不同射频通道中的第二开关元件可以相同或不同，第二阻抗元件的阻抗可以相同或不同。其中，第一阻抗元件和第二阻抗元件可以为电感或电阻。此外，上述第一天线调谐开关和第二天线调谐开关中各射频通道的匹配值可以在天线组件的调试阶段进行标定。
示例性的，如图2所示，第一开关元件包括开关SW1、开关SW2、开关SW3和开关SW4，第一阻抗元件包括电感Z1、电感Z2、电感Z3和电感Z4，此时，第一射频通道RF1包括串联的开关SW1和电感Z1，第二射频通道RF2包括串联的开关SW2和电感Z2，第三射频通道RF3包括串联的开关SW3和电感Z3，第四射频通道RF4包括串联的开关SW4和电感Z4。第二开关元件包括开关SW5、开关SW6、开关SW7和开关SW8，第二阻抗元件包括电阻Z5、电阻Z6、电阻Z7和电阻Z8，此时，第五射频通道RF5包括串联的开关SW5和电阻Z5，第六射频通道RF6包括串联的开关SW6和电阻Z6，第七射频通道RF7包括串联的开关SW7和电阻Z7，第八射频通道RF8包括串联的开关SW8和电阻Z8。
在一个实施例中，继续参考图2，第一天线调谐开关2还包括与第一射频通道RF1并联的可变电容C，以及分别与第二射频通道RF2、第三射频通道RF3和第四射频通道RF4中的第一阻抗元件并联的第三开关元件。由此，可提高优化调试天线效率的精度，从而进一步提高天线的辐射效率。示例性的，第三开关元件包括开关SW9、开关SW10和开关SW11。结合上述示例，开关SW9与电感Z2并联，开关SW10与电感Z3并联，开关SW11与电感Z4并联。由此，通过对开关SW9、开关SW10和开关SW11的开关状态的调节，可以提高优化调试天线效率的精度。
上述第一天线调谐开关可选用QAT3550开关或SP4T开关，上述第二天线调谐开关可选用QAT3518开关。
在一个实施例中，第一射频通道的匹配值为10nH，第二射频通道的匹配值为7.5nH，第三射频通道的匹配值为56nH，第四射频通道的匹配值为33nH，第五射频通道的匹配值为12nH，第六射频通道的匹配值为0，第七射频通道的匹配值为47nH，第八射频通道的匹配值为4.7nH。
基于上述设置的各射频通道的匹配值，在第二天线调谐开关中，当仅有第五射频通道导通时，天线能够覆盖的频率范围为740MHz-800MHz(B13/B14)；当仅有第七射频通道导通时，天线能够覆盖的频率范围为690MHz-760MHz(B12/B17)；当仅有第八射频通道导通时，天线能够覆盖的频率范围为810MHz-890MHz(B5/20/26)；当第五射频通道、第六射频通道、第七射频通道以及第八射频通道全部导通时，天线能够覆盖的频率范围为880MHz-960MHz(B8)；当第五射频通道、第六射频通道、第七射频通道以及第八射频通道全部断开时，天线能够覆盖的频率范围为610MHz-700MHz(B71)。如此，再通过第一天线调谐开关对各工作频段下天线的辐射效率进行优化调试，可得到如图3所示的各频段对应的驻波图。由此，天线的无源效率能达到-7dB至-8dB，比现有小净空(1.5mm)的天线的无源效率(普遍在-9dB左右)提升了1dB至2dB，从而满足了1.5mm以及以下尺寸天线净空的设计要求。同时，上述方案设计的天线可工作在超低频频段，从而可适用于现有调试难度比较大，并且有超低频频段的项目(如5G项目)。
另外，上述各实施例中，天线本体可呈F型，第一辐射体和第二辐射体部分共用，且共用部分包括第一辐射体或第二辐射体的第一端。
在一个实施例中，天线组件还包括塑料支架，天线本体采用激光直接成型技术形成于塑料支架上。其中，塑料支架同时作为天线支架，按照导电图形的轨迹控制激光的运动，将激光投照到模塑成型的塑料支架上，活化出电路图案，即形成天线本体，从而形成LDS(Laser Direct Structuring，激光直接成型技术)天线。
在一个实施例中，如图4和图5所示，提供了一种终端，包括壳体以及置于壳体内的电路板和本申请实施例提供的天线组件，其中，天线组件中的第一天线调谐开关、第二天线调谐开关和射频处理模块位于电路板上。其中，电路板可以为终端的主板。该终端可以包括个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备等。
上述终端中，壳体包括边框金属件和前壳金属件，边框金属件通过弹片与第一辐射体的第二端连接；第一辐射体的第一端通过弹片与第一天线调谐开关的第一端连接；第二辐射体的第二端通过弹片接参考地点或者第二辐射体的第二端与前壳金属件连接。在一个实施例中，壳体可采用模内注塑工艺形成，即金属件与塑胶一体成型。边框金属件通过膜内注塑连接点B’与弹片B连接，弹片B与第一辐射体的第二端b连接，第二辐射体的第二端c通过弹片C接参考地点，第一辐射体的第一端a通过弹片A与第一天线调谐开关连接。在一些实施例中，第二辐射体的第二端可直接与前壳金属件连接，从而可节省弹片C的成本，同时满足结构稳定的要求。另外，在一个实施例中，天线本体1可采用激光直接成型技术形成，由此，配合膜内注塑客体的优化方式，可提高终端产品一致性与耐久性。
本申请实施例提供的终端包括本申请实施例提供的天线组件，具有相同的功能和有益效果。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种天线组件，其特征在于，包括天线本体、第一天线调谐开关、第二天线调谐开关和射频处理模块；
所述天线本体包括第一辐射体和第二辐射体，所述第一辐射体的第一端与所述第二辐射体的第一端连接，且与所述第一天线调谐开关的第一端连接，所述第一天线调谐开关的第二端与所述射频处理模块连接；所述第一辐射体的第二端与所述第二天线调谐开关的第一端连接，所述第二天线调谐开关的第二端接参考地点；所述第二辐射体的第二端接参考地点；
所述第一天线调谐开关用于调节天线的辐射效率；
所述第二天线调谐开关用于调节天线的工作频段；
所述第一天线调谐开关包括第一射频通道、第二射频通道、第三射频通道和第四射频通道；所述第一射频通道的第一端、所述第三射频通道的第一端以及所述第四射频通道的第一端均与所述第一天线调谐开关的第一端连接，所述第二射频通道的第二端、所述第三射频通道的第二端以及所述第四射频通道的第二端均接参考地点，所述第一射频通道的第二端以及所述第二射频通道的第一端均与所述第一天线调谐开关的第二端连接；
所述第二天线调谐开关包括第五射频通道、第六射频通道、第七射频通道和第八射频通道；所述第五射频通道的第一端、所述第六射频通道的第一端、所述第七射频通道的第一端以及所述第八射频通道的第一端均与所述第二天线调谐开关的第一端连接，所述第五射频通道的第二端、所述第六射频通道的第二端、所述第七射频通道的第二端以及所述第八射频通道的第二端均与所述第二天线调谐开关的第二端连接；
所述第一射频通道、所述第二射频通道、所述第三射频通道以及所述第四射频通道均包括串联的第一开关元件和第一阻抗元件；所述第五射频通道、所述第六射频通道、所述第七射频通道以及所述第八射频通道均包括串联的第二开关元件和第二阻抗元件；
所述第一天线调谐开关还包括与所述第一射频通道并联的可变电容，以及分别与所述第二射频通道、所述第三射频通道和所述第四射频通道中的第一阻抗元件并联的第三开关元件。
2.根据权利要求1所述的天线组件，其特征在于，所述第一射频通道的匹配值为10nH，所述第二射频通道的匹配值为7.5nH，所述第三射频通道的匹配值为56nH，所述第四射频通道的匹配值为33nH，所述第五射频通道的匹配值为12nH，所述第六射频通道的匹配值为0，所述第七射频通道的匹配值为47nH，所述第八射频通道的匹配值为4.7nH。
3.根据权利要求2所述的天线组件，其特征在于，在所述第二天线调谐开关中，当仅有所述第五射频通道导通时，天线能够覆盖的频率范围为740MHz-800MHz；当仅有所述第七射频通道导通时，天线能够覆盖的频率范围为690MHz-760MHz；当仅有所述第八射频通道导通时，天线能够覆盖的频率范围为810MHz-890MHz；当所述第五射频通道、所述第六射频通道、所述第七射频通道以及所述第八射频通道全部导通时，天线能够覆盖的频率范围为880MHz-960MHz；当所述第五射频通道、所述第六射频通道、所述第七射频通道以及所述第八射频通道全部断开时，天线能够覆盖的频率范围为610MHz-700MHz。
4.根据权利要求1所述的天线组件，其特征在于，所述天线本体呈F型，所述第一辐射体和所述第二辐射体部分共用，且共用部分包括所述第一辐射体或所述第二辐射体的第一端。
5.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塑料支架，所述天线本体采用激光直接成型技术形成于所述塑料支架上。
6.一种终端，其特征在于，包括壳体以及置于所述壳体内的电路板和如权利要求1至5任一项所述的天线组件，其中，所述天线组件中的第一天线调谐开关、第二天线调谐开关和射频处理模块位于所述电路板上。
7.根据权利要求6所述的终端，其特征在于，所述壳体包括边框金属件和前壳金属件，所述边框金属件通过弹片与所述第一辐射体的第二端连接；所述第一辐射体的第一端通过弹片与所述第一天线调谐开关的第一端连接；所述第二辐射体的第二端通过弹片接参考地点或者所述第二辐射体的第二端与所述前壳金属件连接。
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