CN112864570A - 天线结构和可折叠电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种天线结构和可折叠电子设备，属于通信技术领域。所述天线结构包括：第一金属框体；第一天线阵列，设置于所述第一金属框体上，包括至少两个间隔排列的第一缝隙辐射体；第二天线阵列，设置于所述第一金属框体上，包括至少两个间隔排列的第二缝隙辐射体；射频模组，分别为所述第一缝隙辐射体、所述第二缝隙辐射体提供馈电信号；其中，所述第一缝隙辐射体和所述第二缝隙辐射体间隔排列，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列构成双极化天线阵列。本申请通过缝隙辐射体的紧凑排列方式，可以在宽度较窄的电子设备的金属框体上实现双极化毫米波天线的设置。

Description

天线结构和可折叠电子设备

技术领域

本申请属于通信技术领域，具体涉及一种天线结构和可折叠电子设备。

背景技术

相比前代技术，第五代移动通信技术(5th generation mobile networks，5G)可提供更高通信速度、更低时延以及更多的同时连接数。由于5G拥有非常宽的通信带宽，频段在20GHz以上的毫米波通信技术成为了5G技术中的关键技术之一。目前，世界上很多国家和地区已把毫米波频段划定于5G的使用频段之中，因此，今后搭载毫米波天线模组的各种电子产品，特别是手机等电子设备将会越来越多。

另一方面，可折叠电子设备可以通过闭合与展开带来的屏幕大小变化在不同使用场景下为用户提供不同的、更舒适的使用体验，可以有效提升一款产品的使用价值，因此，近年来商用折叠电子产品逐渐增多。

然而，现有技术中在可折叠电子设备内设计毫米波天线存在以下问题和缺陷：

毫米波天线通常设计在电子设备的金属框体上时可以获得更好的通信效果，而目前电子设备的金属框体尺寸通常很窄，在较窄的金属框体上设计毫米波通信系统所需的双极化毫米波天线具有一定的难度。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种天线结构和可折叠电子设备，能够解决现有技术中在电子设备金属框架上设计双极化毫米波天线比较困难的问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供了一种天线结构，包括：

第一金属框体；

第一天线阵列，设置于所述第一金属框体上，包括至少两个间隔排列的第一缝隙辐射体；

第二天线阵列，设置于所述第一金属框体上，包括至少两个间隔排列的第二缝隙辐射体；

射频模组，分别为所述第一缝隙辐射体、所述第二缝隙辐射体提供馈电信号；

其中，所述第一缝隙辐射体和所述第二缝隙辐射体间隔排列，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列构成双极化天线阵列。

第二方面，本申请实施例提供了一种可折叠电子设备，该可折叠电子设备包括如上所述的天线结构，所述可折叠电子设备还包括第二金属框体，第一金属框体和第二金属框体可旋转连接；所述第二金属框体包括第三天线阵列；

所述第三天线阵列包括至少两个间隔排列的第三缝隙辐射体。

在本申请实施例中，通过缝隙辐射体的紧凑排列方式，可以在宽度较窄的电子设备的金属框体上实现双极化毫米波天线的设置；通过在可折叠电子设备的第一金属框体上设置主天线结构，第二金属框体上设置相应的辅助天线结构，使得可折叠电子设备在闭合状态时可以通过辅助天线结构实现辐射功能，从而使得可折叠电子设备的天线在打开状态下和闭合状态下均能正常工作。

附图说明

图1是全封闭缝隙天线示意图；

图2是半封闭缝隙天线示意图；

图3是本申请实施例的天线结构的安装示意图；

图4是本申请实施例的天线结构示意图之一；

图5是本申请实施例的天线结构示意图之二；

图6是本申请实施例的可折叠电子设备的金属框体示意图；

图7是本申请实施例的可折叠电子设备在打开状态的示意图；

图8是本申请实施例的可折叠电子设备由打开状态至闭合状态的示意图；

图9是本申请实施例的可折叠电子设备在闭合状态的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

关于天线原理的说明：

缝隙天线是一种常见的天线形式，一般指金属板上的一段半波长缝隙与偏置馈电形成的全封闭缝隙天线(Slot Antenna)，缝隙的两端激励起对称的半波长电流模式产生全封闭缝隙天线的基模谐振，如图1所示。

半封闭缝隙天线(Notch Antenna)是全封闭缝隙天线的镜像变形，以空气作为磁壁镜像等效全封闭缝隙天线的一半，由此可以省去一半的天线体积，通过激励另一半的半波长电流模式产生半封闭缝隙天线的基模谐振，如图2所示。

缝隙天线可以直接在缝隙两侧间馈电，也可以通过耦合馈电带线耦合馈电。具体的馈电方式不作限定。

下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的天线结构进行详细地说明。

如图3至图5所示，本申请实施例提供了一种天线结构，包括：

第一金属框体101；

第一天线阵列，设置于所述第一金属框体101上，包括至少两个间隔排列的第一缝隙辐射体01；

第二天线阵列，设置于所述第一金属框体101上，包括至少两个间隔排列的第二缝隙辐射体02；

射频模组，分别为所述第一缝隙辐射体01、所述第二缝隙辐射体02提供馈电信号；

其中，所述第一缝隙辐射体01和所述第二缝隙辐射体02间隔排列，在射频模组的作用下，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列可构成双极化天线阵列。

上述天线结构中，第一缝隙辐射体01和第二缝隙辐射体02均为缝隙辐射体，由于其体积较小，占用空间较少，可以设置在电子设备的第一金属框体101上。其中，电子设备的第一金属框体101可以是电子设备最外层的金属框体或其内部框体，比如可以是在电子设备上的具有一定宽度和厚度的金属材质框体。在电子设备的第一金属框体101上，多个第一缝隙辐射体01间隔排列形成第一天线阵列，多个第二缝隙辐射体02间隔排列形成第二天线阵列。

本申请的实施例中，通过缝隙辐射体的紧凑排列方式，可以在宽度较窄的电子设备的第一金属框体101上实现双极化毫米波天线的设置，适用于所有电子设备。第一缝隙辐射体01和第二缝隙辐射体02形成90度夹角还可以实现正交双极化毫米波天线。

可选地，所述第一金属框体101包括第一边框，所述第一缝隙辐射体01包括设于所述第一边框的第一缝隙，所述第二缝隙辐射体02包括设于所述第一边框的第二缝隙；

所述第一缝隙包括设于所述第一边框一侧的开口端，以及延伸至所述第一边框内的封闭端；

所述第二缝隙包括设于所述第一边框另一侧的开口端，以及延伸至所述第一边框内的封闭端；

所述第一边框一侧与所述第一边框另一侧为所述第一边框相背的两侧。

第一缝隙和第二缝隙之间不连通，第一缝隙和第二缝隙依次间隔排列。可选地，所述第一缝隙和所述第二缝隙中至少一个填充介质材料。

如图3所示，所述第一缝隙辐射体01和第二缝隙辐射体02均为一段半封闭缝隙，缝隙具有两端，其中，其中一端(即开口端)在第一边框一侧形成开口，另一端不穿透第一边框，形成封闭端。

可选地，所述第一缝隙与所述第二缝隙形成一夹角，所述夹角大于0度且小于或等于90度。

可选地，所述第一缝隙辐射体01的主极化方向与所述第二缝隙辐射体02的主极化方向之间呈一直角。

需要说明的是，第一缝隙辐射体01和第二缝隙辐射体02可以呈直线形但不限于此。如图4所示，当第一缝隙辐射体01和第二缝隙辐射体02呈直线形时，第一缝隙辐射体01与第二缝隙辐射体02之间夹角为90度；当第一缝隙辐射体01和第二缝隙辐射体02呈非直线形(比如曲线形、折线形等)时，第一缝隙辐射体01的主极化方向与第二缝隙辐射体02的主极化方向之间应满足相互正交的关系。

可选地，所述第一缝隙与所述第二缝隙形成的夹角为90度。所述第一缝隙与所述第一边框形成的夹角为45度，所述第二缝隙与所述第一边框形成的夹角为45度。

如图4所示，第一缝隙辐射体与第一边框形成45度，第二缝隙辐射体与第一边框形成45度，且多个第一缝隙辐射体之间平行设置，多个第二缝隙辐射体之间平行设置。每个第一缝隙辐射体与相邻的两个第二缝隙辐射体均形成正交极化结构。第一缝隙辐射体的耦合馈电带线垂直于第一缝隙辐射体，第二缝隙辐射体的耦合馈电带线垂直于第二缝隙辐射体。

该实施例中，第一天线阵列和第二天线阵列构成正交双极化天线阵列。

可选地，所述第一缝隙的长度为所述天线结构工作频率的1/4波长，和/或，所述第二缝隙的长度为所述天线结构工作频率的1/4波长。

所述第一缝隙辐射体01和所述第二缝隙辐射体02的电长度约为天线工作频率所对应波长的1/4。

所述射频模组包括：

馈电基板201、耦合馈电带线202和射频电路模组；

所述馈电基板201设置在所述第一金属框体101内侧；

其中，所述馈电基板201、所述耦合馈电带线202分别与所述射频电路模组相连接。

所述馈电基板分别与所述第一缝隙辐射体和所述第二缝隙辐射体接触连接。

作为一种实现方式，所述第一射频电路单元2031和所述第二射频电路单元2032通过信号传输线与电子设备的电路板相连。

可选地，所述射频电路模组包括第一射频电路单元2031和第二射频电路单元2032；

其中，所述第一射频电路单元2031为所述第一缝隙辐射体01提供馈电信号，所述第二射频电路单元2032为所述第二缝隙辐射体02提供馈电信号。

如图5所示，第一缝隙辐射体01与第一射频电路单元2031之间的电连接、第二缝隙辐射体02与第二射频电路单元2032之间的电连接，可以是馈信号直接输入到第一金属框体101上，也可以是馈线耦合。

可选地，第一射频电路单元2031包括第一信号源和第一控制电路；第二射频电路单元2032包括第二信号源和第二控制电路。

其中，第一控制电路和第二控制电路包含功分器、移相器、功率放大器和低噪声放大器等射频电路器件。

可选地，所述馈电基板201为具有预设厚度的介质板。所述馈电基板201为至少一层且具有一定厚度的介质板，设置于电子设备的第一金属框体101内侧，与第一金属框体101内壁贴合。

需要说明的是，耦合馈电带线202为一组导电带线(Strip Line)，分别设于第一缝隙辐射体01和第二缝隙辐射体02正下方的一部分区域，用于第一缝隙辐射体01与第一信号源和第一控制电路连接，以及第二缝隙辐射体02与第二信号源和第二控制电路连接，从而实现对第一缝隙辐射体01和第二缝隙辐射体02馈入射频信号的功能。

可选地，所述缝隙在所述第一金属框体101的厚度方向上贯穿设置。

这样，可以使得设置在所述第一金属框体101内侧的所述馈电基板201分别与所述第一缝隙辐射体01和所述第二缝隙辐射体02接触连接，令天线结构更加紧凑。

本申请的实施例中，通过缝隙辐射体的紧凑排列方式，将多个双极化缝隙毫米波天线组成天线结构，可以应用在电子设备的金属框体上，实现在宽度较窄的电子设备的金属框体上实现双极化毫米波天线的设置，还可以通过将第一缝隙辐射体和第二缝隙辐射体延长线的夹角形成90度，实现正交双极化毫米波天线。

如图6至图8所示，本申请实施例提供了一种可折叠电子设备，包括如上所述的天线结构。所述可折叠电子设备还包括第二金属框体102，第一金属框体101和第二金属框体102可旋转连接；所述第二金属框体102包括第三天线阵列；

所述第三天线阵列包括至少两个间隔排列的第三缝隙辐射体03。

可选的，多个第三缝隙辐射体03平行设置。

可选地，所述第二金属框体102包括第二边框，所述第三缝隙辐射体03包括设于所述第二边框的第三缝隙；

所述第三缝隙包括设于所述第二边框一侧的开口端，以及延伸至所述第二边框内的封闭端。多个第三缝隙的开口端均在第二边框的同一侧。

其中，在所述可折叠电子设备处于闭合状态的情况下，所述第三缝隙的开口端与所述第一缝隙的开口端相对，所述第三缝隙辐射体03和第一缝隙辐射体01构成等效全封闭缝隙天线结构。

一种方式，第三缝隙辐射体03的数量与第一缝隙辐射体01的数量一致。第三缝隙辐射体03的数量与第一缝隙辐射体01的数量也可以不一致。如图8、图9所示，在所述可折叠电子设备处于闭合状态时，所述第三天线阵列中的所述第三缝隙辐射体03与所述第一天线阵列中的所述第一缝隙辐射体01一一对应。所述第一缝隙辐射体01和第三缝隙辐射体03呈直线形的情况下，这种对应关系呈现为两者同处于一条直线上，且每一所述第三缝隙辐射体03的开口端与所述第一天线阵列中的一个第一缝隙辐射体01的开口端相对(接触时相连通或者不接触)。此时，如图8所示，所述第一天线阵列的每一所述第一缝隙辐射体01与其在所述第三天线阵列中对应的第三缝隙辐射体03共同组成等效全封闭缝隙天线结构。

也就是说，如图7所示，可折叠电子设备包括可旋转连接的第一金属框体101和第二金属框体102，第一金属框体101的第一边框设置有主天线结构A(即所述第一天线阵列和所述第二天线阵列组成的所述天线结构)，第二金属框体102的第二边框设置有辅助天线结构B(即所述第三天线阵列)，一个主天线结构A和一个辅助天线结构B共同构成一个完整的天线装置。其中，所述辅助天线结构B为寄生天线装置，无射频信号直接馈入，不需要单独设置射频模组。

还需要说明的是，用于设置主天线结构A的第一金属框体101的边框和用于设置辅助天线结构B的第二金属框体102的边框在位置上有对应关系。如图6所示，举例来说，第一金属框体101包括边框11、边框12和边框13，第二金属框体102包括边框21、边框22和边框23；若主天线结构A设置在边框11上时，则辅助天线结构B设置在边框21上；若主天线结构A设置在边框12上时，则辅助天线结构B设置在边框22上；若主天线结构A设置在边框13上时，则辅助天线结构B设置在边框23上。这样，在所述可折叠电子设备处于闭合状态的情况下，可以保证每一所述第三缝隙辐射体03上缝隙的开口端与所述第一天线阵列中对应的一个第一缝隙辐射体01上缝隙的开口端相连通。

本申请的实施例中，针对可折叠电子设备，在其可旋转连接的两个金属框体中的一个金属框体上设置主天线结构A，另一个金属框体上设置一组辅助天线结构B，使得可折叠电子设备在闭合状态下，其天线仍可以正常工作。

如图9所示，所述天线结构和第三天线阵列可以设置在所述可折叠电子设备的金属框体的顶部(或底部)的边框上，或设置在所述可折叠电子设备的侧边的边框上(图中所示的边框12和边框22)。图9仅是为了展示天线的设置位置，并不代表需要在顶部(或底部)和侧边同时设置所述天线结构和第三天线阵列。

可选地，如图3、图4、图7所示，所述第一射频电路单元2031和所述第二射频电路单元2032分别与所述可折叠电子设备的电路板连接。

可选地，所述第三缝隙填充有介质材料。所述第三缝隙辐射体03的电长度约为天线工作频率所对应波长的1/4。需要说明的是，所述第三缝隙辐射体03的介质材料及电长度可以与所示第一缝隙辐射体01相同，也可以不同。

可选地，所述第三缝隙在所述第二金属框体102的厚度方向上贯穿设置。

本申请的实施例中，通过在可折叠电子设备的第一金属框体101上设置主天线结构A，第二金属框体102上设置相应的辅助天线结构B，使得可折叠电子设备在闭合状态时可以通过辅助天线结构B实现辐射功能，从而使得主天线结构A不管是在可折叠电子设备打开状态下还是闭合状态下均能正常工作。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (11)

1.一种天线结构，其特征在于，包括：

第一金属框体；

第一天线阵列，设置于所述第一金属框体上，包括至少两个间隔排列的第一缝隙辐射体；

第二天线阵列，设置于所述第一金属框体上，包括至少两个间隔排列的第二缝隙辐射体；

射频模组，分别为所述第一缝隙辐射体、所述第二缝隙辐射体提供馈电信号；

其中，所述第一缝隙辐射体和所述第二缝隙辐射体间隔排列，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列构成双极化天线阵列。

2.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，

所述第一金属框体包括第一边框，所述第一缝隙辐射体包括设于所述第一边框的第一缝隙，所述第二缝隙辐射体包括设于所述第一边框的第二缝隙；

所述第一缝隙包括设于所述第一边框一侧的开口端，以及延伸至所述第一边框内的封闭端；

所述第二缝隙包括设于所述第一边框另一侧的开口端，以及延伸至所述第一边框内的封闭端；

所述第一边框一侧与所述第一边框另一侧为所述第一边框相背的两侧。

3.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述第一缝隙与所述第二缝隙形成一夹角，所述夹角大于0度且小于或等于90度。

4.根据权利要求3所述的天线结构，其特征在于，所述夹角为90度，所述第一缝隙与所述第一边框形成的夹角为45度，所述第二缝隙与所述第一边框形成的夹角为45度。

5.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述第一缝隙和所述第二缝隙中至少一个填充介质材料。

6.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述第一缝隙的长度为所述天线结构工作频率的1/4波长，和/或，所述第二缝隙的长度为所述天线结构工作频率的1/4波长。

7.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述射频模组包括：

馈电基板、耦合馈电带线和射频电路模组；

所述馈电基板设置在所述第一金属框体内侧；

其中，所述馈电基板、所述耦合馈电带线分别与所述射频电路模组相连接。

8.根据权利要求7所述的天线结构，其特征在于，所述射频电路模组包括第一射频电路单元和第二射频电路单元；

其中，所述第一射频电路单元为所述第一缝隙辐射体提供馈电信号，所述第二射频电路单元为所述第二缝隙辐射体提供馈电信号。

9.一种可折叠电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的天线结构，所述可折叠电子设备还包括第二金属框体，所述第一金属框体和所述第二金属框体可旋转连接；所述第二金属框体包括第三天线阵列；

所述第三天线阵列包括至少两个间隔排列的第三缝隙辐射体。

10.根据权利要求9所述的可折叠电子设备，其特征在于，

所述第二金属框体包括第二边框，所述第三缝隙辐射体包括设于所述第二边框的第三缝隙；

所述第三缝隙包括设于所述第二边框一侧的开口端，以及延伸至所述第二边框内的封闭端；

其中，在所述可折叠电子设备处于闭合状态的情况下，所述第三缝隙的开口端与所述第一缝隙的开口端相对，所述第三缝隙辐射体和所述第一缝隙辐射体构成等效全封闭缝隙天线结构。

11.根据权利要求10所述的可折叠电子设备，其特征在于，所述第三缝隙填充有介质材料。

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