CN114221127B - 自解耦宽带天线系统和终端设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及无线通信技术领域，提供了一种自解耦宽带天线系统和终端设备，包括：第一辐射枝节、第二辐射枝节、第三辐射枝节、第一馈电点、第二馈电点和第三馈电点；第一辐射枝节的第一端与第一接地点连接，第一辐射枝节还连接第一馈电点；第二辐射枝节的第一端、第三辐射枝节的第一端和第二接地点连接，第二辐射枝节的第二端与第一辐射枝节的第二端之间存在缝隙；第二辐射枝节的第二端与第一辐射枝节的第二端的距离，小于第二辐射枝节的第一端与第一辐射枝节的第二端的距离；第二辐射枝节还连接第二馈电点，第三辐射枝节的远离第二接地点的第二端与第三馈电点连接。该天线系统工作频段宽、隔离度高，尺寸小易布局，SAR值低。

Description

自解耦宽带天线系统和终端设备

技术领域

本申请涉及电子技术领域，具体涉及一种自解耦宽带天线系统和终端设备。

背景技术

随着电子技术的快速发展，终端设备的功能日益强大，同一台终端设备需要兼容更多的制式和频段来提高终端设备的竞争力的同时，最大程度地满足用户地需要。

以无线保真(wireless fidelity，Wi-Fi)为例，随着新一代Wi-Fi传输技术(5thGeneration Wi-Fi，例如5G Wi-Fi)传输技术的普及，通常终端设备需要兼容2.4G、5G和6G的频段。每个频段的信号均需要有支持该频段的天线。当一台终端设备需要兼容多个频段的时候，同一台终端设备上则要分布多个天线。每个天线除了要保证自身的效率之外还要兼顾与其他天线之间的隔离度。因此终端设备上常常会尽量拉大天线间的距离来提高天线间的隔离度，例如将多个天线会分别设置在终端设备的不同侧边。

然而，由于终端设备的体积有限，拉大天线间距离的方式会造成整机空间布局紧张。

发明内容

本申请提供了一种自解耦宽带天线和终端设备，能够形成紧凑布局的自解耦宽带天线系统，工作频段宽、隔离度高，尺寸小易布局，SAR值低。

第一方面，提供了一种自解耦宽带天线，包括：第一辐射枝节、第二辐射枝节、第三辐射枝节、第一馈电点、第二馈电点和第三馈电点；所述第一辐射枝节的第一端与第一接地点连接，所述第一辐射枝节还连接所述第一馈电点；所述第二辐射枝节的第一端、所述第三辐射枝节的第一端和第二接地点连接，所述第二辐射枝节的第二端与所述第一辐射枝节的第二端之间存在缝隙；所述第二辐射枝节的第二端与所述第一辐射枝节的第二端的距离，小于所述第二辐射枝节的第一端与所述第一辐射枝节的第二端的距离；所述第二辐射枝节还连接所述第二馈电点，所述第三辐射枝节的远离所述第二接地点的第二端与所述第三馈电点连接。

第二辐射枝节的设置能够增大第一辐射枝节和第三辐射枝节之间的隔离度实现自解耦，并且第二辐射枝节在作为解耦结构的同时，不但可以作为单独一个辐射体，还可以作为其他辐射枝节的寄生辐射体，实现了多个不同频段信号的天线共用辐射枝节，从而减小了天线的尺寸，便于整机布局。另外，在多种不同频段信号的激励下，均能够达到谐振状态，从而能够支持更宽的工作频段，形成紧凑布局的自解耦宽带天线系统。同时，由于采用了主辐射枝节加寄生辐射枝节的形式，相比单一的辐射枝节来说，天线系统中的电流分布为更分散，从而降低了电磁辐射比吸收率(specific absorption ratio，简称SAR)值。

在一种可能的实现方式中，所述天线系统包括：第一天线、第二天线和第三天线；所述第一天线包括所述第一辐射枝节、寄生的所述第二辐射枝节和所述第一馈电点；所述第二天线包括所述第二辐射枝节和所述第二馈电点；所述第三天线包括所述第三辐射枝节、寄生的所述第二辐射枝节和所述第三馈电点。

在一种可能的实现方式中，所述第一天线和所述第三天线的工作频段相同，所述第一天线和所述第二天线的工作频段不同。

第一天线和第三天线可以收发同一频段的信号或者邻近频段的信号，因此第二辐射枝节的加入增大了第一辐射枝节和第三辐射枝节之间的隔离度，实现了天线系统的自解耦。

在一种可能的实现方式中，所述第一辐射枝节和所述第二辐射枝节，用于在所述第一馈电点处馈电的第一频段信号作用下激励起第一谐振模式，所述第一谐振模式为缝隙共模电流对应的谐振模式；所述第一辐射枝节和所述第二辐射枝节，还用于在所述第一馈电点处馈电的第二频段信号的作用下激励起第二谐振模式，所述第二谐振模式为缝隙差模电流对应的谐振模式；所述第二辐射枝节，用于在所述第二馈电点处馈电的第三频段信号作用下激励起第三谐振模式；所述第二辐射枝节和所述第三辐射枝节，用于在所述第三馈电点处馈电的第一频段信号的作用下激励起第四谐振模式，所述第四谐振模式为线共模电流对应的谐振模式；所述第二辐射枝节和所述第三辐射枝节，还用于在所述第三馈电点处馈电的第二频段信号作用下激励起第五谐振模式，所述第五谐振模式为线差模电流对应的谐振模式。

在上述状态中，第二辐射枝节能够作为第一辐射枝节的寄生辐射枝节将工作频段由第一频段信号扩展至第一频段信号和第二频段信号，第二辐射枝节还能够作为第三辐射枝节的寄生辐射枝节将工作频段由第一频段信号扩展至第一频段信号和第二频段信号，起到扩展工作频段的作用。同时，当该天线系统工作在MIMO状态时，第二辐射枝节的设置还能够增大第一辐射枝节和第三辐射枝节之间的隔离度实现自解耦。并且第二辐射枝节在作为解耦结构的同时，还能够单独作为一个辐射枝节，在第二馈电点对应的第三频段信号产生谐振，将整个天线系统的工作频段扩展至第三频段的信号，由此，该天线系统能够支持三个频段信号的同时，还能够实现自解耦，即在确保支持更宽的工作频段的同时，增大了辐射枝节之间的隔离度，减小了天线系统的尺寸，便于整机布局，形成紧凑布局的自解耦宽带天线系统。同时，由于采用了寄生辐射枝节，相比单一的辐射枝节来说，电流分布更分散，降低了SAR值。

在一种可能的实现方式中，所述天线系统还包括调谐电路，所述调谐电路的一端与所述第二辐射枝节上的第二馈电点连接，所述调谐电路的另一端接地。调谐电路能够用于对不同频率的信号进行调谐，使得天线系统达到多种谐振状态，使得天线系统具有更宽的工作频段。

在一种可能的实现方式中，所述调谐匹配电路为电感电容LC滤波电路。采用LC滤波电路能够对不同频率的信号进行灵活的调谐，使得天线系统达到谐振状态，确保天线系统的性能满足使用需求。

在一种可能的实现方式中，所述第一辐射枝节为环天线的形式，所述第二辐射枝节为倒置F(inverted f antenna，IFA)天线的形式，所述第三辐射枝节为环天线的形式。

在一种可能的实现方式中，所述第一辐射枝节为倒置F天线的形式，所述第二辐射枝节为倒置F天线的形式，所述第三辐射枝节为环天线的形式。

在一种可能的实现方式中，所述天线系统为模内注塑(mode decor antenna，MDA)天线系统。采用MDA天线形式的天线系统便于天线系统和整机结构一体化，降低了安装和维修的难度。

在一种可能的实现方式中，所述天线系统为边框天线系统。边框天线形式的天线系统裸露在终端设备的外部，能够避免壳体等结构造成的信号屏蔽，提高了天线的性能。

在一种可能的实现方式中，所述第一频段信号、所述第二频段信号和所述第三频段信号为Wi-Fi信号。天线系统可以通过第二辐射枝节的设置进行解耦，确保5GWi-Fi和6GWI-Fi工作时第一辐射枝节和第三辐射枝节之间的隔离度，同时支持2.4GWi-Fi，由于共用辐射枝节，使得天线系统的结构紧凑，形成紧凑布局的自解耦宽带Wi-Fi天线系统，同时降低了Wi-Fi的SAR值。

第二方面，提供了一种终端设备，包括第一方面所述的技术方案中任意一种天线系统。

在一种可能的实现方式中，所述天线系统位于所述终端设备的长边。将天线系统设置在短边可以在用户通话时持握终端设备的时候不会由于手握导致天线效率急剧下降，确保了用户通话时的通信质量。

在一种可能的实现方式中，所述天线系统位于所述终端设备的短边。将天线系统设置在长边可以在用户横屏观看视频或者打游戏的时候不会由于手握导致天线效率急剧下降，确保了用户横屏持握时的通信质量。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一例终端设备100的结构示意图和天线系统在终端设备100中的位置示意图；

图2是本申请实施例提供的一例自解耦宽带天线系统的结构示意图；

图2A是本申请实施例提供的又一例自解耦宽带天线系统在终端设备中的位置示意图；

图3是本申请实施例提供的第二辐射枝节加入前后的电场分布示意图；

图4是本申请实施例提供的又一例自解耦宽带天线系统的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的又一例自解耦宽带天线系统的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的一例缝隙共模电流的分布示意图；

图7是本申请实施例提供的一例缝隙差模电流的分布示意图；

图8是本申请实施例提供的一例第二辐射枝节单独辐射信号时的电流分布示意图；

图9是本申请实施例提供的一例线共模电流的分布示意图；

图10是本申请实施例提供的一例线差模电流的分布示意图；

图11是本申请实施例提供的又一例自解耦宽带天线系统的结构示意图；

图12是本申请实施例提供的一例天线系统的S参数的曲线图；

图13是本申请实施例提供的一例加入寄生辐射枝节前后的S参数曲线的对比图；

图14是本申请实施例提供的一例加入寄生辐射枝节前后的天线方向图的对比图；

图15是本申请实施例提供的一例加入寄生辐射枝节前后的天线效率的曲线的对比图；

图16是本申请实施例提供的一例加入寄生辐射枝节前后的天线方向图的对比图；

图17是本申请实施例提供的一例加入寄生辐射枝节前后的隔离度的对比图；

图18是本申请实施例提供的单独辐射枝节在2.4GHz频率的S参数曲线、天线效率曲线和天线方向图；

图19是本申请实施例提供的不同结构的天线的天线效率曲线的对比图；

图20是本申请实施例提供的又一例自解耦宽带天线系统的结构示意图；

图21是本申请实施例提供的又一例自解耦宽带天线系统在终端设备上的位置的示意图。

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描述。其中，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，在本申请实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。

以下，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

本申请实施例提供的自解耦宽带天线系统可以应用于手机、平板电脑、可穿戴设备、车载设备、增强现实(augmented reality，AR)/虚拟现实(virtual reality，VR)设备、笔记本电脑、超级移动个人计算机(ultra-mobile personal computer，UMPC)、上网本、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)等终端设备上，本申请实施例对终端设备的具体类型不作任何限制。

请参考图1，为本申请实施例提供的一种终端设备100的结构示意图。如图1中的a图所示，本申请实施例提供的终端设备100沿z轴由上到下的顺序可以依次设置屏幕及盖板101，金属壳体102，内部结构103，以及后盖104。

其中，屏幕及盖板101可以用于实现终端设备100的显示功能。金属壳体102可以作为终端设备100的主体框架，为终端设备100提供刚性支撑。内部结构103可以包括实现终端设备100各项功能的电子部件以及机械部件的集合。比如，该内部结构103可以包括屏蔽罩，螺钉，加强筋等。后盖104可以为终端设备100背部外观面，该后盖104在不同的实现中可以使用玻璃材料，陶瓷材料，塑料等。

本申请实施例提供的天线方案能够应用在如图1中的a图所示的终端设备100中，用于支撑该终端设备100的无线通信功能。在一些实施例中，该天线方案涉及的天线系统可以设置在终端设备100的金属壳体102上。在另一些实施例中，该天线方案涉及的天线系统可以设置在终端设备100的后盖104上等。

作为一种示例，以金属壳体102具有金属边框架构为例，图1中的b图和c图示出了一种金属壳体102的组成示意。其中，图1中的b图以天线系统设置在终端设备的短边为例示出，图1中的c图以天线系统设置在终端设备的长边为例示出。以图1中的b图为例进行说明，金属壳体102可以采用金属材料，如铝合金等。如图1中的b图所示，该金属壳体102上可以设置有参考地。该参考地可以为具有较大面积的金属材料，用于提供大部分刚性支撑，同时为各个电子部件提供零电位参考。在如图1中的b图所示的示例中，在参考地外围还可以设置有金属边框。该金属边框可以是完整的一个闭合的金属边框，该金属边框可以包括部分或全部悬空设置的金属条。在另一些实现中，该金属边框也可以是如图1中的b图所示的通过一个或多个缝隙打断的金属边框。比如，在如图1中的b图的示例中，金属边框上可以分别在不同位置设置缝隙1，缝隙2以及缝隙3。这些缝隙可以打断金属边框，从而获取独立的金属枝节。在一些实施例中，这些金属枝节中的部分或全部可以用于作为天线的辐射枝节使用，从而实现天线设置过程中的结构复用，降低天线设置难度。在金属枝节作为天线的辐射枝节使用时，对应在金属枝节一端或两端设置的缝隙的位置可以根据天线的设置而灵活选取。

在如图1中的b图所示的示例中，金属边框上还可以设置一个或多个金属引脚。在一些示例中，金属引脚上可以设置有螺钉孔，用于通过螺钉固定其他结构件。在另一些示例中，金属引脚可以与馈电点耦接，以便在该金属引脚连接的金属枝节作为天线的辐射枝节使用时，通过金属引脚向天线进行馈电。在另一些示例中，金属引脚还可以与其他电子部件耦接，实现对应的电连接功能。在本申请的实施例中，上述图1中的b图和c图中，金属引脚可以是与馈电点耦接，也可以接地。

在本示例中，同时也示出了印制线路板(printed circuit board，PCB)在金属壳体上的设置示意。其中以主板(main board)和小板(sub board)分板设计为例。在另一些示例中，主板和小板还可以是连接的，比如L型PCB设计。在本申请的一些实施例中，主板(如PCB1)可以用于承载实现终端设备100的各项功能的电子部件。比如处理器，存储器，射频模块等。小板(如PCB2)也可以用于承载电子部件。比如通用串行总线(Universal SerialBus，USB)接口以及相关电路，音腔(speak box)等。又如，该小板还可以用于承载设置在底部(即终端设备的y轴负方向部分)的天线对应的射频电路等。

本申请实施例提供的天线方案均能够应用于具有如图1中的a图所示的终端设备中。

为了便于理解，本申请以下实施例将以具有图1所示结构的终端设备为例，结合附图和应用场景，对本申请实施例提供的自解耦宽带天线系统进行具体阐述。

图2是本申请实施例提供的一例自解耦宽带天线系统的结构示意图。该天线系统包括：第一辐射枝节201、第二辐射枝节202、第三辐射枝节203、第一馈电点206、第二馈电点207和第三馈电点208。具体的，第一辐射枝节201的第一端2011与第一接地点204连接，第一辐射枝节201还连接第一馈电点206。第二辐射枝节202的第一端2022、第三辐射枝节203的第一端2031和第二接地点205连接，第二辐射枝节202的第二端2021与第一辐射枝节201的第二端2012之间距离较近且存在缝隙，但是并不相连接。第二辐射枝节202的第二端2021与第一辐射枝节201的第二端2012之间的距离，小于第二辐射枝节202第一端2022与第一辐射枝节201的第二端2012的距离。第二辐射枝节202与第二馈电点207连接，第三辐射枝节203的远离第二接地点205的第二端2032与第三馈电点208连接。

可选地，上述第一馈电点206可以直接连接第一辐射源21，第二馈电点207可以直接连接第二辐射源22，第三馈电点208可以直接连接第三辐射源23。该第一辐射源21、第二辐射源22、第三辐射源23可以分别代表三个射频通路。以第一辐射源21为例，在发射状态下，第一辐射源21可以代表发射通路，将发射信号传输至第一馈电点206处；在接收状态下，第一辐射源21代表接收信号流向的射频通路，并不用于产生发射信号。

可选地，上述第一辐射枝节201、第二辐射枝节202和第一馈电点206可以作为第一天线，该第一天线中的两个辐射枝节中间设置缝隙，能够形成缝隙(slot)天线。以第一馈电点206为端口(记作为Port1)来看，第一天线在信号的激励作用下达到谐振状态，对于不同谐振频率的电流分布形式可以分别呈现缝隙共模(C模)电流和缝隙差模(D模)电流的形式，即产生电耦合寄生激励起slot C模/D模，相比单独的第一辐射枝节201产生共模电流的情况多了缝隙差模电流的激励模式，多了一种频率信号的谐振状态，从而扩展了天线的使用带宽。上述第二辐射枝节202、第三辐射枝节203和第三馈电点208可以作为第三天线，该第三天线中的两个辐射枝节连接，以第三馈电点208为端口(记作为Port3)来看，在信号的激励作用下达到谐振状态，对于不同谐振频率的电流分布形式分别呈现线共模(C模)电流和线差模(D模)电流的形式，即产生磁耦合寄生激励线C模/D模，相比单独的第三辐射枝节203产生共模电流的状态多了一种差模电流的激励模式，多了一种频率信号的谐振状态，从而扩展了使用带宽。上述第二辐射枝节202还可以单独作为第二天线，以第二馈电点207为端口(记作Port2)来看，在信号的激励作用下达到谐振状态。由此可见，图2所示的天线系统能够支持多种频率的谐振状态，扩展了使用带宽。同时，上述三个天线能够共用辐射枝节，减小了天线的尺寸。

可选地，上述第一天线、第二天线和第三天线还可以各自作为单独的天线，分别在以三个馈电点进行馈电的信号的激励作用下达到谐振状态。可以支持三个频段的使用，扩展了使用带宽。此处对三个频段的信号的制式不做限定。

另外，当第一天线和第二天线作为MIMO天线时，二者可能收发同一频段的信号，则有可能在第一辐射枝节201和第三辐射枝节203之间出现信号耦合，导致隔离度不高。而第二辐射枝节202能够作为第一辐射枝节201和第三辐射枝节203之间的解耦结构，实现天线系统的自解耦，从而提高了第一辐射枝节201和第三辐射枝节203之间的隔离度。具体可以参见图3所示的电场分布示意图，图3中的a图为左右两个辐射枝节之间没有解耦结构时，左边的辐射枝节在激励状态下的电场分布示意图，图3中的a图可以看出右边的辐射枝节下方的地板上呈现较大的电场响应，即受到左边辐射枝节的影响较大。图3中的b图为左右两个辐射枝节之间设置解耦结构时，左边的辐射枝节在激励状态下的电场分布图，图3中的b图可以看出右边的辐射枝节下方的地板上呈现较小的电场响应，即受到左边辐射枝节的影响较小。由此可以看出，在左右两个辐射枝节中间加入如第二辐射枝节202解耦结构能够减小二者的耦合，即提高二者的隔离度。

同时第二辐射枝节202单独作为一个天线还可以收发信号，相比将第二辐射枝节202单独设置在其他位置来说，在自解耦的同时还减少了天线系统占用的空间，降低了整机布局的难度。

上述图2所示的天线系统中，第二辐射枝节202的设置能够增大第一辐射枝节201和第三辐射枝节203之间的隔离度实现自解耦，并且第二辐射枝节202在作为解耦结构的同时，不但可以作为单独一个辐射体，还可以作为其他辐射枝节的寄生辐射体，实现了多个不同频段信号的天线共用辐射枝节，从而减小了天线的尺寸，便于整机布局。另外，在多种不同频段信号的激励下，均能够达到谐振状态，从而能够天线系统支持更宽的工作频段，形成紧凑布局的自解耦宽带天线系统。同时，由于采用了主辐射枝节加寄生辐射枝节的形式，相比单一的辐射枝节来说，电流分布为更分散，从而降低了SAR值。

在一些实施例中，天线系统设置在终端设备侧边，例如设置在图2A中的a图所示的终端设备的短边，或者设置在如图2A中的b图所示的终端设备的长边。

可选地，上述第一天线和第三天线的工作频段相同，可以是两个天线的工作频段完全相同；也可以是两个天线的工作频段部分相同，部分不同，即两个天线的工作频段有一部分重叠。第一天线和第二天线的工作频段不同，也即第三天线和第二天线的工作频段不同。第一天线和第三天线可以收发同一频段的信号或者邻近频段的信号，因此第二辐射枝节的加入增大了第一辐射枝节和第三辐射枝节之间的隔离度，实现了天线系统的自解耦。

在上述实施例的基础上，每个辐射枝节的馈电点可以直接连接辐射源，还可以通过匹配网络连接辐射源，接地点可以直接接地，也可以通过匹配网络接地，这些匹配网络用于对天线的谐振状态进行调试，例如可以参见图4。在如图4所示的天线系统的结构示意图中，第一辐射枝节201通过匹配电路401接地，以及通过匹配电路402连接第一辐射源21；第二辐射枝节202通过匹配电路403连接第二辐射源22，以及通过匹配电路404接地；第三辐射枝节203通过匹配电路405连接第三辐射源23，以及通过匹配电路404接地。上述匹配电路可以采用LC滤波电路，匹配电路中的电感和电容可以根据具体的电路进行调试来确定数值，在一些不需要电容或者电感的匹配位上，还可以放置零欧姆的电阻来进行调试。上述匹配电路401-405，并不是需要全部存在，也可以选择只保留其中的任意一个或多个匹配电路，只要使得天线系统能够达到需要的谐振状态即可，本申请实施例并不做限定。

在上述各个实施例的基础上，天线系统还可以如图5所示包括调谐电路501，图5为在图4所示的实施例的基础上进行的示例。该调谐电路501一端连接第二馈电点207，另一端接地。调谐电路501能够用于对不同频率的信号进行调谐，使得天线系统达到多种谐振状态，进而使得天线系统具有更宽的工作频段。可选地，调谐电路可以是包括并联电容到地的形式，也可以是并联电感到地的形式，还可以是将电容和电感串联、再并联到地的形式。可选地，上述调谐电路501为电感电容(inductance-capacitor，LC)滤波电路，采用LC滤波电路能够对不同频率的信号进行灵活的调谐，使得天线系统达到谐振状态，确保天线系统的性能满足使用需求。

可选地，上述各个实施例所示的天线系统的工作状态还可以如下：

第一辐射枝节201和第二辐射枝节202，用于在第一馈电点206处馈电的第一频段信号作用下激励起第一谐振模式，第一谐振模式为缝隙共模电流对应的谐振模式。具体的，当在第一馈电点206处馈电的第一频段信号作用时(包括通过第一馈电点206发射第一频段信号，或者通过第一馈电点206接收第一频段信号)，第一辐射枝节201作为主辐射单元，第二辐射枝节202作为寄生辐射单元，这两个辐射枝节共同作用，在第一频段信号的作用下激励起第一谐振模式。在一些实施例中，第一谐振模式的状态下天线系统上的电流分布的情况可以参见图6所示，电流密集分布在第一辐射枝节201和第二辐射枝节202上，且电流的流向大部分呈现从左向右的相同的方向，即主要呈现缝隙共模电流的分布状态。

第一辐射枝节201和第二辐射枝节202，还用于在第一馈电点206处馈电的第二频段信号的作用下激励起第二谐振模式，第二谐振模式为缝隙差模电流对应的谐振模式。具体的，当在第一馈电点206处馈电的第二频段信号作用时(包括通过第一馈电点206发射第二频段信号，或者通过第一馈电点206接收第二频段信号)，第一辐射枝节201作为主辐射单元，第二辐射枝节202作为寄生辐射单元，这两个辐射枝节共同作用，在第二频段信号的作用下激励起第二谐振模式。在一些实施例中，第二谐振模式的状态下时天线系统上的电流分布的情况可以参见图7所示，电流密集分布在第一辐射枝节201和第二辐射枝节202上，且第一辐射枝节201上的电流的流向和第二辐射枝节202上的电流流向大部分呈现相反的方向，即主要呈现缝隙差模电流的分布状态。

第二辐射枝节202，用于在第二馈电点207处馈电的第三频段信号作用下激励起第三谐振模式。具体的，当在第二馈电点207处馈电的第三频段信号作用时(包括通过第二馈电点207发射第三频段信号，或者通过第二馈电点207接收第三频段信号)，第二辐射枝节202作为辐射单元，在第三频段信号的作用下激励起第三谐振模式。在一些实施例中，第三谐振模式的状态下天线系统上的电流分布的情况可以参见图8所示，电流密集分布在第二辐射枝节202上。

第二辐射枝节202和第三辐射枝节203，用于在第三馈电点208处馈电的第一频段信号的作用下激励起第四谐振模式，第四谐振模式为线共模电流对应的谐振模式。具体的，当在第三馈电点208处馈电的第一频段信号作用时(包括通过第三馈电点208发射第一频段信号，或者通过第一馈电点206接收第三频段信号)，第三辐射枝节203作为主辐射单元，第二辐射枝节202作为寄生辐射单元，这两个辐射枝节共同作用，在第一频段信号的作用下激励起第四谐振模式。在一些实施例中，第四谐振模式的状态下天线系统上的电流分布的情况可以参见图9所示，电流密集分布在第三辐射枝节203和第二辐射枝节202上，且电流的流向大部分呈现从左向右的相同的方向，即主要呈现线共模电流的分布状态。

第二辐射枝节202和第三辐射枝节203，还用于在第三馈电点208处馈电的第二频段信号作用下激励起第五谐振模式，第五谐振模式为线差模电流对应的谐振模式。具体的，当在第三馈电点208处馈电的第二频段信号作用时(包括通过第三馈电点208发射第二频段信号，或者通过第三馈电点208接收第二频段信号)，第三辐射枝节203作为主辐射单元，第二辐射枝节202作为寄生辐射单元，这两个辐射枝节共同作用，在第二频段信号的作用下激励起第五谐振模式。在一些实施例中，第五谐振模式的状态下天线系统上的电流分布的情况可以参见图10所示，电流密集分布在第三辐射枝节203和第二辐射枝节202上，且第三辐射枝节203上的电流的流向和第二辐射枝节202上的电流流向大部分呈现相反的方向，即主要呈现线差模电流的分布状态。

在上述工作状态中，第二辐射枝节202能够作为第一辐射枝节201的寄生辐射枝节将工作频段由第一频段信号扩展至第一频段信号和第二频段信号，第二辐射枝节202还能够作为第三辐射枝节203的寄生辐射枝节将工作频段由第一频段信号扩展至第一频段信号和第二频段信号，起到扩展工作频段的作用。同时，当该天线系统工作在MIMO状态时，第二辐射枝节202的设置还能够增大第一辐射枝节201和第三辐射枝节203之间的隔离度实现自解耦。并且第二辐射枝节202在作为解耦结构的同时，还能够单独作为一个辐射枝节，在第二馈电点207对应的第三频段信号产生谐振，将整个天线系统的工作频段扩展至第三频段的信号，由此，该天线系统能够支持三个频段信号的同时，还能够实现自解耦，即在确保支持更宽的工作频段的同时，增大了辐射枝节之间的隔离度，减小了天线的尺寸，便于整机布局，形成紧凑布局的自解耦宽带天线。同时，由于采用了寄生辐射枝节，相比单一的辐射枝节来说，电流分布更分散，降低了SAR值。

可选地，第一频段信号和第二频段信号可以是5GWi-Fi频段的信号，第三频段信号为2.4GWi-Fi频段的信号。可选地，第一频段信号可以是5GWi-Fi频段的信号，第二频段信号可以是6GWi-Fi频段的信号(Wi-Fi6或者Wi-Fi6E的频段的信号)。例如第一频段信号为中心频率为5.5GHz的频段内的信号，第二频段信号为中心频率为6.5GHz的频段内的信号，频段的带宽可以从200MHz-1GHz不等，例如可以是300MHz，也可以是700MHz或者800MH，还可以是其他的带宽，此处不做限定。本实施例中，天线可以通过第二辐射枝节202的设置进行自解耦，确保5GWi-Fi和6GWI-Fi工作时第一辐射枝节201和第三辐射枝节203之间的隔离度，同时支持2.4GWi-Fi。由于共用辐射枝节，使得天线系统的结构紧凑，形成紧凑布局的自解耦宽带Wi-Fi天线系统，同时降低了Wi-Fi的SAR值。

在一些实施例中，上述天线系统的结构还可以如图11所示，其中，匹配电路402、匹配电路403、匹配电路405和调谐电路501的电路结构仅为一种示例，并不造成对本申请实施例的限制，匹配电路可以为LC滤波电路。其中的L1、L2、L3、L4、L5、L6和L7并不限于电感，还可以是电容或者零欧姆的电阻，C1、C2、C3和C4也并不限于电容，还可以是电感或者零欧姆的电阻。在其中一个实施例中，上述匹配电路403用于调试第二辐射枝节202在第三频段信号作用下的谐振状态，上述L3能够用于对2.4G Wi-Fi的信号进行调试，上述C1可以为0.3pF的电容，L4为3nH的电感来实现通带为6.3GHz的谐振状态。上述C1还可以是0.5pF--1.8pF之间的电容，L4还可以是1nH至10nH之间的电感，例如为3.3nH的电感。可选地，研发人员可以通过调试匹配电路403来调试2.4G Wi-Fi信号的谐振状态，也可以通过调试调谐电路501来调试5G Wi-Fi信号的谐振状态。

图12是本申请一个实施例中天线的5G Wi-Fi信号和6G Wi-Fi信号对应的端口的S参数的曲线图。其中，横轴为频率，单位为GHz；纵轴为S参数，单位为dB。曲线S11为Port1的反射系数的曲线，标记点依次为2、4、1、3；曲线S33为Port3的反射系数的曲线，标记点依次为6、5、7、8。通常我们认为反射系数越小，损失的能量越少，则天线的效率越高；反之，反射系数越大，损失的能量就越多，则天线系统的效率越低。由图12可以看出，对于Port1来说，在标记点2(5.25GHz)至标记点3(6.51GHz)之间的频率的信号能够达到谐振状态。上述标记点4对应的电流分布图可以参见前述图6所示，以缝隙共模电流为主；上述标记点3对应的电流分布图可以参见前述图7所示，以缝隙差模电流为主。对于Port3来说，在标记点6(5.25GHz)至标记点8(6.68GHz)之间的频率的信号能够达到谐振状态。Port1和Port3之间的隔离度可以参见曲线S31，曲线S31上的标记点9为5.74GHz的信号的隔离度，在-14dB以下，在6.6GHz左右的信号的隔离度也在-9.5dB以下。上述标记点5对应的电流分布图可以参见前述图9所示，以线共模电流为主；上述标记点8对应的电流分布图可以参见前述图10所示，以线差模电流为主。图12表征了天线的宽带特性，同时，在第二辐射枝节202的加入下使得Port1和Port3之间的隔离度较大，能够满足要求。

为了对上述天线系统的宽带特性进行说明，下面以单独一个辐射枝节和加入寄生辐射枝节的情况，结合S参数和天线效率的曲线图进行详细说明。

在图13中，图13中的a图为只有单独一个第一辐射枝节201的S参数曲线图，图13中的b图为具有第一辐射枝节201和第二辐射枝节202的S参数曲线图，明显可以看出加入作为寄生辐射枝节的第二辐射枝节202后，从Port1处存在一种谐振状态变为存在两处谐振状态，工作带宽变宽。图14中的a图为只有单独一个第一辐射枝节201的天线方向图，图14中的b图为具有第一辐射枝节201和第二辐射枝节202的天线方向图，可以看出加入作为寄生辐射枝节的第二辐射枝节202后，方向图并没有恶化。

如图15所示，图15中的a图为只有单独一个第三辐射枝节203的天线效率曲线图，图15中的b图为具有第三辐射枝节203和第二辐射枝节202的天线效率曲线图，可以看出在图15中的a图中标记点1处的效率为-1.2575，在图15中b图中标记点4处的效率为-0.78657，提升了大约0.5dB。由图15可以看出，加入第二辐射枝节202后，通带内(5.1-5.8GHz内)天线效率有所提升。图16中的a图为只有单独一个第三辐射枝节203的天线方向图，图16中的b图为具有第三辐射枝节203和第二辐射枝节202的天线方向图，可以看出加入寄生的第二辐射枝节202后，方向图并没有恶化。

图17中的a图是没有加入第二辐射枝节202时，Por1和Port3之间的隔离度的曲线图，峰值为标记点3，标记点3处的隔离度为-9dB左右；图17中的b图是加入第二辐射枝节202时，Por1和Port3之间的隔离度的曲线图，峰值为标记点5，标记点5处的隔离度为-14dB以下，由此可以看出加入第二辐射枝节202之后隔离度的峰值优化了5dB左右，其他频率的隔离度也有明显改善。

在上述实施例中，第二辐射枝节202的S参数曲线图还可以参见图18中的a图所示，在标记点1(2.38GHz)和标记点2(2.52GHz)之间的频率的反射系数S22小于-4.4dB；在标记点3(2.449GHz)，天线效率(单独天线的天线效率和整机的天线效率)达到-0.68，满足天线的使用需求。此时标记点3对应的频率2.52GHz的信号激励时，电流分布图可以参见图8所示。图18中的b图为标记点3对应的第二辐射枝节202的天线方向图，此时的天线方向图呈现较圆，增益较为均匀，能够满足使用的需求。

接下来对第二辐射枝节202和调谐电路501对天线效率的贡献进行比对说明。如图19所示的天线效率曲线图中，单独第一辐射枝节201且为环天线的形式时，在5.368GHz处的天线效率为-3.84左右；加入第二辐射枝节202不加调谐电路501时，在5.368GHz处的天线效率为-3.49左右；加入第二辐射枝节202加入调谐电路501且第二辐射枝节202馈电时，在5.368GHz处的天线效率为-3.2左右。可以看出第二辐射枝节202和调谐电路501对天线效率有一定程度的改善。

在一些实施例中，第一辐射枝节201为环天线的形式，所述第二辐射枝节202为IFA天线的形式，所述第三辐射枝节203为环天线的形式，具体可以参见图2、图4、图5和图11中所示的结构。

在一些实施例中，所述第一辐射枝节201为IFA天线的形式，所述第二辐射枝节202为IFA天线的形式，所述第三辐射枝节203为环天线的形式，具体可以参见图20所示，第一馈电点206的位置不再位于第一辐射枝节201的第二端2012端，而是向第一接地点204的方向移动一定距离，使得第一辐射枝节201呈现IFA天线的形式。

在一些实施例中，所述天线系统为MDA天线系统，采用MDA天线形式的天线系统便于天线系统和整机结构一体化，降低了安装和维修的难度。在一些实施例中，所述天线系统为边框天线系统，采用边框天线形式的天线系统裸露在终端设备的外部，能够避免壳体等结构造成的信号屏蔽，提高了天线的性能。

本申请实施例还提供了一种终端设备，包括上述任一实施例中的天线系统，终端设备中，天线系统的具体形式以及产生的有益效果可以参见天线系统实施例中的相关描述，此处不再赘述。

上述天线系统在终端设备中的相对位置还可以如图21所示。图21中的a图中天线系统位于终端设备的侧边，图21中的a图为天线系统在整个终端设备中和金属屏蔽罩的相对位置示意图。图21中的b图中天线系统位于终端设备的侧边，图21中的b图为天线系统在整个终端设备中和摄像头的相对位置示意图。其中，端口1为Port1，端口2为Port2，端口3为Port3。

可选地，上述天线系统可以沿终端设备的一条短边设置，例如图1中的a图所示的位置，将天线系统设置在短边可以在用户通话时持握终端设备的时候不会由于手握导致天线效率急剧下降，确保了用户通话时的通信质量。

可选地，上述天线系统可以沿终端设备的一条长边设置，例如图1中的b图所示的位置，将天线系统设置在长边可以在用户横屏观看视频或者打游戏的时候不会由于手握导致天线效率急剧下降，确保了用户横屏持握时的通信质量。

上文详细介绍了本申请提供的天线系统的示例。可以理解的是，相应的终端设备为了实现上述功能，其包含了执行各个功能相应的硬件结构。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的结构，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的结构实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个装置，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是一个物理单元或多个物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个不同地方。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上内容，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种自解耦宽带天线系统，其特征在于，包括：第一辐射枝节、第二辐射枝节、第三辐射枝节、第一馈电点、第二馈电点和第三馈电点；

所述第一辐射枝节的第一端与第一接地点连接，所述第一辐射枝节还连接所述第一馈电点；

所述第二辐射枝节的第一端、所述第三辐射枝节的第一端和第二接地点连接，所述第二辐射枝节的第二端与所述第一辐射枝节的第二端之间存在缝隙；

所述第二辐射枝节的第二端与所述第一辐射枝节的第二端的距离，小于所述第二辐射枝节的第一端与所述第一辐射枝节的第二端的距离；

所述第二辐射枝节还连接所述第二馈电点，所述第三辐射枝节的远离所述第二接地点的第二端与所述第三馈电点连接；

其中，所述第一辐射枝节和所述第二辐射枝节，用于在所述第一馈电点处馈电的第一频段信号作用下激励起第一谐振模式，所述第一谐振模式为缝隙共模电流对应的谐振模式；

所述第一辐射枝节和所述第二辐射枝节，还用于在所述第一馈电点处馈电的第二频段信号的作用下激励起第二谐振模式，所述第二谐振模式为缝隙差模电流对应的谐振模式；

所述第二辐射枝节，用于在所述第二馈电点处馈电的第三频段信号作用下激励起第三谐振模式；

所述第二辐射枝节和所述第三辐射枝节，用于在所述第三馈电点处馈电的第一频段信号的作用下激励起第四谐振模式，所述第四谐振模式为线共模电流对应的谐振模式；

所述第二辐射枝节和所述第三辐射枝节，还用于在所述第三馈电点处馈电的第二频段信号作用下激励起第五谐振模式，所述第五谐振模式为线差模电流对应的谐振模式。

2.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述天线系统包括：第一天线、第二天线和第三天线；

所述第一天线包括所述第一辐射枝节、寄生的所述第二辐射枝节和所述第一馈电点；

所述第二天线包括所述第二辐射枝节和所述第二馈电点；

所述第三天线包括所述第三辐射枝节、寄生的所述第二辐射枝节和所述第三馈电点。

3.根据权利要求2所述的天线系统，其特征在于，所述第一天线和所述第三天线的工作频段相同，所述第一天线和所述第二天线的工作频段不同。

4.根据权利要求1至3任一项所述的天线系统，其特征在于，所述天线系统还包括调谐电路，所述调谐电路的一端与所述第二辐射枝节上的所述第二馈电点连接，所述调谐电路的另一端接地。

5.根据权利要求4所述的天线系统，其特征在于，所述调谐电路为电感电容LC滤波电路。

6.根据权利要求4所述的天线系统，其特征在于，所述第一辐射枝节为环天线或倒置F天线的形式，所述第二辐射枝节为倒置F天线的形式，所述第三辐射枝节为环天线的形式。

7.根据权利要求1至3任一项所述的天线系统，其特征在于，所述天线系统为模内注塑MDA天线系统或边框天线系统。

8.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述第一频段信号、所述第二频段信号和所述第三频段信号为Wi-Fi信号。

9.一种终端设备，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述的天线系统。

10.根据权利要求9所述的终端设备，其特征在于，所述天线系统位于所述终端设备的长边或短边。

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