CN113013595A - 天线装置、壳体及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种天线装置、壳体以及电子设备。天线装置包括馈源模块以及与馈源模块电性连接的辐射模块，辐射模块包括三个天线单元，三个天线单元阵列排布设置，每个天线单元包括辐射体以及连接于辐射体与馈源模块之间的馈线，辐射体包括第一辐射部及第二辐射部。馈源模块被配置为经由馈线将激励电流馈入第一辐射部，以使第一辐射部辐射第一频段的信号；馈源模块被配置为经由馈线将激励电流馈入第二辐射部，以使第二辐射部辐射第二频段的信号，其中，第二频段与第一频段不相同。上述的天线装置能够较为精确地对外部信号源进行定位。
Description
技术领域
本申请涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种天线装置、壳体及电子设备。
背景技术
随着科技的发展进步，通信技术得到了飞速发展和长足的进步，而随着通信技术的提高，智能电子产品的普及提高到了一个前所未有的高度，越来越多的智能终端或电子设备成为人们生活中不可或缺的一部分，如智能手机、智能电视和电脑等，基于这些智能电子设备的万物互联也成为一种新趋势。万物互联可以理解为物与物之间能够实现直接的通信连接，在目前的产品中，一般通过在两个物体上各自配置的天线来实现两个物体之间的通信连接。
例如，物体A上设置有天线A，物体B上设置有天线B，通过天线A感测天线B并追踪天线B的信号，能够实现天线A和B之间的通信连接。其中，天线B为标签天线，其被配置为发射具有宽带宽的信号；天线A通常为接收天线，其被配置为接收天线B发出的信号以实现二者之间的通信。采用这样的通信连接方式，虽然能够实现天线A和B之间的无差别互联，却无法对天线B的位置进行定位。
发明内容
本申请实施例提供一种天线装置、壳体以及电子设备。
第一方面，本申请实施例提供一种天线装置，包括馈源模块以及与馈源模块电性连接的辐射模块，辐射模块包括三个天线单元，三个天线单元阵列排布设置，每个天线单元包括辐射体以及连接于辐射体与馈源模块之间的馈线，辐射体包括第一辐射部及第二辐射部。馈源模块被配置为经由馈线将激励电流馈入第一辐射部，以使第一辐射部辐射第一频段的信号；馈源模块被配置为经由馈线将激励电流馈入第二辐射部，以使第二辐射部辐射第二频段的信号，其中，第二频段与第一频段不相同。
第二方面，本申请实施例还提供一种天线装置，包括馈源模块、与馈源模块电性连接的辐射模块、以及与辐射模块电性连接的处理器，辐射模块包括三个天线单元，三个天线单元阵列排布设置，每个天线单元包括辐射体以及连接于辐射体与馈源模块之间的馈线，辐射体包括第一辐射部及第二辐射部。馈源模块被配置为经由馈线将激励电流馈入第一辐射部，以使第一辐射部收发第一频段的信号；馈源模块被配置为经由馈线将激励电流馈入第二辐射部，以使第二辐射部收发第二频段的信号，第一频段的信号及第二频段的信号均为超宽带信号。三个天线单元分别为第一子天线单元、第二子天线单元以及第三子天线单元，第一子天线单元、第二子天线单元沿第一方向并列设置；第二子天线单元、第三子天线单元沿区别于第一方向的第二方向并列设置。第一子天线单元、第二子天线单元以及第三子天线单元被配置为分别接收来自同一信号源的电磁来波。处理器被配置为根据第一子天线单元、第二子天线单元所接收的电磁来波确定信号源相对于天线装置的俯仰角，并被配置为根据第二子天线单元、第三子天线单元确定信号源相对于天线装置的转向角。
第三方面，本申请实施例还提供一种壳体，包括壳体本体以及上述任一项的天线装置，天线装置设置于壳体本体。
第四方面，本申请实施例还提供一种电子设备，包括显示屏以及上述任一项的天线装置。
本申请实施例提供的天线装置、壳体及电子设备中，在天线装置中配置三个阵列设置的天线单元，其中两个天线单元可以分别用于接收外部信号源所发射的电磁来波，使天线装置能够利用两个天线单元所接收的电磁来波的相位差和时间差，计算出外部信号源相对于天线装置的方位，因此使该天线装置对外部信号源的位置进行定位成为可能。通过三个天线单元中的任意两组天线单元所接收的电磁来波，可以使该天线装置对外部信号源的定位更为精确。
例如，三个天线单元可以分别为阵列排布设置的第一子天线单元、第二子天线单元以及第三子天线单元，第一子天线单元、第二子天线单元以及第三子天线单元被配置为分别接收来自同一信号源的电磁来波。在实际的应用中，天线装置可以被配置为根据第一子天线单元、第二子天线单元所接收的电磁来波的相位差和时间差，确定信号源相对于天线装置在竖直方向上的角度(如俯仰角)，天线装置还可以被配置为根据第二子天线单元、第三子天线单元所接收的电磁来波的相位差和时间差，确定信号源相对于天线装置在水平方向上的角度(如转向角)。因此，本申请实施例提出的天线装置，利用三个阵列排布的天线单元，使其对于外部信号源的定位成为可能，且其对外部信号源的定位更为精确。
附图说明
为了更清楚地说明申请的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的天线装置的一种结构示意图。
图2是图1所示天线装置的第一天线单元的尺寸示意图。
图3是图1所示天线装置的S参数曲线图以及天线效率曲线图。
图4是图1所示天线装置在感测信号源的方位角的示意图。
图5是本申请实施例提供的天线装置的另一种结构的示意图。
图6是图5所示天线装置的S参数曲线图以及天线效率曲线图。
图7是本申请实施例提供的天线装置的一种结构的剖面示意图。
图8是本申请实施例提供的天线装置的另一种结构的剖面示意图。
图9是图8所示天线装置的S参数曲线图以及天线效率曲线图。
图10是本申请实施例提供的天线装置的又一种结构的示意图。
图11是本申请实施例提供的天线装置的再一种结构的示意图。
图12是本申请实施例提供的壳体的示意图。
图13是本申请实施例提供的电子设备的示意图。
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，所描述的实施例仅仅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。
作为在本申请实施例中使用的“电子设备”包括，但不限于被设置成经由有线线路连接(如经由公共交换电话网络(PSTN)、数字用户线路(DSL)、数字电缆、直接电缆连接，以及/或另一数据连接/网络)和/或经由(例如，针对蜂窝网络、无线局域网(WLAN)、诸如DVB-H网络的数字电视网络、卫星网络、AM-FM广播发送器，以及/或另一通信终端的)无线接口接收/发送通信信号的装置。被设置成通过无线接口通信的通信终端可以被称为“无线通信终端”、“无线终端”、“电子装置”以及/或“电子设备”。电子设备的示例包括，但不限于卫星或蜂窝电话；可以组合蜂窝无线电电话与数据处理、传真以及数据通信能力的个人通信系统(PCS)终端；可以包括无线电电话、寻呼机、因特网/内联网接入、Web浏览器、记事簿、日历以及/或全球定位系统(GPS)接收器的PDA；以及常规膝上型和/或掌上型接收器、游戏机或包括无线电电话收发器的其它电子装置。
随着通信技术的发展，智能电子设备的通信功能越来越强大，基于智能电子设备的万物互联也成为一种新趋势。万物互联可以理解为物与物之间能够实现直接的通信连接，在目前的产品中，一般通过在两个物体上各自配置的天线来实现两个物体之间的通信连接。例如，物体A上设置有天线A，物体B上设置有天线B，通过天线A感测天线B并追踪天线B的信号，能够实现天线A和B之间的通信连接。其中，天线B为标签天线，其被配置为发射具有宽带宽的信号；天线A通常为接收天线，其被配置为接收天线B发出的信号以实现二者之间的通信。采用这样的通信连接方式，虽然能够实现天线A和B之间的无差别互联，却无法对天线B的位置进行定位，因此不能满足用户在特定方位指向才需要连接天线A和B的需求。
有鉴于此，本申请发明人投入研发，提出一种天线装置，其采用两个并列设置的天线单元来同时接收外部信号源的信号，使天线装置可以根据两个天线单元所接收的信号的相位差和时间差，估算外部信号源的大致方位(如外部信号源相对于天线装置的角度)。当这样的天线装置被应用于电子设备时，能够实现该电子设备与其他电子设备之间的直接互联，并能够定位该其他电子设备。然而，在经过大量的测试及数据分析后，发明人发现，这样的天性装置在对外部信号源定位时，天性装置的姿态对定位的结果产生较大影响，如，当天线装置水平放置或者相对于竖直平面倾斜时，天线装置所测量的外部信号源的方位角存在较大的误差，且测量结果不稳定。
因此，发明人进一步投入研究，其研究至少包括了：天线装置的天线单元采用不同的辐射体结构对测量结果的印影响、天线装置采用不同的天线单元排布对测量结果的影响、天线装置本身的设置角度对测量结果的影响等等。经过大量的研究和分析后，发明人提出了本申请实施例所提供的天线装置。
在本申请实施例中，天线装置包括馈源模块以及与馈源模块电性连接的辐射模块，辐射模块包括三个天线单元，三个天线单元阵列排布设置，每个天线单元包括辐射体以及连接于辐射体与馈源模块之间的馈线，辐射体包括第一辐射部及第二辐射部。馈源模块被配置为经由馈线将激励电流馈入第一辐射部，以使第一辐射部辐射第一频段的信号。馈源模块被配置为经由馈线将激励电流馈入第二辐射部，以使第二辐射部辐射第二频段的信号，其中，第二频段与第一频段不相同。本申请实施例提供的天线装置配置了三个阵列设置的天线单元，其中两个天线单元可以分别用于接收外部信号源所发射的电磁来波，使天线装置能够利用两个天线单元所接收的电磁来波的相位差和时间差，计算出外部信号源相对于天线装置的方位，因此使该天线装置对外部信号源的定位成为可能。通过三个天线单元中的任意两组天线单元所接收的电磁来波，可以使该天线装置对外部信号源的定位更为精确。
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。
请参阅图1，本申请实施方式提供一种天线装置100，其包括馈源模块10以及辐射模块30，馈源模块10电性连接于辐射模块30，并被配置为向辐射模块30馈入激励电流，使辐射模块30能够收发预定频段的射频信号。
在一些实施例中，射频模块30包括三个第一天线单元32，三个第一天线单元32阵列排布设置，且均电性连接于馈源模块10。在一些实施例中，三个第一天线单元32可以排布于同一个平面，如，三个第一天线单元32可以排布于同一个介质基板上，其可以通过贴片的形式或者刻蚀的形式等制成，本申请实施例对此不作限制。
在本实施例中，三个第一天线单元32可以包括第一子天线单元3201、第二子天线单元3203、第三子天线单元3205。第一子天线单元3201、第二子天线单元3203沿第一方向Y并列设置，第二子天线单元3203、第三子天线单元3205沿第二方向X并列设置，其中，第二方向X区别于第一方向Y，使第一子天线单元3201、第二子天线单元3203、第三子天线单元3205所接收的电磁来波能够被应用于计算不同方向上的方位角。例如，当天线装置100接收来自于外部信号源的电磁来波时，天线装置100可以被配置为根据第一子天线单元3201、第二子天线单元3203所接收的电磁来波计算的相位差和时间差，确定该信号源相对于天线装置100在竖直方向上的角度(如俯仰角)，天线装置100还可以被配置为根据第二子天线单元3203、第三子天线单元3205所接收的电磁来波的相位差和时间差，确定信号源相对于天线装置100在水平方向上的角度(如转向角)，使天线装置100对外部信号源的定位更为精确。进一步地，在上述两个方向的相对角度测量中，第二子天线单元3203被复用，如此可以充分利用阵列排布的三个天线单元，能够保证天线装置100的体积较小。
在本申请实施例中，第一方向Y可以与第二方向X垂直，则第一子天线单元3201、第二子天线单元3203、第三子天线单元3205可以呈现为较为规则的矩形阵列排布。在本申请实施例中，“阵列排布”应被从广义上理解为三个第一天线单元32的位置(如可以采用几何中心的坐标代表其位置)之间的相互关系大致呈阵列关系，而对每个第一天线单元32的具体结构不必严格地在阵列中完全相同，也就是说，每个第一天线单元32可以设置于其阵列坐标上，但这些第一天线单元32中的辐射体位置、馈线位置、或者馈电点等位置不必完全相同，如，第一子天线单元3201的馈线可以连接于辐射体的上方或者左方，而第二子天线单元3203的馈线可以连接于辐射体的下方或者右方等，本说明书不作一一例举。
在本申请实施例中，三个第一天线单元32的结构大致相同，下文以第一子天线单元3201为例进行详细阐述。第一子天线单元3201包括辐射体321以及馈线323，馈线323连接于辐射体321与馈源模块10之间。
在本实施例中，第一子天线单元3201为双频天线，其用于收发两个频段的信号。例如在一些实施例中，辐射体321可以包括第一辐射部3211以及第二辐射部3213，第一辐射部3211以及第二辐射部3213均通过馈线323连接于馈源模块10，其中，馈源模块10被配置为经由馈线323将激励电流馈入第一辐射部3211，以使第一辐射部3211辐射第一频段的信号，还被配置为经由馈线323将激励电流馈入第二辐射部3213，以使第二辐射部3213辐射第二频段的信号，其中，第二频段与第一频段不相同。在另一些实施例中，第一子天线单元3201可以为多频天线，其可以通过一个辐射体配置合路器以及多个馈源，实现多个频段信号的收发。
在本申请实施例中，第一天线子单元3201为超宽带宽(Ultra Wide Band，UWB)天线，则第一频段及第二频段的信号为超宽带宽信号。UWB天线是一种短距离的无线通信方式，其传输距离通常在10米以内，且通常使用1GHz以上带宽。UWB天线不采用载波，而是利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此，其所占的频谱范围很宽，适用于高速、近距离的无线通信，其通信效率也较高。美国联邦通信委员会(Federal CommunicationsCommission，FCC)规定，UWB天线的工作频段范围从3.1GHz到10.6GHz，最小工作频宽为500MHz。目前主流的UWB天线频段中心频率为6.5GHz和8GHz，带宽要求500MHz以上，CH5:6.25～6.75GHz；CH9:7.75～8.25GHz。在本申请实施例中，第一辐射部3211可以为高频辐射贴片，第一频段的中心频点大致为8GHz，且带宽大于或等于500MHz；第二辐射部3213可以为低频辐射贴片，第二频段的中心频点大致为6.5GHz，且带宽大于或等于500MHz。
进一步地，请参阅图2，第一辐射部3211及第二辐射部3213可以为矩形贴片，第一辐射部3211的周长小于第二辐射部3213的周长，以保证第一辐射部3211的工作频段高于第二辐射部3213的工作频段。第一辐射部3211和第二辐射部3213可以并排设置，例如，第一辐射部3211及第二辐射部3213可以沿着第二方向X基本彼此平行地设置于同一个平面(如介质基板)上。第一辐射部3211与第二辐射部3213之间的距离D1的取值范围可以为0.8毫米～1.2毫米(含端点值)，如，第一辐射部3211与第二辐射部3213之间的距离D1可以为0.8毫米、0.85毫米、0.9毫米、0.95毫米、1毫米、1.05毫米、1.15毫米、1.15毫米、1.2毫米等。
进一步地，第一辐射部3211沿着第二方向X的尺寸L1的取值范围可以为3.8毫米～4.5毫米(含端点值)，如，第一辐射部3211沿着第二方向X的尺寸L1可以为3.8毫米、3.85毫米、3.9毫米、3.95毫米、4毫米、4.15毫米、4.18毫米、4.24毫米、4.3毫米、4.354毫米、4.4毫米、4.45毫米等。第二辐射部3213沿着第二方向X的尺寸L2的取值范围可以为5毫米～5.6毫米(含端点值)，如，第二辐射部3213沿着第二方向X的尺寸L2可以为5毫米、5.1毫米、5.2毫米、5.3毫米、5.31毫米、5.32毫米、5.33毫米、5.4毫米、5.45毫米、5.5毫米、5.55毫米、5.6毫米等。第一辐射部3211、第二辐射部3213满足以上的几何限制条件，可以使第一子天线单元3201具有相对较高的辐射效率。
进一步地，在本实施例中，第一辐射部3211上可以设有第一馈电点3212，第一馈电点3212用于连接馈线323。第二辐射部13上可以设有第二馈电点3214，第二馈电点3214用于连接馈线323。
在本申请实施例中，馈线323大致为Y形馈线，其用于分别将第一辐射部3211和第二辐射部3213连接于馈源模块10。馈线323包括第一馈电部3231、第二馈电部3233以及公共端3235，第一馈电部3231和第二馈电部3233并联于公共端3235以形成大致的Y形馈电路径。第一馈电部3231连接于第一馈电点3212与公共端3235之间，第二馈电部3233连接于第二馈电点3214与公共端3235之间，公共端3235用于连接馈源模块10，使馈源模块10能够通过馈线323向第一辐射部3211和第二辐射部3213分别馈入激励电流。
进一步地，第一子天线单元3201的外周可以设有接地部325，接地部325用于连接天线装置100的金属地板，以实现第一子天线单元3201的接地。在图2所示的实施例中，接地部325大致环绕设置于第一子天线单元3201的外周，也即大致环绕在辐射体321以及馈线323之外。通过设置接地部325，当三个第一天线单元32阵列设置时，接地部325可以位于每相邻的两个第一天线单元32之间，从而实现多个第一天线单元32之间的隔离，保证第一天线单元32具有较好的方向图特性。在一些实施例中，接地部325可以包括导电过孔3251，导电过孔3251可以阵列排布于第一子天线单元3201的外周，并穿设于用于形成辐射体321的金属辐射贴片以及介质基板并连接至天线装置100的金属地板。在另一些实施例中，接地部325也可不必封闭环绕第一子天线单元3201，而是设置在每相邻的两个第一天线单元32之间，以便实现多个第一天线单元32之间的隔离。
在图2所示的实施例中，接地部325大致呈矩形框状设置，第一辐射部3211、第二辐射部3213以及第一馈电部3231、第二馈电部3233均位于接地部325所限定的区域中，其中，第一辐射部3211远离第二辐射部3213的一侧连接于接地部325，则第一辐射部3211沿着第二方向X的尺寸L1可以理解为第一辐射部3211相对于接地部325凸伸的长度，第一馈电点3212设置于第一辐射部3211上相对靠近接地部325的部位，第一馈电点3212与接地部325之间的距离D2的取值范围可以为0.8毫米～1.1毫米(含端点值)，如，第一馈电点3212与接地部325之间的距离D2可以为0.8毫米、0.9毫米、1毫米等等；第二辐射部3213远离第一辐射部3211的一侧连接于接地部325，则第二辐射部3213沿着第二方向X的尺寸L2可以理解为第二辐射部3213相对于接地部325凸伸的长度，第二馈电点3214设置于第二辐射部3213上相对靠近接地部325的部位，第二馈电点3214与接地部325之间的距离D3的取值范围可以为1.5毫米～1.9毫米(含端点值)，如，第二馈电点3214与接地部325之间的距离D3可以为1.5毫米、1.6毫米、1.7毫米、1.8毫米、1.9毫米等等。第一馈电点3212、第二馈电点3214满足以上的几何限制条件，可以使第一子天线单元3201具有相对较高的辐射效率。
在本申请实施例中，第一子天线单元3201为垂直极化天线，通过将第一子天线单元3201设置为垂直极化的UWB天线，能够减小信号在传输过程中的损耗，提高传播效率的同时，保证第一子天线单元3201具有较小的体积。在本申请实施例中，第二子天线单元3203、第三子天线单元3205的结构与第一子天线单元3201的结构大致相同，本说明书不再一一赘述。同样地，第二子天线单元3203、第三子天线单元3205也可以为垂直极化的UWB天线，请参阅图3，图3示出了本申请上述实施例所提供的天线装置100的S参数曲线以及天线效率曲线。从图3中可见，上述的天线装置100具有较高的效率，其第一辐射部3211工作于CH9通道，其中心频点大致为8GHz，其带宽为370MHz；第二辐射部3213工作于CH5通道，其中心频点大致为6.5GHz，其带宽为270MHz；每两个第一天线单元32之间的隔离度S21＜-23dB。
在图1及图2所示的实施例中，第一子天线单元3201和第二子天线单元3203沿着第一方向Y并列间隔设置，并关于第一方向Y的垂线l1(参见图1)大致对称。第二子天线单元3203、第三子天线单元3205沿着第二方向X并列间隔设置，并关于第二方向X的垂线l2(参见图1)大致对称。下文将以第一子天线单元3201和第二子天线单元3203为例介绍第一天线单元32对于外部信号源的定位过程。
请参阅图4，信号源A发送电磁波或脉冲，从信号源A到第一子天线单元3201的信号路径长于到第二子天线单元3203的路径，因此，从信号源A所发射的信号到第一子天线单元3201、第二子天线单元3203之间存在路径差(PDOA)，同时存在相位差。该路径差可以由为第一子天线单元3201和第二子天线单元3203处的信号的到达时间差(TDOA)表征。根据该信号到达第一子天线单元3201的到达角θ1、到达第二子天线单元3203的到达角θ2，以及到达角与相位差之间的函数关系，可以计算信号源A相对于天线装置100在竖直方向上的方位角α(AOA)，具体的换算过程列出如下：
θ1≈θ2≈θ(D＞＞＞λ)
f＝6.25-8.25GHz
λ＝36.4-48mm
λ/2＝18.2-24mm
Antenna Spacing：
dmax＝18mm
Extra distance of path#1：
d1＝d cosθ＝d sinα
Extra flying time of path#1：
Phase Difference of Arrival：
Angle of Arrival：
同理，在利用第二子天线单元3203、第三子天线单元3205接收的电磁来波的相位差和时间差计算信号源A相对于天线装置100水平方向上的方位角(如转向角)时，采用类似的计算方法，本说明书不再赘述。因此，本申请实施例，通过三个天线单元中的任意两组天线单元所接收的电磁来波，可以使该天线装置100对外部信号源A的定位更为精确。应当理解的是，在本申请实施中，天线装置100还可以包括处理器(图中未示出)，处理器以用于执行上述的计算过程。
在上述的实施例中，以附图1-2中的方位为准，每个第一天线单元32中的第一辐射部3211和第二辐射部3213按照图中左右依次排列，在另一些实施例中，每个第一天线单元32中的第一辐射部3211和第二辐射部3213的位置可以对调，例如，请参阅图5，每个第一天线单元32中的第一辐射部3211和第二辐射部3213也可以按照右左依次排列，本申请对此不作限制。
请参阅图6，图6示出了图5所示的实施例所提供的天线装置100的S参数曲线以及天线效率曲线。从图6中可见，本实施例的天线装置100具有较高的效率，其第一辐射部3211工作于CH9通道，其中心频点大致为8GHz，其带宽为330MHz；第二辐射部3213工作于CH5通道，其中心频点大致为6.5GHz，其带宽为250MHz；每两个第一天线单元32之间的隔离度S21＜-26dB。
在本实施例中，馈源模块10包括三个第一馈源12，三个第一馈源12与三个第一天线单元32一一对应设置，每个第一馈源12连接于对应的一个第一天线单元32的馈线。进一步地，每个第一天线单元32所对应的第一馈源12可以采用单一馈源，使第一天线单元32能够在单一馈源的激励下实现双频辐射。
请参阅图7，图7示出了本申请实施例中天线装置100的一种剖面结构示意图。在本实施例中，天线装置100还可以包括介质基板50以及金属地板70，介质基板50设置于金属地板70和辐射模块30之间，金属地板70用于通过接地部325实现第一天线单元32的接地，其中，接地部325被配置为将第一天线单元32电性连接至金属地板70。当接地部325包括导电过孔3251时，该导电过孔3251可以穿设于介质基板50。在一些实施例中介质基板50可以由环氧树脂(FR4Epoxy)制成，介质基板50的相对介电常数为4.4，其介电损耗正切值为0.02。在本实施例中，介质基板50与金属地板70可以集成于印刷电路板，该印刷电路板可以为多层板(图中未示出其他的层结构)，天线装置100的辐射模块30可以通过刻蚀的方式形成于该印刷电路板的表面。
请参阅图8，在一些实施例中，金属地板70上可以设有空缺区72，空缺区72为金属地板70上去除材料的部分，使金属地板70上形成缺口或通孔，以避免金属地板70上产生过多耦合电流，因此，空缺区72能够切断金属地板70上的电流路径，从而改善金属地板70的电场分布，使天线装置100在任意姿态下对外部信号源的方位角测定均较为准确，且能够保证天线装置100具有良好的方向图特性，如图9，图9示出了本实施例的天线装置100应用于电子设备的壳体时的方向图。从图9可见，当天线装置100(壳体)的姿态为大致水平放置的姿态时，天线装置100(壳体)的姿态角
当天线装置100(壳体)的姿态为大致竖直放置的姿态时，天线装置100(壳体)的姿态角
当天线装置100(壳体)的姿态相对竖直方向倾斜时，如天线装置100(壳体)的水平方向视场角±60°时，天线装置100(壳体)的视场角θ∈[30°,150°]；在图9所显示的方向图中，天线装置100在上述各个状态下均能保证较好的方向图特性。
在一些实施例中，当金属地板70和介质基板50集成于印刷电路板时，空缺区72可以相当于设置于印刷电路板上的镂空区域，其可以沿印刷电路板并沿印刷电路板的厚度方向贯穿印刷电路板，以便于空缺区72的制备成型。
在一些实施例中，金属地板70可以设有多个空缺区72。例如，请参阅图10，金属地板70可以设有至少三个空缺区72，三个空缺区72与三个第一天线单元32一一对应设置。在本实施例中，空缺区72与第一天线单元32的对应关系，可以理解为二者在设置位置上的邻近关系。例如，从投影平面来阐述空缺区72与第一天线单元32之间的位置关系，可以将介质基板50作为投影基准，每个空缺区72的一个边缘720在介质基板50上的投影、与对应的第一天线单元32的一个边缘320在介质基板50上的投影之间的距离D5小于或等于1毫米，甚至，该两个投影可以完全重合，使金属地板70上的电流路径被有效地切断，从而保证天线装置100具有良好的方向图特性。其中，空缺区72的一个边缘720应理解为金属地板70上界定空缺区72的实体边缘部位，第一天线单元32的一个边缘320可以以接地部325的边缘为准，也可以以辐射体321与接地部325的连接处为准，只要保证空缺区72与第一天线单元32在设置位置上存在较为邻近的对应关系即可。进一步地，每个空缺区72的在介质基板50上的投影、与对应的第一天线单元32在介质基板50上的投影可以不重合，也即，每个空缺区72设置于对应的第一天线单元32的一侧，且与对应的第一天线单元32之间的距离D4小于或等于1毫米。
进一步地，为了保证金属地板70上的电流路径被有效地切断，从而保证天线装置100具有良好的方向图特性，空缺区72可满足以下几何限制条件：空缺区72沿第二方向X的宽度尺寸D5的取值范围为2.3毫米～2.8毫米(含端点值)，例如，空缺区72沿第二方向X的宽度尺寸D5可以为2.3毫米、2.35毫米、2.4毫米、2.45毫米、2.5毫米、2.52毫米、2.6毫米、2.7毫米、2.8毫米等等；空缺区72沿第一方向Y的深度尺寸D6的取值范围为7.3毫米～7.9毫米(含端点值)，例如，空缺区72沿第一方向Y的深度尺寸D6可以为7.3毫米、7.35毫米、7.4毫米、7.45毫米、7.5毫米、7.55毫米、7.6毫米、7.64毫米、7.7毫米、7.75毫米、7.8毫米、7.9毫米等等。
在一些实施例中，空缺区72沿第一方向Y的深度尺寸D6可以大于或等于对应的第一天线单元32沿第一方向Y的尺寸，在本实施例中，第一天线单元32沿第一方向Y的尺寸可以理解为矩形的接地部325沿第一方向Y的边长，如此，能够进一步保证金属地板70上的电流路径被有效地切断，从而保证天线装置100具有良好的方向图特性，并具有较佳的天线辐射效率。
请参阅图11，图11示出了本申请实施例提供的天线装置100的一种应用结构示意图。在本实施例中，天线装置100通过在印刷电路板80上刻蚀而成，在刻蚀的部位上，除辐射模块30以外的部位基本均布设有导电过孔(也即接地部325)，使三个第一天线单元325之间的隔离度较高。在本实施例中，天线装置100的辐射模块30还可以包括第二天线单元36，第二天线单元36连接于馈源模块10，其中，馈源模块10还可以包括第二馈源14，第二馈源14被配置为将激励电流馈入第二天线单元36，以使第二天线单元36收发第三频段的信号。在本实施例中，第三频段的信号为蓝牙信号，第二天线单元36为蓝牙天线。第二天线单元36用于与其他的电子设备实现互联，例如，当天线装置100被应用于电子设备的保护壳时，其可以用于套设在电子设备之外实现对电子设备的保护，同时，能够通过第二天线单元36与电子设备互联，以允许电子设备能够借由天线装置100与外界的信号源通信。当外部信号源是标签天线时，该标签天线可设置于智能家居设备(如电视、空调、冰箱等)上，而天线装置100能够与该标签天线互联，同时借助于第二天线单元36和电子设备之间的互联，能够实现电子设备与智能家居设备之间的互联通信，而不必局限于网关、服务器来互联，其建网连接过程简单、操作便捷。
本申请实施例提供的天线装置中，配置了三个阵列设置的天线单元，其中两个天线单元可以分别用于接收外部信号源所发射的电磁来波，使天线装置能够利用两个天线单元所接收的电磁来波的相位差和时间差，计算出外部信号源相对于天线装置的方位，因此使该天线装置对外部信号源的位置进行定位成为可能。通过三个天线单元中的任意两组天线单元所接收的电磁来波，可以使该天线装置对外部信号源的定位更为精确。
例如，三个天线单元可以分别为阵列排布设置的第一子天线单元、第二子天线单元以及第三子天线单元，第一子天线单元、第二子天线单元以及第三子天线单元被配置为分别接收来自同一信号源的电磁来波。在实际的应用中，天线装置可以被配置为根据第一子天线单元、第二子天线单元所接收的电磁来波的相位差和时间差，确定信号源相对于天线装置在竖直方向上的角度(如俯仰角)，天线装置还可以被配置为根据第二子天线单元、第三子天线单元所接收的电磁来波的相位差和时间差，确定信号源相对于天线装置在水平方向上的角度(如转向角)。因此，本申请实施例提出的天线装置，利用三个阵列排布的天线单元，使其对于外部信号源的定位成为可能，且其对外部信号源的定位更为精确。当外部信号源是标签天线时，可以确定天线装置在特定的姿态角下方能与标签天线实现互联，例如，标签天线相对于天线装置的方位角在预定的范围内时(如天线装置以预定的角度指向标签天线时)，二者方实现通信，因此，对标签天线的定位以及角度测算越精确，则越有利于明确二者之间的互联通信需求，能够有效避免误连接或者无法建立连接的情况。
基于上述的天线装置100，本申请实施例还提供另一种天线装置，该天线装置的配置、参数与上述实施例的天线装置100的配置、参数大致相同，本实施例的天线装置可以包括馈源模块、与馈源模块电性连接的辐射模块、以及与辐射模块电性连接的处理器。辐射模块包括三个天线单元，三个天线单元阵列排布设置，每个天线单元包括辐射体以及连接于辐射体与馈源模块之间的馈线，辐射体包括第一辐射部及第二辐射部。馈源模块被配置为经由馈线将激励电流馈入第一辐射部，以使第一辐射部收发第一频段的信号。馈源模块被配置为经由馈线将激励电流馈入第二辐射部，以使第二辐射部收发第二频段的信号，第一频段的信号及第二频段的信号均为超宽带信号。三个天线单元分别为第一子天线单元、第二子天线单元以及第三子天线单元，第一子天线单元、第二子天线单元沿第一方向并列设置；第二子天线单元、第三子天线单元沿区别于第一方向的第二方向并列设置。第一子天线单元、第二子天线单元以及第三子天线单元被配置为分别接收来自同一信号源的电磁来波；处理器被配置为根据第一子天线单元、第二子天线单元所接收的电磁来波确定信号源相对于天线装置的俯仰角，并被配置为根据第二子天线单元、第三子天线单元确定信号源相对于天线装置的转向角。
请参阅图12，基于上述的天线装置，本申请实施例还提供一种壳体200，壳体200可以应用于电子设备，例如，壳体200可以作为电子设备的保护壳，也可以作为电子设备的外壳。下文以保护壳为例对壳体200进行说明。当壳体200作为保护壳时，其用于作为电子设备的外套件，保护电子设备免于撞击、刮擦等损伤。该电子设备可以为但不限于为：便携式通信装置(如手机等)、平板电脑、个人数字助理等等。
壳体200包括天线装置2001以及壳体本体2003，天线装置2001设置于壳体本体2003，本实施例的天线装置2001的配置、参数等可以与上述实施例任一种天线装置100的配置、参数大致相同。天线装置2001可以直接嵌入壳体本体2003内，也可以设置在壳体本体2003的表面，本申请不作限制。壳体本体2003包括本体201和侧壁203。天线装置2001设置于本体201，侧壁203连接于本体201的侧边，且沿大致垂直于本体201的方向延伸，使本体201与侧壁203共同形成收容空间2011。收容空间2011用于收容电子设备。
在另一些实施例中，壳体200可以作为电子设备的外壳，其与电子设备的显示屏共同形成电子设备的外观面，并用于容纳、保护电子设备的内部电子元件。
请参阅图13，本申请实施例还提供一种电子设备400，电子设备400可以为但不限于为手机、平板电脑、智能手表等电子装置。本实施方式的电子设备400以手机为例进行说明。
电子设备400包括壳体401以及设置于壳体401上的显示屏403和天线装置405。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“里”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请而简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
本实施例中，显示屏403通常包括显示面板，也可包括用于响应对显示面板进行触控操作的电路等。显示面板可以为一个液晶显示面板(Liquid Crystal Display，LCD)，在一些实施例中，显示面板可以同时为触摸显示屏。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”或“其他的实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
具体在本申请实施方式中，壳体401包括后壳4011以及中框4013，后壳4011与显示屏403分别设置于中框403的相对两侧。
在本实施例中，天线装置405可以为以上实施例提供的天线装置100中的任一个，或者可以具备以上天线装置100的任意一个或多个特征的结合，相关的特征可以参考前述实施例，本实施例不再赘述。天线装置405集成于壳体401中或设置于壳体401内，例如，天线装置405可以设置在中框4013上，也可以设置在后壳4011上，还可以设置在电子设备400的主板上，或者设置于其他电子器件上并被收容在壳体401内，本说明书对此不作限制。
要说明的是，在本申请说明书中，当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是连接于或者直接设置在另一个组件上，或者可能同时存在居中组件(也即二者间接连接)；当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件，也即，两个组件之间可以是间接连接。
在本说明书中，描述的具体特征或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (15)
1.一种天线装置，其特征在于，包括馈源模块以及与所述馈源模块电性连接的辐射模块，所述辐射模块包括三个天线单元，三个所述天线单元阵列排布设置，每个所述天线单元包括辐射体以及连接于所述辐射体与所述馈源模块之间的馈线，所述辐射体包括第一辐射部及第二辐射部；
所述馈源模块被配置为经由所述馈线将激励电流馈入所述第一辐射部，以使所述第一辐射部辐射第一频段的信号；所述馈源模块被配置为经由所述馈线将激励电流馈入所述第二辐射部，以使所述第二辐射部辐射第二频段的信号，其中，所述第二频段与所述第一频段不相同。
2.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，每相邻的两个所述天线单元之间设有接地部，所述接地部适于连接所述天线装置的金属地板。
3.如权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述接地部环绕设置于对应的所述天线单元的外周。
4.如权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述天线装置还包括介质基板以及金属地板，所述介质基板设置于所述天线单元与所述金属地板之间；所述接地部被配置为将所述天线单元电性连接至所述金属地板。
5.如权利要求4所述的天线装置，其特征在于，所述接地部包括阵列排布于每个所述天线单元外周的导电过孔。
6.如权利要求4所述的天线装置，其特征在于，所述金属地板设有空缺区。
7.如权利要求6所述的天线装置，其特征在于，所述介质基板与所述金属地板集成于印刷电路板，所述空缺区设置于所述印刷电路板并沿所述印刷电路板的厚度方向贯穿所述印刷电路板。
8.如权利要求6所述的天线装置，其特征在于，所述空缺区至少为三个，三个所述空缺区与三个所述天线单元一一对应设置，每个所述空缺区的一个边缘在所述介质基板上的投影、与对应的所述天线单元的一个边缘在所述介质基板上的投影之间的距离小于或等于1毫米。
9.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，每个所述天线单元的所述馈线包括第一馈电部、第二馈电部以及公共端；所述第一馈电部连接于所述第一辐射部与所述公共端之间，所述第二馈电部连接于所述第二辐射部与所述公共端之间；所述馈源模块包括第一馈源，所述公共端连接于所述第一馈源；
所述第一馈源被配置为经由所述第一馈电部将激励电流馈入所述第一辐射部，以使所述第一辐射部辐射第一频段的信号，所述第一频段的中心频点为8GHz；所述第一馈源被配置为经由所述第二馈电部将激励电流馈入所述第二辐射部，以使所述第二辐射部辐射第二频段的信号，所述第一频段的中心频点为6.5GHz。
10.如权利要求9所述的天线装置，其特征在于，所述馈源模块还包括第二馈源，所述辐射模块还包括电性连接于所述第二馈源的蓝牙天线单元，所述第二馈源被配置为将激励电流馈入所述蓝牙天线单元，以使所述蓝牙天线单元辐射蓝牙信号。
11.如权利要求1～10中任一项所述的天线装置，其特征在于，所述第一频段的信号及所述第二频段的信号均为超宽带宽信号，所述天线单元为垂直极化天线。
12.一种天线装置，其特征在于，包括馈源模块、与所述馈源模块电性连接的辐射模块、以及与所述辐射模块电性连接的处理器，所述辐射模块包括三个天线单元，三个所述天线单元阵列排布设置，每个所述天线单元包括辐射体以及连接于所述辐射体与所述馈源模块之间的馈线，所述辐射体包括第一辐射部及第二辐射部；
所述馈源模块被配置为经由所述馈线将激励电流馈入所述第一辐射部，以使所述第一辐射部收发第一频段的信号；所述馈源模块被配置为经由所述馈线将激励电流馈入所述第二辐射部，以使所述第二辐射部收发第二频段的信号，所述第一频段的信号及所述第二频段的信号均为超宽带信号；
三个所述天线单元分别为第一子天线单元、第二子天线单元以及第三子天线单元，所述第一子天线单元、所述第二子天线单元沿第一方向并列设置；所述第二子天线单元、所述第三子天线单元沿区别于第一方向的第二方向并列设置；
所述第一子天线单元、所述第二子天线单元以及所述第三子天线单元被配置为分别接收来自同一信号源的电磁来波；所述处理器被配置为根据所述第一子天线单元、所述第二子天线单元所接收的电磁来波确定所述信号源相对于所述天线装置的俯仰角，并被配置为根据所述第二子天线单元、所述第三子天线单元确定所述信号源相对于所述天线装置的转向角。
13.一种壳体，其特征在于，包括壳体本体以及权利要求1至12任一项所述的天线装置，所述天线装置设置于所述壳体本体。
14.一种电子设备，其特征在于，包括显示屏以及权利要求1至12任一项所述的天线装置。
15.如权利要求14所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括壳体，所述显示屏连接于所述壳体，所述天线装置集成于所述壳体。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210622 |