CN112838364B - 天线模组及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本公开是关于一种天线模组及电子设备，所述天线模组包括：天线主体、馈电线路、第一控制线路和独立于所述第一控制线路的第二控制线路。由于第一控制线路和馈电线路电连接至天线主体的第一工作段、第二控制线路电连接至天线主体的第二工作段，使得用于获得5G工作频段的第二工作段、以及用于获得基础工作频段的第一工作段能够分别实现单独控制。通过上述独立的第一控制线路和第二控制线路，使得天线模组能够实现对4G等基础通信功能和5G通信功能的独立控制和同步使用，提升了天线模组及电子设备的控制便利性和功能丰富性。

Description

天线模组及电子设备
技术领域
本公开涉及电子技术领域，尤其涉及天线模组及电子设备。
背景技术
5G(5th generation mobile networks、5th generation wireless systems、5th-Generation，第五代移动通信技术)是最新一代蜂窝移动通信技术，也是继4G(4th-Generation，第四代移动通信技术)、3G(3th-Generation，第三代移动通信技术)和2G(2th-Generation，第二代移动通信技术)之后的延伸。5G通信能够提高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本，还能够提高系统容量和实现与大规模设备的连接。
在相关技术中，作为通信技术升级的重要节点，5G天线增加了更多的频段。然而，在将5G技术应用到例如手机等电子设备的过程中，由于天线在结构和功能上的限制，难以实现5G功能与2G、3G、4G功能的同步使用。
发明内容
本公开提供一种天线模组及电子设备，以使天线模组及组装有天线模组的电子设备能够实现5G功能与2G、3G、4G功能的独立控制及同步使用。
根据本公开的第一方面提出一种天线模组，所述天线模组组装于电子设备，且包括：
天线主体，包括第一工作段和第二工作段，所述第一工作段和所述第二工作段之间设有断缝；所述第一工作段上设有第一接入点和第三接入点，所述第二工作段上设有第二接入点，所述第三接入点设置在所述第一接入点和所述第二接入点之间；
馈电线路，连接在天线馈点和所述第三接入点之间；
第一控制线路，连接在所述第一接入点和天线接地端之间，所述第一控制线路和馈电线路共同控制所述第一工作段收发基础频段信号；其中，所述基础频段信号的频率小于5G频段信号的频率；
第二控制线路，连接在所述第二接入点和天线接地端之间，所述第二控制线路用于控制所述第二工作段收发5G频段信号。
可选的，所述第一控制线路包括第一调频组件和用于控制所述第一调频组件阻抗的至少一个第一开关；所述馈电线路包括第三调频组件和用于控制所述第三调频组件的至少一个第三开关；调整所述第一开关和第三开关的开关状态以使所述第一工作段收发基础频段信号。
可选的，所述第一调频组件包括多个第一调谐元件，至少两个所述第一调谐元件并联设置，且每个并联线路上对应设有所述第一开关。
可选的，所述第一调谐元件为第一电容或第一电感；所述第一调频组件包括并联设置的两个第一电容和两个第一电感；所述第一开关包括设置在第一接入点与所述第一电容之间的第一子开关，以及设置在所述第一接入点与所述第一电感之间的第二子开关。
可选的，所述第三调频组件包括与所述第三开关并联设置的第三电容。
可选的，所述第二控制线路包括第二调频组件和用于控制所述第二调频组件阻抗的至少一个第二开关，调整所述第二开关的开关状态以使所述第二工作段收发5G频段信号。
可选的，所述第二调频组件包括多个第二调谐元件，至少两个所述第二调谐元件并联设置，且每个并联线路上对应设有所述第二开关。
可选的，所述第二调谐元件包括第二电容或第二电感，所述第二调频组件包括并联设置的一个第二电容和一个第二电感；所述第二开关包括设置在第二接入点与所述第二电容之间的第三子开关，以及设置在所述第二接入点与所述第二电感之间的第四子开关。
根据本公开的第二方面提出一种电子设备，所述电子设备包括主板和所述天线模组；所述主板分别与所述馈电线路、所述第一控制线路和所述第二控制线路电连接。
可选的，所述电子设备包括金属中框，所述第一工作段为所述金属中框的第一部分，所述第二工作段为所述金属中框的第二部分，所述第一部分和所述第二部分之间设有断缝；所述金属中框包括顶部、底部和连接所述顶部和所述底部的两个侧部，所述断缝设置在所述顶部、底部和侧部中之一上。
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本公开通过为天线模组设置第一控制线路和独立于第一控制线路的第二控制线路，并使第一控制线路和馈电线路电连接至天线主体的第一工作段、第二控制线路电连接至天线主体的第二工作段，使得用于获得5G工作频段的第二工作段、以及用于获得基础工作频段的第一工作段能够分别实现单独控制。其中，基础工作频段可以用于实现2G、3G或4G通信功能，5G工作频段用于实现5G通信功能。通过上述独立的第一控制线路和第二控制线路，使得天线模组能够实现对4G等基础通信功能和5G通信功能的独立控制和同步使用，提升了天线模组及电子设备的控制便利性和功能丰富性。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是本公开一示例性实施例中一种天线模组的结构示意图；
图2是本公开另一示例性实施例中一种天线模组的结构示意图；
图3是本公开一示例性实施例中一种天线主体的第一工作段的工作频段示意图；
图4是本公开一示例性实施例中一种天线主体的第二工作段的工作频段示意图；
图5是本公开一示例性实施例中一种电子设备的结构示意图；
图6是本公开另一示例性实施例中一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
5G(5th generation mobile networks、5th generation wireless systems、5th-Generation，第五代移动通信技术)是最新一代蜂窝移动通信技术，也是继4G(4th-Generation，第四代移动通信技术)、3G(3th-Generation，第三代移动通信技术)和2G(2th-Generation，第二代移动通信技术)之后的延伸。5G通信能够提高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本，还能够提高系统容量和实现与大规模设备的连接。
在相关技术中，作为通信技术升级的重要节点，5G天线增加了更多的频段。然而，在将5G技术应用到例如手机等电子设备的过程中，由于天线在结构和功能上的限制，难以实现5G功能与2G、3G、4G功能的同步使用。
图1是本公开一示例性实施例中一种天线模组的结构示意图。如图1所示，所述天线模组1组装于电子设备，且天线模组1包括：天线主体11、馈电线路12、第一控制线路13和独立于第一控制线路13的第二控制线路14。天线主体11包括第一工作段111和第二工作段112，第一工作段111和第二工作段112之间设有断缝23，第一工作段111上设有第一接入点1111和第三接入点1112，第二工作段112上设有第二接入点1121，第三接入点1112设置在第一接入点1111和第二接入点1121之间。
馈电线路12连接在天线馈点15和第三接入点1112之间。第一控制线路13连接在第一接入点1111和天线接地端16之间，第一控制线路13和馈电线路12共同控制第一工作段111收发基础频段信号。第二控制线路14连接在第二接入点1121和天线接地端16之间，第二控制线路14用于控制第二工作段112收发5G频段信号。其中，基础频段信号的频率小于5G频段信号的频率。在天线模组1的使用过程中，馈电线路12、第一控制线路13和第二控制线路14中至少之一接收电子设备主板的控制指令，以使第一工作段111获得对应的基础工作频段和/或第二工作段112获得相应的5G工作频段。
通过为天线模组1设置第一控制线路13和独立于第一控制线路13的第二控制线路14，并使第一控制线路13和馈电线路12电连接至天线主体11的第一工作段111、第二控制线路14电连接至天线主体11的第二工作段112，使得用于获得5G工作频段的第二工作段112、以及用于获得基础工作频段的第一工作段111能够分别实现单独控制。其中，基础工作频段可以用于实现2G、3G或4G通信功能，5G工作频段用于实现5G通信功能。通过上述独立的第一控制线路13和第二控制线路14，使得天线模组1能够实现对4G等基础通信功能和5G通信功能的独立控制和同步使用，提升了天线模组1及电子设备的控制便利性和功能丰富性。
下面分别对第一控制线路13及馈电线路12对天线主体11的第一工作段111与的控制方案，以及第二控制线路14对天线主体11的第二工作段112的控制方案进行示例性说明：
在一实施例中，如图2所示，第一控制线路13包括第一调频组件131和用于控制第一调频组件131阻抗的至少一个第一开关132。馈电线路12包括第三调频组件122和用于控制第三调频组件122的至少一个第三开关121。调整第一开关132和第三开关121的开关状态能够使第一工作段111收发基础频段信号。
其中，第一调频组件131可以包括多个第一调谐元件1311，至少两个第一调谐元件1311并联设置，且每个并联线路上对应设有第一开关132。具体的，第一控制线路13可以包括并联设置的多个第一子线路，每个第一子线路上设有第一开关132和第一调谐元件1311，每个第一开关132和馈电线路12的第三开关121分别与电子设备主板电连接。当电子设备主板向馈电线路12和/或某一个或多个第一子线路发送控制指令时，对应的第三开关121及第一开关132闭合，以使第一工作段111获得相应的基础工作频段。
需要说明的是，第一调谐元件1311可以是第一电容1311a或第一电感1311b，以通过第一电容1311a和第一电感1311b控制第一工作段111的基础工作频率变化，当某个第一子线路的第一开关132闭合时，能够通过第一电容1311a或第一电感为天线主体11的第一工作段111提供预设基础工作频段。
例如图2所示，第三调频组件122包括与第三开关121并联设置的第三电容1221。第一控制线路13包括四条第一子线路，第一调频组件131包括并联设置的两个第一电容1311a和两个第一电感1311b，两个第一电容1311a分别设置在左侧两个第一子线路中，两个第一电感1311b分别设置在右侧两个第一子线路中。第一开关132包括第一子开关1321和第二子开关1322，第一子开关1321设置在第一接入点1111与第一电容1311a之间，第二子开关1322设置在第一接入点1111与第一电感1311b之间。
以图2中左侧两条第一子线路中的第一电容1311a及馈电线路12中的第三电容1221能够为第一工作段111提供700MHz-960MHz的基础工作频段为例，当用户需要使用该频段对应的基础通讯功能时，电子设备主板向左侧两条第一子线路的第一子开关1321和馈电线路12的第三开关121发送控制指令，以使对应的第一子线路和馈电线路12向第一工作段111提供700MHz-960MHz的基础工作频段。
在另一实施例中，如图2所示，第二控制线路14包括第二调频组件141和用于控制第二调频组件141阻抗的至少一个第二开关142，调整第二开关142的开关状态能够使第二工作段112收发5G频段信号。
其中，第二调频组件141可以包括多个第二调谐元件1411，至少两个第二调谐元件1411并联设置，且每个并联线路上对应设有第二开关142。具体的，第二控制线路14包括并联的多个第二子线路，每个第二子线路上设有第二开关142和第二调谐元件1411，每个第二开关142与电子设备主板电连接。当电子设备主板向某一个或多个第二子线路发送控制指令时，对应的第二开关142闭合，以使第二工作段112获得相应的5G工作频段。
需要说明的是，第二调谐元件1411可以是第二电容1411a或第二电感1411b，以通过第二电容1411a和第二电感1411b控制第二工作段112的5G工作频率变化，当某个第二子线路的第二开关142闭合时，能够通过第二电容1411a或第二电感1411b为天线主体11的第二工作段112提供预设5G工作频段。
例如图2所示，第二控制线路14可以包括两条第二子线路，第二调频组件141包括并联设置的一个第二电容1411a和一个第二电感1411b，第二开关142包括设置在第二接入点1121与第二电容1411a之间的第三子开关1421，以及设置在第二接入点1121与第二电感1411b之间的第四子开关1422。两条子线路的开关单独闭合或同时闭合能够为第二工作段112提供不同的5G工作频段。
以图2中左侧第二子线路中的第二电容1411a能够为第一工作段111提供4400MHz-5000MHz的5G工作频段为例，当用户需要使用该频段对应的基础通讯功能时，电子设备主板向左侧第二子线路发送控制指令，以使对应的第二子线路的第三子开关闭合，并向第一工作段111提供4400MHz-5000MHz的基础工作频段。
需要说明的是，如图3所示，第一工作段111的基础工作频段可以包含699MHz-2690MHz范围内的多个频段，例如图3所示的700MHz-960MHz、1770MHz-2170MHz、2300MHz-2690MHz等，本公开并不对此进行限制。其中，每个频段可以通过对应馈电线路12和/或第一子线路中的第一电容1311a和/或第一电感1311b获得。如图4所示，第二工作段112的5G工作频段可以包含3300MHz-3800MHz或4400MHz-5000MHz范围内的多个频段，本公开并不对此进行限制。其中，每个频段可以通过对应第二子线路中的第二电容1411a和/或第二电感1411b获得。
通过上述独立的第一控制线路13和第二控制线路14，实现了天线模组1对4G等基础通信功能和5G通信功能的单独控制，提升了天线模组1的控制便利性。在天线模组1应用于电子设备中时，电子设备存在同时使用基础通信功能及5G通信功能的情况，此时需要对基础通信功能和5G通信功能进行同步控制。其中，天线模组1第一工作段111的基础工作频段可以用于实现2G、3G或4G通信功能，5G工作频段用于实现5G通信功能，下面基础通信功能为4G通信功能为例，对4G通信功能与5G通信功能的同步使用进行示例性说明：
由于4G向5G演进时，无线接入网和核心网被拆开了，并且5G无线接入网、5G核心网、4G核心网和4G无线接入网混合搭配，组成了多种网络部署选项的演进路线。其中，非独立组网就是4G无线接入网与5G无线接入网的双连接，由于在具体实现上有差别，因此包含了三种非独立组网构架：EN-DC、NE-DC和NGEN-DC构架。其中，DC代表Dual Connectivity，即双连接，E代表E-UTRA，即4G无线接入网，N代表NR，即5G新无线，NG代表下一代核心网，即5G核心网。EN-DC就是指4G无线接入网与5G NR的双连接，NE-DC指5G NR与4G无线接入网的双连接，而NGEN-DC指在5G核心网下的4G无线接入网与5G NR的双连接。
为了实现上述非独立组网构架，需要通过电子设备主板控制天线主体11的第一工作段111和第二工作段112同步工作，即通过电子设备主板向第一控制线路13和/或馈电线路12，以及第二控制线路14同时发送控制指令。
以图2中四条第一子线路中的第一调谐元件1311及馈电线路12中的第三电容1221能够为第一工作段111提供2575-2635MHz的4G工作频段，两条第二子线路中的第二调谐元件1411能够为第二工作段112提供4400MHz-5000MHz的5G工作频段为例，第一控制线路13的四条第一子线路、馈电线路12和两条第二子线路接收电子设备主板的控制指令，对应的第一开关132、第二开关142和第三开关121闭合，使得第一工作段111获得2575-2635MHz的4G工作频段，同时第二工作段112获得4400MHz-5000MHz的5G工作频段，进而实现了4G通信功能和5G通信功能的同步控制和使用。
进一步的，通过对馈电线路12的第三开关121、不同第一子线路的第一开关132和不同第二子线路的第二开关142的闭合或断开控制，能够使第一工作段111和第二工作段112分别获得不同的工作频段。其中，第一工作段111的基础工作频段可以包含699MHz-2690MHz范围内的多个频段，第二工作段112的5G工作频段可以包含3300MHz-3800MHz或4400MHz-5000MHz范围内的多个频段，基于第一工作段111和第二工作段112的频段差异，能够通过第一工作段111和第二工作段112实现低频段与中频段的组合、低频段与高频段的组合以及低频段与中频段、高频段的组合。
在上述实施例中，对于天线模组1的发射机而言，其输出阻抗、传输线特性阻抗和天线输入阻抗三者的阻抗取同一数值(即阻抗匹配)是最为理想的。通常，天线模组1的发射机的功率输出阻抗是固定的50Ω(或75Ω)，同轴电缆传输线的特性阻抗也是固定的50Ω，而本公开中天线模组1因包含用于实现例如4G通信功能等基础通信功能的第一工作段111以及用于实现5G通信功能的第二工作段112，使得天线模组1的工作频率的相差较大而呈现不同的输入阻抗。使用第一电容1311a、第二电容1411a、第三电容1221、第一电感1311b、第二电感1411b等调谐元件能够很好地改善这种状况，使天线模组1的发射机与天线主体11在一定的频带内在不同的负载阻抗上达到阻抗匹配。
需要说明的是，上述天线模组1可以是DIV天线(diversity，分集天线)。在实际的移动通信系统中，移动台常常工作在城市建筑群或其他复杂的地理环境中，而且移动的速度和方向是任意的。分集天线使用两个接收信道，两个接收信道受到的衰落影响是不相关的，分集手段可以克服空间选择性衰落，在二维各向同性散射和各向同性移动台天线的情况下，只要天线线元间的距离达到半个波长，在移动台就可得到充分不相关的分集天线，进而改善接收性能，提升下载速率。
本公开进一步提出一种电子设备，如图5所示，所述电子设备2包括主板21和上述天线模组1，主板21分别与馈电线路12、第一控制线路13和第二控制线路14电连接，并向馈电线路12、第一控制线路13和第二控制线路14中至少之一发送控制指令，以使第一工作段111获得对应的基础工作频段和/或第二工作段112获得相应的5G工作频段。
通过为天线模组1设置第一控制线路13和独立于第一控制线路13的第二控制线路14，并使第一控制线路13和馈电线路12电连接至天线主体11的第一工作段111、第二控制线路14电连接至天线主体11的第二工作段112，使得用于获得5G工作频段的第二工作段112、以及用于获得基础工作频段的第一工作段111能够分别实现单独控制。其中，基础工作频段可以用于实现2G、3G或4G通信功能，5G工作频段用于实现5G通信功能。通过上述独立的第一控制线路13和第二控制线路14，使得天线模组1能够实现对4G通信功能和5G通信功能的独立控制和同步使用，提升了天线模组1及电子设备2的控制便利性和功能丰富性。
需要说明的是，上述电子设备2可以是手机、平板电脑、车载终端、医疗终端等，本公开并不对此进行限制。以电子设备2为手机为例，对电子设备2的结构及天线功能进行示例性说明：
在一实施例中，手机包括金属中框22，第一工作段111为金属中框22的第一部分221，第二工作段112为金属中框22的第二部分222，第一部分221和第二部分222之间设有断缝23。即，直接将手机的金属中框22上的两个部分作为天线主体11的第一工作段111和第二工作段112，以减少天线主体11对电子设备2的内部空间占用。
金属中框22包括顶部、底部和连接顶部和底部的两个侧部，断缝23可以设置在底部、如图5所示的顶部和如图6所示的侧部中之一上，本公开并不对此进行限制。基于电子设备2金属中框22的结构，将断缝23两侧的第一部分221和第二部分222直接作为天线主体11的第一工作段111和第二工作段112，使得通过独立控制的第一控制线路13和第二控制线路14，在实现4G、5G通信功能同步控制使用的情况下，减少对电子设备2中框的结构改变，降低天线模组1的改进成本。
需要说明的是，上述断缝23的宽度可以在0.5mm-2mm范围内，以天线模组1的信号发射，同时降低断缝23对电子设备2整体外观的影响。
当用户在使用手机过程中，可能需要同时使用聊天软件和视频播放软件，聊天软件基于4G通信功能实现信号传输，而为确保视频播放软件的视频播放质量和缓冲速度，则使用5G通信功能实现信号传输。此时，电子设备2主板21控制第一工作段111和第二工作段112同步工作，实现相应的4G和5G通信功能。
此外，电子设备2还包括屏幕模组24，通过将电子设备2的金属中框22直接作为天线主体11，减少了对天线模组1对电子设备2屏幕占比的影响。上述屏幕模组24可以是全面屏，以在结构上与作为金属中框22的天线主体11配合，提升屏幕模组24的显示面积和整体显示效果。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的技术方案后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种天线模组，其特征在于，组装于电子设备，所述天线模组包括：
天线主体，包括第一工作段和第二工作段，所述第一工作段和所述第二工作段之间设有断缝；所述第一工作段上设有第一接入点和第三接入点，所述第二工作段上设有第二接入点，所述第三接入点设置在所述第一接入点和所述第二接入点之间；
馈电线路，连接在天线馈点和所述第三接入点之间；
第一控制线路，连接在所述第一接入点和天线接地端之间，所述第一控制线路和馈电线路共同控制所述第一工作段收发基础频段信号；其中，所述基础频段信号的频率小于5G频段信号的频率；
第二控制线路，连接在所述第二接入点和天线接地端之间，所述第二控制线路用于控制所述第二工作段收发5G频段信号；所述第一控制线路和所述第二控制线路独立控制，以单独或同步获得所述基础频段信号和所述5G频段信号。
2.根据权利要求1所述的天线模组，其特征在于，所述第一控制线路包括第一调频组件和用于控制所述第一调频组件阻抗的至少一个第一开关；所述馈电线路包括第三调频组件和用于控制所述第三调频组件的至少一个第三开关；调整所述第一开关和第三开关的开关状态以使所述第一工作段收发基础频段信号。
3.根据权利要求2所述的天线模组，其特征在于，所述第一调频组件包括多个第一调谐元件，至少两个所述第一调谐元件并联设置，且每个并联线路上对应设有所述第一开关。
4.根据权利要求3所述的天线模组，其特征在于，所述第一调谐元件为第一电容或第一电感；所述第一调频组件包括并联设置的两个第一电容和两个第一电感；所述第一开关包括设置在第一接入点与所述第一电容之间的第一子开关，以及设置在所述第一接入点与所述第一电感之间的第二子开关。
5.根据权利要求2所述的天线模组，其特征在于，所述第三调频组件包括与所述第三开关并联设置的第三电容。
6.根据权利要求1所述的天线模组，其特征在于，所述第二控制线路包括第二调频组件和用于控制所述第二调频组件阻抗的至少一个第二开关，调整所述第二开关的开关状态以使所述第二工作段收发5G频段信号。
7.根据权利要求6所述的天线模组，其特征在于，所述第二调频组件包括多个第二调谐元件，至少两个所述第二调谐元件并联设置，且每个并联线路上对应设有所述第二开关。
8.根据权利要求7所述的天线模组，其特征在于，所述第二调谐元件包括第二电容或第二电感，所述第二调频组件包括并联设置的一个第二电容和一个第二电感；所述第二开关包括设置在第二接入点与所述第二电容之间的第三子开关，以及设置在所述第二接入点与所述第二电感之间的第四子开关。
9.一种电子设备，其特征在于，包括主板和如权利要求1-8任一项所述的天线模组；所述主板分别与所述馈电线路、所述第一控制线路和所述第二控制线路电连接。
10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备包括金属中框，所述第一工作段为所述金属中框的第一部分，所述第二工作段为所述金属中框的第二部分，所述第一部分和所述第二部分之间设有断缝；所述金属中框包括顶部、底部和连接所述顶部和所述底部的两个侧部，所述断缝设置在所述顶部、底部和侧部中之一上。
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