CN113451777A - 天线和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种天线和电子设备,其中天线包括:第一天线枝,设置有第一连接点;第一切换开关和N个第一负载,N个第一负载的一端并联接地,第一切换开关的第一端连接至第一连接点,第一切换开关的第二端与N个第一负载的另一端连接;第二天线枝,设置有第二连接点;第二切换开关和M个第二负载,M个第二负载的一端并联接地,第二切换开关的第一端连接至第二连接点,第二切换开关的第二端与M个第二负载的另一端连接。第一切换开关和第二切换开关用于调节第一天线枝和第二天线枝的谐振频段,以使第一天线枝和第二天线枝中的一者的谐振频段为WiFi频段,另一者的谐振频段为通信频段。
Description
技术领域
本申请属于天线技术领域,具体涉及一种天线和电子设备。
背景技术
随着移动通信技术的发展,电子设备支持越来越多的通信频段和WiFi频段。为了使WiFi天线的性能不受通信制式频段切换的影响,需要在电子设备中设置相互独立的WiFi天线和通信天线,这样,电子设备需要为WIFI天线和通信天线分别提供独立的空间,这导致WiFi天线和通信天线需要占用电子设备较大的空间。
发明内容
本申请旨在提供一种天线和电子设备,至少解决WiFi天线和通信天线需要分别独立设置而导致占用空间较大的问题。
第一方面,本申请实施例提出了一种天线,其特征在于,包括:
第一天线枝,设置有第一连接点;
第一切换单元,包括第一切换开关和N个第一负载,所述N个第一负载的一端并联接地,所述第一切换开关的第一端连接至所述第一连接点,所述第一切换开关的第二端与所述N个第一负载的另一端连接,所述第一切换开关与所述N个第一负载中的至少一者连通或与所述N个第一负载断开,N为大于或等于1的整数;
第二天线枝,设置有第二连接点;
第二切换单元,包括第二切换开关和M个第二负载,所述M个第二负载的一端并联接地,所述第二切换开关的第一端连接至所述第二连接点,所述第二切换开关的第二端与所述M个第二负载的另一端连接,所述第二切换开关与所述M个第二负载中的至少一者连通或与所述M个第二负载断开,M为大于或等于1的整数;
其中,所述第一切换开关和所述第二切换开关用于调节所述第一天线枝和所述第二天线枝的谐振频段,以使所述第一天线枝和所述第二天线枝中的一者的谐振频段为WiFi频段,另一者的谐振频段为通信频段。
第二方面,本申请实施例提出了一种电子设备,包括第一方面所述的天线。
本申请的实施例中,通过设置与第一天线枝连接的第一切换单元和与第二天线枝连接第二切换单元,可根据天线工作频段的需要,将第一切换单元和第二切换单元切换至不同的负载,来调节第一天线枝和第二天线枝的谐振频段,使第一天线枝和所述第二天线枝中的一者工作在WiFi频段,另一者工作在某个通信频段。可见,本申请提供的天线能够兼容WiFi频段和各种通信频段,实现了WiFi天线和通信天线的复用,无需将WiFi天线和通信天线分别独立设置,也就无需分别为WiFi天线和通信天线提供独立的空间,降低了天线所需占用的空间。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1至图2是现有技术的天线设置方式示意图;
图3是本申请实施例提供的一种天线的结构示意图;
图4是本申请实施例提供的一种匹配电路设置方式的结构示意图;
图5至图8是本申请实施例提供的天线的驻波比示意图;
图9是本申请实施例提供的另一种匹配电路设置方式的结构示意图。
附图标记:
10、第一天线枝,20、第二天线枝,B、第一连接点,F、第二连接点,D、第三连接点,K1、第一切换开关,30、第一负载,K2、第二切换开关,40、第二负载,L1、第一电感,L2、第二电感,L3、第三电感,C1、第一电容,R、零欧姆电阻,NC、断开端口,50、第一匹配电路,60、第二匹配电路,70、第三负载,C2、第二电容,T、触点,L4、第四电感。
具体实施方式
下面将详细描述本申请的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本申请,而不能理解为对本申请的限制。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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。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。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
为了更好地理解本申请,以下先对相关术语进行解释:
术语“通信频段”是指通信制式的频段,包括但不限于2G、3G、4G、5G通信制式频段,例如2G、3G、4G的MHB(中高频段)通信频段,如B3、B39、B1、B40、B41等频段,和5G通信频段,如n41、n78、n79等频段。
术语“WiFi频段”包括但不限于WiFi2.4G频段和WiFi5.0G频段,目前较为通用的WiFi频段为WiFi2.4G频段,其频率范围一般为2400M-2483M。
目前,手机等电子设备通常可以支持多种通信制式,电子设备的天线可以在多个通信频段之间进行切换。由于WiFi频段和部分通信频段的频率较为接近,例如,WiFi2.4G频段与B3、B39、B1、B40、B41等2G/3G/4G MHB频段较为接近,WiFi5.0G频段与5G通信频段较为接近,因此,当电子设备的天线在多个通信频段之间进行切换时,可能导致WiFi频段的性能衰减。基于此,为了避免WiFi天线的性能受到通信频段切换的影响,目前通常需要将WiFi天线和通信天线分别独立设置。
以WiFi频段为WiFi2.4G频段的应用场景为例,图1和图2分别示出了现有技术中两种天线设置方案。如图1所示,需要在电子设备中分别设置天线a1和天线b1,其中天线a1支持2G/3G/4G MHB频段和5G频段(如n78频段和n79频段),天线b1支持WiFi 2.4G频段,天线a1和天线b1分别独立设置,且采用物理隔离将两者分隔开。如图2所示,需要在电子设备中分别设置天线a2和天线b2,其中天线a2支持WiFi 2.4G频段和5G频段(如n78频段和n79频段),天线b2支持2G/3G/4G MHB频段,天线a2和天线b2分别独立设置,且采用物理隔离将两者分隔开。
可见,由于WiFi天线和通信天线需要分别独立设置,这导致WiFi天线和通信天线需要占用电子设备较大的空间。
鉴于此,本申请实施例提供一种天线,以解决上述技术问题。
下面结合图3描述根据本申请实施例的天线。
如图3所示,根据本申请一些实施例的天线,包括:
第一天线枝10,设置有第一连接点B;
第一切换单元,包括第一切换开关K1和N个第一负载30,N个第一负载30的一端并联接地,第一切换开关K1的第一端连接至第一连接点B,第一切换开关K1的第二端与N个第一负载30的另一端连接,第一切换开关K1与N个第一负载30中的至少一者连通或与N个第一负载30断开,N为大于或等于1的整数;
第二天线枝20,设置有第二连接点F;
第二切换单元,包括第二切换开关K2和M个第二负载40,M个第二负载40的一端并联接地,第二切换开关K2的第一端连接至第二连接点F,第二切换开关K2与M个第二负载40中的至少一者连通或与M个第二负载40断开,M为大于或等于1的整数;
其中,第一切换开关K1和第二切换开关K2用于调节第一天线枝10和第二天线枝20的谐振频段,以使第一天线枝10和第二天线枝20中的一者的谐振频段为WiFi频段,另一者的谐振频段为通信频段。
第一天线枝10与第二天线枝20间隔设置,第一天线枝10和第二天线枝20的长度可以分别对应具体应用场景下的某两个频段。
第一天线枝10上的第一连接点B用于将第一天线枝10分成两部分,第一连接点B在第一天线枝10上的位置可以根据具体应用场景下WiFi频段和通信频段的频率范围进行灵活配置。
相应的,第二天线枝20上的第二连接点F用于将第二天线枝20分成两部分,第二连接点F在第二天线枝20上的位置可以根据具体应用场景下WiFi频段和通信频段的频率范围进行灵活配置。
第一切换单元可控制第一天线枝10与N个第一负载30中任意第一负载30的连接关系,也就是说,第一天线枝10可通过第一切换单元与N个第一负载30中的一个或多个第一负载30连通,也可不与任何第一负载30连通。相应的,第二切换单元可控制第二天线枝20与M个第二负载40中任意第二负载40的连通关系。第一切换开关K1和第二切换开关K2可以是单刀多掷开关,也可以是多刀多掷开关。
N个第一负载30可以包括电容、电阻或电感等器件或器件的组合,N个第一负载30中的各第一负载30可以是相同类型的负载,也可以是不同类型的负载,例如,N个第一负载30均可以为电感。第一负载30与第一天线枝10连通时,可改变第一天线枝10的电长度,不同的第一负载30与第一天线枝10连通时,可以不同程度地改变第一天线枝10的电长度。
M个第二负载40可以包括电容、电阻或电感等器件或器件的组合,M个第二负载40中的各第二负载40可以是相同类型的负载,也可以是不同类型的负载,例如,某个第二负载40可以为电容,另一第二负载40可以为电阻。第二负载40与第二天线枝20连通时,可改变第二天线枝20的电长度,不同的第二负载40与第二天线枝20连通时,可以不同程度地改变第二天线枝20的电长度。
如此,通过在不同的负载之间进行切换,可以调节第一天线枝10和第二天线枝20的电长度,从而能够调节第一天线枝10和第二天线枝20的谐振频段。
基于此,可以根据具体应用场景下WiFi频段和通信频段的频率范围,通过配置合适的天线枝长度以及通过配置合适的N个第一负载30和M个第二负载40,使第一天线枝10和第二天线枝20中的一者能够工作在WiFi频段,另一者能够工作在通信频段。
本申请的实施例中,通过设置与第一天线枝10连接的第一切换单元和与第二天线枝20连接第二切换单元,可根据天线工作频段的需要,将第一切换单元和第二切换单元切换至不同的负载,来调节第一天线枝10和第二天线枝20的谐振频段,使第一天线枝10和第二天线枝20中的一者工作在WiFi频段,另一者工作在某个通信频段。可见,本申请提供的天线能够兼容WiFi频段和各种通信频段,实现了WiFi天线和通信天线的复用,无需将WiFi天线和通信天线分别独立设置,也就无需分别为WiFi天线和通信天线提供独立的空间,降低了天线所需占用的空间。
目前,电子设备普遍使用的WiFi频段为WiFi2.4G频段,当前普遍使用的通信频段包括B3、B39、B1、B40、B41等2G/3G/4G MHB频段和5G通信频段。因此,本申请实施例可适用于WiFi频段为WiFi2.4G频段的应用场景,以解决通信频段的切换容易干扰WiFi2.4G频段的问题。
以下以WiFi频段为WiFi2.4G频段的应用场景为例,对本申请实施例进行进一步说明。
在一些实施例中,WiFi频段包括WiFi2.4G频段;
N个第一负载30包括N个电感,M个第二负载40包括第一电容C1和零欧姆电阻R,第一电容C1为M个第二负载40中的一第二负载,零欧姆电阻R为M个第二负载40中的另一第二负载;
第一天线枝10的长度与第一通信频段相适配,第二天线枝20的长度与第二通信频段相适配,第二天线枝20的第一端至第二连接点F的长度与第三通信频段相适配,其中,第一通信频段包括B3频段,第二通信频段包括B41频段或n41频段,第三通信频段包括n78频段,第二天线枝20的第一端为靠近第一天线枝10的一端。
术语“零欧姆电阻”又可称为跨接电阻器,零欧姆电阻的阻值并非为零,而是电阻值很小的电阻。
第一天线枝10的长度即为AC段的长度,第二天线枝20的长度即为EG段的长度,第二天线枝20的第一端至第二连接点F的长度即为EF段的长度。
在第二切换开关K2与电感连通时,第一天线枝10在电感的调节作用下其电长度减小,也就是说,电感能够减小第一天线枝10的电长度。N个电感的电感值可以各不相同,也可以全部相同或部分相同。一般的,电感的电感值与电长度成正相关关系,N个电感的电感值可以根据天线枝的尺寸以及频段切换的需求进行灵活设置,例如,各电感的电感值可以位于2nH(纳亨)至18nH之间。
如此,通过第一切换开关K1在N个电感之间进行切换能够使第一天线枝10在多种电长度之间变化,从而能够使第一天线枝10在多种谐振频段之间切换。
对于2.4GHz左右的频段来说,在第二切换开关K2与第一电容C1连通时,第二天线枝20在第一电容C1的调节作用下其电长度增大,也就是说,第一电容C1能够增大第二天线枝20的电长度。第一电容C1的电容值可以设置在较小的范围,例如,第一电容C1的电容值可小于0.5pF(皮法),第一电容C1可以称为小电容,第一电容C1的电容值可以根据频段切换的需求进行灵活设置。
在第二切换开关K2与零欧姆电阻R连通时,第二天线枝20的EF段短路,此时,第二天线枝20的电长度由原本EG段的长度变更至EF段的长度,相当于第二天线枝20的电长度减小,因此,可以理解为,零欧姆电阻R能够减小第二天线枝20的电长度。
如此,通过第二切换开关K2在第一电容C1和零欧姆电阻R之间进行切换能够使第二天线枝20在多种电长度之间变化,从而能够使第二天线枝20在多种谐振频段之间切换。
此外,M个第二负载40还可以包括断开端口NC,当第二切换开关K2与断开端口NC连接时,等同于第二切换开关K2处于断开状态。
本申请实施例中,天线还可以包括匹配电路,匹配电路可称为馈电电路,匹配电路可以与第一天线枝10和第二天线枝20中的任一者连接,匹配电路与天线枝的连接处可称为馈电端口。其中,与匹配电路连接的天线枝可称为主辐射枝,另一天线枝则可称为寄生辐射枝。
以匹配电路与第一天线枝10连接为例,图4示出了本申请实施例提供的一种匹配电路的设置方式,图9示出了本申请实施例提供的另一种匹配电路的设置方式。以下分别结合图4和图9示出的两种匹配电路的设置方式,对本申请实施例进行进一步说明。
如图4所示,天线还包括第一匹配电路50;
第一天线枝10还设置有第三连接点D,第一匹配电路50连接至第三连接点D。
该实施方式中,第一天线枝10的长度为AC段的长度,第一天线枝10共有两个连接点(或称接入点),其中,第一连接点B为第一切换开关K1的接入点,第三连接点D为馈电点。第二天线枝20的长度为EG段的长度,第二天线枝20共有一个连接点,即与第二切换开关K2连接的第二连接点F,第二天线枝20的第一端至第二连接点F的长度即为EF段的长度。
可选的,第一切换开关K1与N个电感中的至少一者连通或与N个电感断开,且第二切换开关K2与第一电容C1连通,第一天线枝10的谐振频段为B3频段、B39频段、B1频段或B40频段,第二天线枝20的谐振频段为WiFi频段。
当天线需要工作于B3频段时,可以将第一切换开关K1与N个电感断开,并将第二切换开关K2与第一电容C1连通。此时,第一天线枝10的电长度为第一天线枝10本身的长度,因此,此时,第一天线枝10的谐振频段为第一天线枝10本身对应的谐振频段,即B3频段。第二天线枝20的EG段在第一电容C1的影响下,其电长度增大,其谐振频段可由B41频段变更至WiFi频段。如此,第一天线枝10可工作于B3频段,第二天线枝20可工作于WiFi频段。
当天线需要工作于B39频段、B1频段或B40频段时,可以将第一切换开关K1与N个电感中的至少一者连通,并将第二切换开关K2与第一电容C1连通。此时,第一天线枝10在电感的影响下,其电长度减小,因此,其谐振频段可由B3频段变更至B39频段、B1频段或B40频段。如此,第一天线枝10可工作于B39频段、B1频段或B40频段,第二天线枝20可工作于WiFi频段。
可选的,N个电感包括第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3;
第一电感L1的电感值配置为:第一切换开关K1与第一电感L1连通时,第一天线枝10的谐振频段为B39频段;
第二电感L2的电感值配置为:第一切换开关K1与第二电感L2连通时,第一天线枝10的谐振频段为B1频段;
第三电感L3的电感值配置为:第一切换开关K1与第三电感L3连通时,第一天线枝10的谐振频段为B40频段。
具体的,当天线需要工作于B39频段时,可以将第一切换开关K1与第一电感L1连通,第一天线枝10在第一电感L1的影响下,其电长度减小,其谐振频段可由B3频段变更至B39频段。
当天线需要工作于B1频段时,可以将第一切换开关K1与第二电感L2连通,第一天线枝10在第二电感L2的影响下,其电长度减小,其谐振频段可由B3频段变更至B1频段。
当天线需要工作于B40频段时,可以将第一切换开关K1与第三电感L3连通,第一天线枝10在第三电感L3的影响下,其电长度减小,其谐振频段可由B3频段变更至B40频段。
一般的,电感值越小,电长度也就越小,因此,第一电感L1的电感值可以大于第二电感L2的电感值,第二电感L2的电感值可以大于第三电感L3的电感值。
图5示出了第一天线枝10分别工作于B3频段、B39频段、B1频段或B40频段,第二天线枝20工作于WiFi频段时,天线的驻波比示意图。
可选的,第一切换开关K1与N个电感中的至少一者连通,且第二切换开关K2断开,第一天线枝10的谐振频段为WiFi频段,第二天线枝20的谐振频段为B41频段或n41频段。
当天线需要工作于B41频段(或n41频段)时,可以将第一切换开关K1与N个电感中的至少一者连通,并将第二切换开关K2断开。此时,第一天线枝10在电感的影响下,其电长度减小,其谐振频段可由B3频段变更至WiFi频段。由于第二切换开关K2断开,第二天线枝20的电长度为第二天线枝20本身的长度,因此,此时,第二天线枝20的谐振频段为第二天线枝20本身对应的谐振频段,即B41频段(或n41频段)。如此,第一天线枝10可工作于WiFi频段,第二天线枝20可工作于B41频段(或n41频段)。
进一步的,为了使第一天线枝10可工作于WiFi频段,可以专门配置一电感,也就是说,N个电感还可以包括第四电感L4,该第四电感L4的电感值配置为:第一切换开关K1与第四电感L4连通时,第一天线枝10的谐振频段为WiFi频段。
另外,还可以利用并联电感的电感值减小的原理,将第一切换开关K1与第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3中的两者或三者连通,以使第一天线枝10在并联后的电感值的影响下,其谐振频段由B3频段变更至WiFi频段。
图6示出了第一天线枝10工作于WiFi频段,第二天线枝20工作于B41频段(或n41频段)时,天线的驻波比示意图。
可选的,第一切换开关K1与N个电感中的至少一者连通,且第二切换开关K2与零欧姆电阻R连通,第一天线枝10的谐振频段为WiFi频段,第二天线枝20的谐振频段为n78频段。
当天线需要工作于n78频段时,可以将第一切换开关K1与N个电感中的至少一者连通,并将第二切换开关K2与零欧姆电阻R连通。此时,第一天线枝10在电感的影响下,其电长度减小,其谐振频段可由B3频段变更至WiFi频段,第二天线枝20由于与零欧姆电阻R连通,使得第二天线枝20的EF段短路,此时,第二天线枝20的电长度相当于第二天线枝20的EF段本身的长度,第二天线枝20的谐振频段为第二天线枝20的EF段本身对应的谐振频段,即n78频段。如此,第一天线枝10可工作于WiFi频段,第二天线枝20可工作于n78频段。
图7示出了第一天线枝10工作于WiFi频段,第二天线枝20工作于n78频段时,天线的驻波比示意图。
可选的,第一切换开关K1与N个电感中的至少一者连通,且第二切换开关K2与第一电容C1连通时,第一天线枝10的谐振频段为WiFi频段,第二天线枝20的谐振频段为n79频段。
当天线需要工作于n79频段时,可以将第一切换开关K1与N个电感中的至少一者连通,并将第二切换开关K2与第一电容C1连通,此时第一天线枝10在电感的影响下,其电长度减小,其谐振频段可由B3频段变更至WiFi频段。此外,对于n79频段来说,其频率范围高达4.8GHz至5GHz。频率越高,电容的阻抗越小,在该频段下,第一电容C1的阻抗远小于第二天线枝20的FG段的阻抗,这样,在n79频段,第二天线枝20的EF段经第一电容C1接地,第二天线枝20的EF段的谐振频段变更至n79频段,第二天线枝20的EG段的谐振频段为WiFi。如此,第一天线枝10和第二天线枝20可共同工作于WiFi频段,第二天线枝20可工作于n79频段。
图8示出了第一天线枝10工作于WiFi频段,第二天线枝20工作于n79频段时,天线的驻波比示意图。
表1示出了各种天线开关状态下,各频段的天线效率。通过表1可知,在各种天线开关状态下,WiFi2.4G频段的效率波动幅度不超过0.5dB,其性能一致性能够满足设计需求。
表1
频段 | B3 | B1 | B40 | B41 | n78 | n79 |
B3 | -6.5 | -11.6 | -18.5 | -21.9 | -21.9 | -7.5 |
WiFi2.4G | -5.1 | -4.8 | -4.8 | -5.0 | -5.0 | -5.1 |
B1 | -7.6 | -5.1 | -10.2 | -14.0 | -14.0 | -9.1 |
B40 | -6.7 | -5.5 | -4.3 | -6.2 | -6.2 | -7.4 |
B41 | -7.0 | -6.4 | -7.5 | -5.1 | -5.1 | -7.6 |
n78 | -11.8 | -13.3 | -9.3 | -5.1 | -5.1 | -10.9 |
n79 | -11.2 | -12.0 | -15.4 | -23.0 | -23.0 | -7.5 |
综上,该实施方式中,当天线需要工作于B3频段、B39频段、B1频段或B40频段时,第一天线枝10可分别工作在以上频段中的任一频段,第二天线枝20可工作在WiFi 2.4G频段;当天线需要工作于B41频段、n41频段、n78频段或n79频段时,第一天线枝10可工作在WiFi2.4G频段,第二天线枝20可分别工作在以上频段中的任一频段。
如图9所示,天线还包括第二匹配电路60和第三负载70,第二匹配电路60经由第三负载70连接第一切换开关K1的第一端;
第一切换单元还包括与第二匹配电路60连接的触点T,第一切换开关K1的第二端还与触点T连接;
第一天线枝10的第一端至第一连接点B的长度与第四通信频段相适配,第四通信频段包括B40频段,第一天线枝10的第一端为靠近第二天线枝20的一端。
第三负载70可以包括例如第二电容C2,第二匹配电路60可经由第二电容C2连接第一切换开关K1的第一端。第三负载70还可以包括与第二电容C2串联的第四电感L4,触点T可设置于第二电容C2和第四电感L4之间。
该实施方式与图4示出的匹配电路的设置方式不同的是,将第一天线枝10的馈电点和第一切换开关K1的接入点复用,节省了一个连接点的空间。复用后因第一切换开关K1和第二匹配电路60距离较近,第一切换开关K1有一路可作为第二匹配电路60中的串联位,具体的,通过第一切换开关K1连接触点T即可实现第一切换开关K1与第二匹配电路60串联。
该实施方式中,第一天线枝10的长度为AC段对应的长度,第一天线枝10共一个连接点,即与第一切换开关K1连接的第一连接点B,第一天线枝10的第一端至第一连接点B的长度为BC段的长度。第二天线枝20的长度为EG段的长度,第二天线枝20共有一个连接点,即与第二切换开关K2连接的第二连接点F,第二天线枝20的第一端至第二连接点F的长度为EF段的长度。
可选的,第一切换开关K1与N个电感中的至少一者连通或与N个电感断开,且第二切换开关K2与第一电容C1连通,第一天线枝10的谐振频段为B3频段、B39频段或B1频段,第二天线枝20的谐振频段为WiFi频段。
当天线需要工作于B3频段时,可以将第一切换开关K1断开,并将第二切换开关K2与第一电容C1连通。此时,第一天线枝10的电长度为第一天线枝10本身的长度,因此,此时,第一天线枝10的谐振频段为第一天线枝10本身对应的谐振频段,即B3频段。第二天线枝20的EG段在第一电容C1的影响下,其电长度增大,其谐振频段可由B41频段变更至WiFi频段。如此,第一天线枝10可工作于B3频段,第二天线枝20可工作于WiFi频段。
当天线需要工作于B39频段或B1频段时,可以将第一切换开关K1与N个电感中的至少一者连通,并将第二切换开关K2与第一电容C1连通。此时,第一天线枝10在电感的影响下,其电长度减小,因此,其谐振频段可由B3频段变更至B39频段或B1频段。如此,第一天线枝10可工作于B39频段或B1频段,第二天线枝20可工作于WiFi频段。
可选的,第一切换开关K1与触点T连通,且第二切换开关K2与第一电容C1连通,第一天线枝10的谐振频段为B40频段,第二天线枝20的谐振频段为WiFi频段。
当天线需要工作于B40频段时,可以将第一切换开关K1与触点T连通,并将第二切换开关K2与第一电容C1连通。此时,由于第一切换开关K1与触点T连通,第一连接点BB点与匹配电路短接,使得第一天线枝10的BC段短路,此时,第一天线枝10的电长度相当于BC段本身的长度,第一天线枝10的谐振频段为BC段本身对应的谐振频段,即B40频段。第二天线枝20的EG段在第一电容C1的影响下,其电长度增大,其谐振频段可由B41频段变更至WiFi频段。如此,第一天线枝10可工作于B40频段,第二天线枝20可工作于WiFi频段。
可选的,第一切换开关K1与N个电感中的至少一者连通,且第二切换开关K2断开,第一天线枝10的谐振频段为WiFi频段,第二天线枝20的谐振频段为B41频段或n41频段。
当天线需要工作于B41频段(或n41频段)时,可以将第一切换开关K1与N个电感中的至少一者连通,并将第二切换开关K2断开。此时,第一天线枝10在电感的影响下,其电长度减小,其谐振频段可由B3频段变更至WiFi频段。由于第二切换开关K2断开,第二天线枝20的电长度为第二天线枝20本身的长度,因此,此时,第二天线枝20的谐振频段为第二天线枝20本身对应的谐振频段,即B41频段(或n41频段)。如此,第一天线枝10可工作于WiFi频段,第二天线枝20可工作于B41频段(或n41频段)。
可选的,第一切换开关K1与N个电感中的至少一者连通,且第二切换开关K2与零欧姆电阻R连通,第一天线枝10的谐振频段为WiFi频段,第二天线枝20的谐振频段为n78频段。
当天线需要工作于n78频段时,可以将第一切换开关K1与N个电感中的至少一者连通,并将第二切换开关K2与零欧姆电阻R连通。此时,第一天线枝10在电感的影响下,其电长度减小,其谐振频段可由B3频段变更至WiFi频段,第二天线枝20由于与零欧姆电阻R连通,使得第二天线枝20的EF段短路,此时,第二天线枝20的电长度相当于第二天线枝20的EF段本身的长度,第二天线枝20的谐振频段为第二天线枝20的EF段本身对应的谐振频段,即n78频段。如此,第一天线枝10可工作于WiFi频段,第二天线枝20可工作于n78频段。
可选的,第一切换开关K1与N个电感中的至少一者连通,且第二切换开关K2与第一电容C1连通时,第一天线枝10的谐振频段为WiFi频段,第二天线枝20的谐振频段为n79频段。
当天线需要工作于n79频段时,可以将第一切换开关K1与N个电感中的至少一者连通,并将第二切换开关K2与第一电容C1连通,此时第一天线枝10在电感的影响下,其电长度减小,其谐振频段可由B3频段变更至WiFi频段。此外,对于n79频段来说,其频率范围高达4.8GHz至5GHz。频率越高,电容的阻抗越小,在该频段下,第一电容C1的阻抗远小于第二天线枝20的FG段的阻抗,这样,在n79频段,第二天线枝20的EF段经第一电容C1接地,第二天线枝20的EF段的谐振频段变更至n79频段,第二天线枝20的EG段的谐振频段为WiFi。如此,第一天线枝10和第二天线枝20可共同工作于WiFi频段,第二天线枝20可工作于n79频段。
可选的,N个电感包括第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3;
第一电感L1的电感值配置为:第一切换开关K1与第一电感L1连通时,第一天线枝10的谐振频段为B39频段;
第二电感L2的电感值配置为:第一切换开关K1与第二电感L2连通时,第一天线枝10的谐振频段为B1频段;
第三电感L3的电感值配置为:第一切换开关K1与第三电感L3连通时,第一天线枝10的谐振频段为WiFi频段。
具体的,当第一天线枝10需要工作于B39频段时,可以将第一切换开关K1与第一电感L1连通,第一天线枝10在第一电感L1的影响下,其电长度减小,其谐振频段可由B3频段变更至B39频段。
当第一天线枝10需要工作于B1频段时,可以将第一切换开关K1与第二电感L2连通,第一天线枝10在第二电感L2的影响下,其电长度减小,其谐振频段可由B3频段变更至B1频段。
当第一天线枝10需要工作于WiFi频段时,可以将第一切换开关K1与第三电感L3连通,第一天线枝10在第三电感L3的影响下,其电长度减小,其谐振频段可由B3频段变更至WiFi频段。
一般的,电感值越小,电长度也就越小,因此,第一电感L1的电感值可以大于第二电感L2的电感值,第二电感L2的电感值可以大于第三电感L3的电感值。
表2示出了各种天线开关状态下,各频段的天线效率。通过表2可知,在各种天线开关状态下,WiFi2.4G频段的效率波动幅度不超过0.5dB,其性能一致性能够满足设计需求。相比于图3示出的匹配电路的设置方式,由于第一切换开关K1中串联位的使用,提高了匹配设计的灵活度,此外,5G n79频段的天线效率改善了2dB。
表2
综上,该实施方式中,当天线需要工作于B3频段、B39频段、B1频段或B40频段时,第一天线枝10可分别工作在以上频段中的任一频段,第二天线枝20可工作在WiFi 2.4G频段;当天线需要工作于B41频段、n41频段、n78频段或n79频段时,第一天线枝10可工作在WiFi2.4G频段,第二天线枝20可分别工作在以上频段中的任一频段。
综上,本申请实施例可以根据当前的通信频段,将天线枝切换至不同的负载,从而调整两个天线枝的工作频率,达到WiFi天线性能始终在位的效果。在WiFi天线在和2G/3G/4G/5G通信制式天线复用空间的条件下,WiFi天线的性能不受通信频段切换的影响。
根据本申请实施例的天线的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的,这里不再详细描述。
本申请实施例还提供一种电子设备,包括上述天线。
其中,电子设备可以是为手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、车载电子设备、可穿戴设备、超级移动个人计算机(ultra-mobile personal computer,UMPC)、上网本或者个人数字助理(personal digital assistant,PDA)等。
需要说明的是,上述天线实施例的实现方式同样适应于该电子设备的实施例中,并能达到相同的技术效果,在此不再赘述。
根据本申请实施例的电子设备的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的,这里不再详细描述。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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,对上述术语的示意性表述不一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本申请的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本申请的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (11)
1.一种天线,其特征在于,包括:
第一天线枝,设置有第一连接点;
第一切换单元,包括第一切换开关和N个第一负载,所述N个第一负载的一端并联接地,所述第一切换开关的第一端连接至所述第一连接点,所述第一切换开关的第二端与所述N个第一负载的另一端连接,所述第一切换开关与所述N个第一负载中的至少一者连通或与所述N个第一负载断开,N为大于或等于1的整数;
第二天线枝,设置有第二连接点;
第二切换单元,包括第二切换开关和M个第二负载,所述M个第二负载的一端并联接地,所述第二切换开关的第一端连接至所述第二连接点,所述第二切换开关的第二端与所述M个第二负载的另一端连接,所述第二切换开关与所述M个第二负载中的至少一者连通或与所述M个第二负载断开,M为大于或等于1的整数;
其中,所述第一切换开关和所述第二切换开关用于调节所述第一天线枝和所述第二天线枝的谐振频段,以使所述第一天线枝和所述第二天线枝中的一者的谐振频段为WiFi频段,另一者的谐振频段为通信频段。
2.根据权利要求1所述的天线,其特征在于,所述WiFi频段包括WiFi2.4G频段;
所述N个第一负载包括N个电感,所述M个第二负载包括第一电容和零欧姆电阻,所述第一电容为所述M个第二负载中的一第二负载,所述零欧姆电阻为所述M个第二负载中的另一第二负载;
所述第一天线枝的长度与第一通信频段相适配,所述第二天线枝的长度与第二通信频段相适配,所述第二天线枝的第一端至所述第二连接点的长度与第三通信频段相适配,其中,所述第一通信频段包括B3频段,所述第二通信频段包括B41频段或n41频段,所述第三通信频段包括n78频段,所述第二天线枝的第一端为靠近所述第一天线枝的一端。
3.根据权利要求2所述的天线,其特征在于,所述天线还包括第一匹配电路;
所述第一天线枝还设置有第三连接点,所述第一匹配电路连接至所述第三连接点。
4.根据权利要求2所述的天线,其特征在于,所述天线还包括第二匹配电路和第三负载,所述第二匹配电路经由所述第三负载连接所述第一切换开关的第一端;
所述第一切换单元还包括与所述第二匹配电路连接的触点,所述第一切换开关的第二端还与所述触点连接;
所述第一天线枝的第一端至所述第一连接点的长度与第四通信频段相适配,所述第四通信频段包括B40频段,所述第一天线枝的第一端为靠近所述第二天线枝的一端。
5.根据权利要求3所述的天线,其特征在于,所述第一切换开关与所述N个电感中的至少一者连通或与所述N个电感断开,且所述第二切换开关与所述第一电容连通,所述第一天线枝的谐振频段为B3频段、B39频段、B1频段或B40频段,所述第二天线枝的谐振频段为WiFi频段。
6.根据权利要求4所述的天线,其特征在于,所述第一切换开关与所述N个电感中的至少一者连通或与所述N个电感断开,且所述第二切换开关与所述第一电容连通,所述第一天线枝的谐振频段为B3频段、B39频段或B1频段,所述第二天线枝的谐振频段为WiFi频段。
7.根据权利要求4所述的天线,其特征在于,所述第一切换开关与所述触点连通,且所述第二切换开关与所述第一电容连通,所述第一天线枝的谐振频段为B40频段,所述第二天线枝的谐振频段为WiFi频段。
8.根据权利要求3或4所述的天线,其特征在于,所述第一切换开关与所述N个电感中的至少一者连通,且所述第二切换开关断开,所述第一天线枝的谐振频段为WiFi频段,所述第二天线枝的谐振频段为B41频段或n41频段。
9.根据权利要求3或4所述的天线,其特征在于,所述第一切换开关与所述N个电感中的至少一者连通,且所述第二切换开关与所述零欧姆电阻连通,所述第一天线枝的谐振频段为所述WiFi频段,所述第二天线枝的谐振频段为n78频段。
10.根据权利要求3或4所述的天线,其特征在于,所述第一切换开关与所述N个电感中的至少一者连通,且所述第二切换开关与所述第一电容连通,所述第一天线枝的谐振频段为WiFi频段,所述第二天线枝的谐振频段为n79频段。
11.一种电子设备,其特征在于,包括权利要求1至10中任一项所述的天线。
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2021
- 2021-06-24 CN CN202110708119.4A patent/CN113451777A/zh active Pending
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