CN112928451A - 天线电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种天线电路及电子设备，属于天线技术领域。该天线电路，包括：第一辐射臂、第二辐射臂，第一辐射臂和第二辐射臂通过第一连接点连接；匹配电路，匹配电路与第一连接点连接；与匹配电路连接的馈源；调谐元件；其中，第一辐射臂上设置有第二连接点，调谐元件的第一端与第二连接点连接，调谐元件的第二端连接天线参考地，调谐元件用于调谐天线电路的覆盖频段；或者，调谐元件与所述匹配电路连接，用于进行天线电路的阻抗调节；第一辐射臂的长度大于所述第二辐射臂的长度。以此减少了天线电路对走线空间的占用，同时解决了因辐射臂过多而导致的互耦现象严重的问题，进而降低了天线的调试难度。

Description

天线电路及电子设备

技术领域

本申请属于天线技术领域，特别涉及一种天线电路及电子设备。

背景技术

传统的柔性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)或者激光直接成型(LaserDirect Structuring，LDS)天线，往往是利用多个辐射臂来覆盖多个频段，即每个辐射臂对应一个频段；在实现本申请过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

1、由于走线空间限制，难以在较小的空间内单天线同时做三个及三个以上辐射臂；2、多个辐射臂之间的互耦现象非常严重，不仅会导致一些辐射臂的模态无法激励，增加调试难度，同时也会影响天线辐射效率。

发明内容

本申请实施例提供一种天线电路及电子设备，能够解决现有的天线设置方式中因辐射臂的个数较多，会占用较多的走线空间，同时过多的辐射臂导致互耦现象严重，增加天线调试难度的问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种天线电路，包括：

第一辐射臂、第二辐射臂，所述第一辐射臂和所述第二辐射臂通过第一连接点连接；

匹配电路，所述匹配电路与所述第一连接点连接；

与所述匹配电路连接的馈源；

调谐元件；

其中，所述第一辐射臂上设置有第二连接点，所述调谐元件的第一端与所述第二连接点连接，所述调谐元件的第二端连接天线参考地，所述调谐元件用于调谐所述天线电路的覆盖频段；或者，所述调谐元件与所述匹配电路连接，用于进行天线电路的阻抗调节；

所述第一辐射臂的长度大于所述第二辐射臂的长度。

第二方面，本申请实施例还提供一种电子设备，包括上述的天线电路。

在本申请实施例中，通过只设置两个辐射臂，并通过调谐元件进行天线覆盖频段的调节，以此减少了天线电路对走线空间的占用，同时解决了因辐射臂过多而导致的互耦现象严重的问题，进而降低了天线的调试难度。

附图说明

图1是本申请实施例的天线电路的结构示意图之一；

图2是本申请实施例的天线电路的结构示意图之二；

图3是天线的S参数分布的示意图之一；

图4是天线的S参数分布的示意图之二；

图5是天线的S参数分布的示意图之三；

图6是天线的S参数分布的示意图之四；

图7是本申请实施例的天线电路的结构示意图之三；

图8是本申请实施例的电子设备的结构图。

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。

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电路及电子设备进行详细地说明。

如图1所示，本申请实施例提供一种天线电路，包括：

第一辐射臂110、第二辐射臂120，所述第一辐射臂110和所述第二辐射臂120通过第一连接点121连接；

匹配电路140，所述匹配电路140与所述第一连接点121连接；

与所述匹配电路140连接的馈源150，进一步地，所述馈源150接地；

调谐元件130；

其中，所述第一辐射臂110上设置有第二连接点111，所述调谐元件130的第一端与所述第二连接点111连接，所述调谐元件130的第二端连接天线参考地，所述调谐元件130用于调谐所述天线电路的覆盖频段；或者，所述调谐元件130与所述匹配电路140连接(需要说明的是，此种情况未在附图中体现)，用于进行天线电路的阻抗调节；

所述第一辐射臂110的长度大于所述第二辐射臂120的长度。

需要说明的是，通过只设置两个辐射臂，并通过调谐元件进行天线覆盖频段的调节，以此减少了天线电路对走线空间的占用，同时解决了因辐射臂过多而导致的互耦现象严重的问题，进而降低了天线的调试难度。

需要说明的是，继续如图1所示，本申请实施例中的第一辐射臂110和第二辐射臂120的一种设置方式为：

所述第一辐射臂110包括：第一支臂112和与所述第一支臂112连接的第二支臂113；所述第二辐射臂120包括：第三支臂122和与所述第三支臂122连接的第四支臂123；

其中，所述第一支臂112与所述第三支臂122通过第一连接点121连接，所述第二支臂113与所述第四支臂123平行。

也就是说，此种情况下，每个辐射臂均为L型，设置后，两个辐射臂中的部分是平行的；需要说明的是，此种情况下，第一支臂112的长度比较小，第一支臂112的长度远远小于第二支臂113的长度，该第一支臂112的长度可以近似忽略不计；同理，第三支臂122的长度比较小，第三支臂122的长度远远小于第四支臂123的长度，该第四支臂123的长度可以近似忽略不计。

当然，本申请实施例的第一辐射臂110和第二辐射臂120还可以采用其他的形状，例如，每个辐射臂中不存在以90度的角度连接的支臂，则设置后两个辐射臂没有相互平行的部分。

需要说明的是，第二连接点111的位置不唯一，其可以位于第一辐射臂上的任意位置；优选地，所述第二连接点111到所述第一连接点121的长度等于所述第一辐射臂110的长度的三分之二。

需要说明的是，本申请实施例中的第一辐射臂110为长辐射臂，第二辐射臂120为短辐射臂；长辐射臂和短辐射臂以匹配电路140接入位置的第一连接点121区分，当调谐元件130挂载在长辐射臂上的第二连接点111的位置时，该调谐元件130用来调谐长辐射臂的长短，以此调谐天线电路的覆盖频段，以使得天线实现n1、n3与n41频段的切换。

需要说明的是，所述第一辐射臂110的长度与频率为1.7GHz(n3频段)对应的工作波长的四分之一的差值的绝对值小于或等于第一预设值，也就是说，所述第一辐射臂110的长度近似等于频率为1.7GHz对应的工作波长的四分之一；所述第二辐射臂120的长度与频率为3.8GHz对应的工作波长的四分之一的差值的绝对值小于或等于第二预设值，也就是说，所述第二辐射臂120的长度近似等于频率为3.8GHz对应的工作波长的四分之一，此种设置方式，可以使天线同时覆盖n41、n77、n78以及n79频段。

下面在调谐元件130与第一辐射臂110连接的情况下，对本申请实施例进一步说明如下。

可选地，如图2所示，本申请的至少一个实施例中，所述的天线电路，还包括：

用于调节所述第一辐射臂110和所述天线参考地之间的耦合量的耦合量调节元件160；

其中，所述第一辐射臂110上设置有第三连接点112，所述耦合量调节元件160与所述第三连接点112连接。

需要说明的是，所述第一连接点到所述第三连接点的距离等于所述第一辐射臂长度的三分之一。

需要说明的是，第一辐射臂110的三分之一位置处的第三连接点112对耦合量的调谐最为敏感，通过控制此位置即可较大程度的实现耦合量的控制；通过接入耦合量调节元件160来控制第一辐射臂与天线参考地之间的耦合量，从而可以控制其频率范围在N79频段内。

进一步还需要说明的是，所述耦合量调节元件160包括：耦合电路和第三辐射臂中的至少一项，所述调谐元件130为调谐开关或调谐电路。

需要说明的是，当耦合量调节元件160包括：耦合电路和第三辐射臂时，所述耦合电路和第三辐射臂是以并联的形式与第三连接点112连接的。

还需要说明的是，所述调谐开关由单刀多掷开关以及电感L、电容C或电感L和电容C构成，通过控制开关连接到不同的器件，实现连接通路的切换；所述耦合电路、调谐电路均是由电感L、电容C或电感L和电容C构成的；具体地，构成调谐开关、耦合电路、调谐电路的电感L、电容C的数量根据实际调试情况决定，本申请实施例中对此不作限定。

需要说明的是，此种实施例下，在有限的走线面积内，仅通过两个辐射臂，通过合理的设计第一辐射臂110和第二辐射臂120的长度以及控制第一辐射臂110和天线参考地之间的耦合量，即可覆盖n1、n3、n41、n77、n78以及n79等主流5G FR1频段，天线带宽较宽；且由于天线辐射臂较少，辐射臂之间的互耦情况大大减小，极大的降低了天线设计难度，提高天线设计效率。

可选地，当所述调谐元件130为调谐开关，所述耦合量调节元件160为第三辐射臂(该第三辐射臂的形状不唯一，且该第三辐射臂通过FPC或LDS形式实现)时，通过在第一辐射臂110的三分之一位置处的第三连接点112加载一个第三辐射臂，来调节第一辐射臂110和天线参考地之间的耦合量，由于FPC或LDS走线灵活，此种情况较易实现。

基于上述思路，在1.8mm净空下，设计并仿真了该天线，天线的S参数如图3所示，由图3可以看出，天线可以覆盖n3、n77、n78以及n79频段；当调谐开关切换到不同的通路，可以将n3频段切到n1或n41频段，天线的S参数如图4和图5所示。从以上结果可以看出，本申请实施例中的天线电路可以覆盖n41、n77、n78以及n79等主流5G NR频段，配合调谐开关的使用可以覆盖到n1和n3频段。

可选地，当所述调谐元件130为调谐开关或调谐电路，所述耦合量调节元件160为耦合电路时，相较于耦合量调节元件160为第三辐射臂的形式，此种通过耦合电路来实现耦合量调节的方式，能够提高天线电路的设计灵活性。

可选地，当所述调谐元件130为调谐电路，所述耦合量调节元件160为耦合电路时，可以实现n1、n3和n41中任意两频段同时出现，一种情形下的天线的S参数如图6所示。需要说明的是，此种情况下，通过用调谐电路进行调谐开关的替换，可以减少在天线电路中设置开关或tuner，能够降低天线电路的生产成本。

可选地，如图7所示，本申请的至少一个实施例中，所述的天线电路，还包括：

用于调节所述天线电路的阻抗的阻抗调谐电路170；

其中，所述第二辐射臂120上设置有第四连接点122，所述阻抗调谐电路170的第一端与所述第四连接点122连接，所述阻抗调谐电路170的第二端接地。

需要说明的是，所述阻抗调谐电路170是由电感L、电容C或电感L和电容C共同构成的，其数量根据实际调试情况决定，本申请中对此不作限定。

优选地，该第四连接点122位于第二辐射臂120的中间位置。

需要说明的是，此实施例一方面可以适当调节第二辐射臂的长度，另外一方面可以调节整个天线电路的阻抗，便于天线匹配，增加了设计灵活性。

进一步需要说明的是，本申请实施例中所提供的结构仅仅只是一个示意图，具体应用时需根据实际走线区域面积、走线区域形状、走线区域位置与具体的应用场景等来确定实际走线形状，本申请实施例中对此不作限定。

需要说明的是，本申请实施例提供了一种sub-6G多频段FPC/LDS天线设计形式，在走线面积受限的情形下，该天线电路仅采用两个辐射臂，通过合理的设计两个辐射枝节的长度比例，并控制天线与天线参考地之间的耦合量大小，经过普通的双L型匹配电路就可以使该天线同时覆盖n41(2515MHz-2675MHz)、n77(3300MHz–4200MHz)、n78(3300MHz–3800MHz)以及n79(4400MHz–5000MHz)等主流5G FR1频段；调谐元件130的使用可以实现天线在n41、n1和n3之间切换。

本申请的至少一个实施例，还提供一种电子设备，包括上述的天线电路。

进一步地，所述第一辐射臂和所述第二辐射臂为所述电子设备的金属中框的一部分。

例如，如图8所示，第一辐射臂110和所述第二辐射臂120作为金属中框200的一部分，二者没有重叠，第一辐射臂110上连接有调谐元件130，该调谐元件130的一端接地，第一辐射臂110和第二辐射臂120的连接处连接有匹配电路140，所述匹配电路140与馈源150连接；所述第二辐射臂120上连接有阻抗调谐电路170，具体地，所述阻抗调谐电路170通过舌片171与第二辐射臂120连接。

还需要说明的是，此种实现形式下，天线电路上的除构成中框的第一辐射臂110和第二辐射臂120之外的其余器件均通过舌片与电子设备的金属中框连接。

还需要说明的是，图8中金属中框断口300的一侧设置的为本申请的天线电路，金属中框断口300的另一侧可以是金属连料位400，当然，此另一侧也可以不作为金属连料位400，具体使用时，可以根据实际使用情况进行设置。

还需要说明的是，图8中是以天线电路位于电子设备的一个角落为例，当然天线电路的位置可以不限于电子设备的角落，还可位于电子设备的顶部、底部以及侧边中框等位置。

需要说明的是，本申请实施例可适用于具有金属中框的任何机型，且由于与LTE4G中高频部分频段重合，一种情况下，可以将该天线电路与LTE 4G独立设置；另一种情况，也可以将该天线整合到4G天线上，即4G和5G共天线，极大程度的利用电子设备空间，减小了由4G过渡到5G时，天线数量增多带来的布局难题以及多天线之间的相互干扰等，极大程度利用了电子设备空间。

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 (10)

1.一种天线电路，其特征在于，包括：

第一辐射臂、第二辐射臂，所述第一辐射臂和所述第二辐射臂通过第一连接点连接；

匹配电路，所述匹配电路与所述第一连接点连接；

与所述匹配电路连接的馈源；

调谐元件；

其中，所述第一辐射臂上设置有第二连接点，所述调谐元件的第一端与所述第二连接点连接，所述调谐元件的第二端连接天线参考地，所述调谐元件用于调谐所述天线电路的覆盖频段；或者，所述调谐元件与所述匹配电路连接，用于进行天线电路的阻抗调节；

所述第一辐射臂的长度大于所述第二辐射臂的长度。

2.根据权利要求1所述的天线电路，其特征在于，还包括：

用于调节所述第一辐射臂和所述天线参考地之间的耦合量的耦合量调节元件；

其中，所述第一辐射臂上设置有第三连接点，所述耦合量调节元件与所述第三连接点连接。

3.根据权利要求2所述的天线电路，其特征在于，所述第一连接点到所述第三连接点的距离等于所述第一辐射臂长度的三分之一。

4.根据权利要求2所述的天线电路，其特征在于，所述耦合量调节元件包括：耦合电路和第三辐射臂中的至少一项，所述调谐元件为调谐开关或调谐电路。

5.根据权利要求2所述的天线电路，其特征在于，还包括：

用于调节所述天线电路的阻抗的阻抗调谐电路；

其中，所述第二辐射臂上设置有第四连接点，所述阻抗调谐电路的第一端与所述第四连接点连接，所述阻抗调谐电路的第二端接地。

6.根据权利要求1所述的天线电路，其特征在于，所述第二连接点到所述第一连接点的长度等于所述第一辐射臂的长度的三分之二。

7.根据权利要求1所述的天线电路，其特征在于，所述第一辐射臂的长度与频率为1.7GHz对应的工作波长的四分之一的差值的绝对值小于或等于第一预设值；所述第二辐射臂的长度与频率为3.8GHz对应的工作波长的四分之一的差值的绝对值小于或等于第二预设值。

8.根据权利要求1所述的天线电路，其特征在于，所述第一辐射臂包括：第一支臂和与所述第一支臂连接的第二支臂；所述第二辐射臂包括：第三支臂和与所述第三支臂连接的第四支臂；

其中，所述第一支臂与所述第三支臂通过第一连接点连接，所述第二支臂与所述第四支臂平行。

9.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的天线电路。

10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述第一辐射臂和所述第二辐射臂为所述电子设备的金属中框的一部分。

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