CN114597630A - 可折叠电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种可折叠电子设备,包括第一设备主体、第二设备主体、听筒、天线和第一开关控制电路,天线包括主辐射体和第一寄生辐射体,主辐射体设置于第一设备主体,第一寄生辐射体和听筒设置于第二设备主体,当可折叠电子设备处于折叠状态时,主辐射体与第一寄生辐射体以第一间隔相对设置,并通过第一间隔与第一寄生辐射体耦合。第一开关控制电路包括第一开关器件和并联设置的多条不同的第一匹配支路,第一开关控制电路的一端连接于第二设备主体的地,另一端连接于第一寄生辐射体。本申请在处于折叠状态时能够提升在自由空间场景或手持场景的天线性能,也能够提升位于顶部的天线在头手握场景下的天线性能。
Description
技术领域
本申请涉及天线领域,尤其是涉及一种可折叠电子设备。
背景技术
为了给手机用户带来更为舒适的视觉效果,新形态折叠手机是当前手机的发展趋势。手机整机射频规格越来越多,要求天线的支持数量也在不断增加,然而手机新形态导致手机部分空间无法利用,在有限的空间下边设计出性能更优的达标天线成为了重点。随着通信技术的发展,如何提升在各种测试场景(比如,头手握场景、手持场景、自由空间场景)下的天线性能已成为业界需要非常关注的问题。
发明内容
本申请实施例提供了一种可折叠电子设备,在处于折叠状态时,能够提升在自由空间场景或手持场景的天线性能,并且,在天线设置于可折叠电子设备的顶部时,能够提升在头手握场景下的天线性能。
本申请实施例提供了一种可折叠电子设备,包括第一设备主体、第二设备主体、听筒和天线,第一设备主体和第二设备主体之间通过转轴连接;
天线包括主辐射体和第一寄生辐射体,主辐射体设置于第一设备主体,并与可折叠电子设备的射频源连接,第一寄生辐射体和听筒设置于第二设备主体,当可折叠电子设备处于折叠状态时,主辐射体与第一寄生辐射体以第一间隔相对设置,并通过第一间隔与第一寄生辐射体耦合;
可折叠电子设备还包括第一开关控制电路,第一寄生辐射体通过第一开关控制电路电连接于第二设备主体的地,第一开关控制电路包括第一开关器件和并联设置的多条不同的第一匹配支路;
通过第一开关器件在多条不同的第一匹配支路之间切换,以调节第一寄生辐射体的谐振频率;
可折叠电子设备处于折叠状态时,当听筒处于关闭状态,第一寄生辐射体的谐振频率与主辐射体的谐振频率在第一频段内;当听筒处于打开状态,主辐射体的谐振频率在第一频段内,第一寄生辐射体的谐振频率在第二频段内,其中,第一频段与第二频段为不同的频段。
在本方案中,通过第一开关器件选通不同的第一匹配支路,调节第一寄生辐射体的谐振频率,第一寄生辐射体的谐振频率与主辐射体的谐振频率在第一频段内时,在可折叠电子设备处于折叠状态下,主辐射体的辐射能量耦合至第一寄生辐射体,使得第一寄生辐射体向外辐射信号,即第一寄生辐射体起到对主辐射体的寄生辐射作用,这样能够降低body SAR值,并提升天线的发射功率,提高了天线的效率,进而能够提升可折叠电子设备处于折叠状态时在自由空间场景或手持场景的天线性能。其中,SAR(比吸收率,英文全称“Specific Absorption Rate”)指的是单位质量的人体组织所吸收的电磁功率,单位为W/kg。国际上通常使用SAR值来衡量可折叠电子设备辐射的热效应。body SAR值表示天线靠近身体时身体平均的比吸收率。
主辐射体的谐振频率在第一频段内,在第一寄生辐射体的谐振频率在第二频段内时,在可折叠电子设备处于折叠状态下,主辐射体的辐射能量与第一寄生辐射体的耦合程度非常低,甚至无法耦合至第一寄生辐射体,即第一寄生辐射体对主辐射体的寄生辐射作用非常弱,甚至不起到对主辐射体的寄生辐射作用,此时,第一寄生辐射体能够对天线的主辐射体朝向第一寄生辐射体的方向的辐射起到阻挡隔离作用,从而在该天线位于可折叠电子设备顶部时,在头手握场景下降低了该天线的头SAR值,并减小了可折叠电子设备的辐射性能衰减程度,即减小了头手握降幅,从而提升了在头手握场景下可折叠电子设备的辐射性能,即提升了可折叠电子设备处于折叠状态时在头手握场景下的天线性能。头SAR值表示天线靠近头部时身体平均的比吸收率。
在一些可能的实施例中,主辐射体和第一寄生辐射体均呈条形;主辐射体与第一寄生辐射体以第一间隔侧向相对设置。
在一些可能的实施例中,第一开关器件的一端形成第一开关控制电路的第一端,第一开关器件的另一端选通连接多条不同的第一匹配支路的一端,多条不同的第一匹配支路的另一端共同形成第一开关控制电路的第二端。
在一些可能的实施例中,通过第一开关器件在多条不同的第一匹配支路之间切换,以调节第一寄生辐射体的谐振频率,使得第一寄生辐射体的谐振频率与主辐射体的谐振频率相向靠近或相反远离;
可折叠电子设备处于折叠状态时,当听筒处于关闭状态时,第一寄生辐射体的谐振频率与主辐射体的谐振频率相向靠近;当听筒处于打开状态时,第一寄生辐射体的谐振频率与主辐射体的谐振频率相反远离。
在一些实施例中,多条不同的第一匹配支路包括第一子匹配支路和第二子匹配支路,第一子匹配支路和第二子匹配支路的每一条包括0欧姆电阻或电感或电容。
在一些实施例中,第一子匹配支路包括0欧姆电阻,第二子匹配支路包括电感;
当第一开关器件选通第一子匹配支路时,第一寄生辐射体的谐振频率在第二频段内;
当第一开关器件选通另一条第一匹配支路时,第一寄生辐射体的谐振频率在第一频段内。
在本方案中,在第一开关器件选通包括0欧姆电阻的第一子匹配支路时,第一寄生辐射体不起到对主辐射体的寄生辐射作用,第一寄生辐射体能够对天线的主辐射体朝向第一寄生辐射体的方向的辐射起到阻挡隔离作用,从而在该天线位于可折叠电子设备顶部时,在头手握场景下降低了该天线的头SAR值,并减小了可折叠电子设备的辐射性能衰减程度,即减小了头手握降幅,从而提升了在头手握场景下可折叠电子设备的辐射性能。
在第一开关器件选通包括电感的第二子匹配支路时,第一寄生辐射体起到对主辐射体的寄生辐射作用,这样能够降低body SAR值,从而提高了天线的效率,提升天线的发射功率,进而能够提升可折叠电子设备处于折叠状态时在自由空间场景或手持场景的天线性能。
在一些可能的实施例中,第一开关器件从包括电感的第二子匹配支路切换至包括0欧姆电阻的第一子匹配支路的触发信号,可以通过第二设备主体上听筒打开(或听筒发出声音)的信号传递给处理装置来触发,也可以通过第二设备主体上设置的接近光传感器所检测到的信号传递给处理装置来触发。
在一些实施例中,主辐射体具有第一端和第二端,第一寄生辐射体具有第一端和第二端,当可折叠电子设备处于折叠状态时,主辐射体的第一端和第一寄生辐射体的第一端对应设置,主辐射体的第二端和第一寄生辐射体的第二端对应设置;
主辐射体的第二端连接于第一设备主体的地,主辐射体具有馈电点,馈电点位于靠近主辐射体的第一端的位置处,且馈电点连接于射频源;
第一寄生辐射体的第二端连接于第二设备主体的地,第一寄生辐射体具有第一连接点,第一连接点位于靠近第一寄生辐射体的第一端的位置处,且第一连接点连接于第一开关控制电路。
在一些实施例中,馈电点与主辐射体的第一端之间的距离为1.5mm~3mm;和/或,第一连接点与第一寄生辐射体的第一端之间的距离为1.5mm~3mm。这样能够更好地满足主辐射体与第一寄生辐射体之间的耦合需求。
在一些可能的实施例中,第一间隔的距离为2mm~4mm。这样能够保证主辐射体与第一寄生辐射体之间的耦合强度。
在一些可能的实施例中,主辐射体的谐振频率与主辐射体的长度相关。第一寄生辐射体的谐振频率与第一寄生辐射体的长度相关。随着主辐射体长度的变化,主辐射体自身的谐振频率会发生变化。随着第一寄生辐射体长度的变化,第一寄生辐射体的谐振频率会发生变化。因此,可以根据工作频段需求来选择合适的主辐射体和第一寄生辐射体的长度。
在一些实施例中,可折叠电子设备还包括主开关控制电路,主开关控制电路包括主开关器件和并联设置的多条不同的主匹配支路,主开关器件的一端形成主开关控制电路的一端,另一端可分别选通连接多条不同的主匹配支路的一端,多条不同的主匹配支路的另一端共同形成主开关控制电路的另一端;
其中,主开关控制电路的一端连接于第一设备主体的地,另一端连接于射频源与主辐射体的馈电点之间;或者,主开关控制电路的一端连接于射频源与主辐射体的馈电点之间,另一端连接于第一设备主体的地;通过主开关器件切换至多条不同的主匹配支路之一,调节主辐射体的谐振频率。
通过主开关器件切换至多条不同的主匹配支路,能够调节主辐射体的谐振频率,从而使得天线能够覆盖不同的频段。
在一些实施例中,多条不同的主匹配支路的两条主匹配支路均包括电感,该两条主匹配支路上电感的电感值大小不同。
在一些实施例中,主辐射体和第一寄生辐射体均呈直条形;
和/或,当可折叠电子设备处于折叠状态时,主辐射体和第一寄生辐射体之间相互平行设置;
和/或,当可折叠电子设备处于折叠状态时,主辐射体的第一端和第一寄生辐射体的第一端对齐,主辐射体的第二端和第一寄生辐射体的第二端对齐。
在一些实施例中,天线还包括第二寄生辐射体,第二寄生辐射体设置于第一设备主体,第二寄生辐射体与主辐射体端对端纵向相对间隔设置,第二寄生辐射体具有第一端和第二端,第二寄生辐射体的第一端与主辐射体的第一端相对靠近并具有第一缝隙,第二寄生辐射体通过第一缝隙与主辐射体耦合,第二寄生辐射体的第二端与主辐射体的第二端相对远离,并连接于第一设备主体的地。
在本方案中,第二寄生辐射体通过第一缝隙与主辐射体耦合,能够进一步降低body SAR值,并提高了天线的效率,提升天线的发射功率。
在一些可能的实施例中,第二寄生辐射体呈条形。
在一些实施例中,第二寄生辐射体具有第二连接点,第二连接点位于靠近第二寄生辐射体的第一端的位置处;
可折叠电子设备还包括第二开关控制电路,第二开关控制电路包括第二开关器件和并联设置的多条不同的第二匹配支路,第二开关器件的一端形成第二开关控制电路的一端,另一端可分别选通连接多条不同的第二匹配支路的一端,多条不同的第二匹配支路的另一端共同形成第二开关控制电路的另一端;
其中,第二开关控制电路的一端连接于第一设备主体的地,另一端连接于第二寄生辐射体的第二连接点;或者,第二开关控制电路的一端连接于第二寄生辐射体的第二连接点,另一端连接于第一设备主体的地;通过第二开关器件在多条不同的第二匹配支路之间切换,调节第二寄生辐射体的谐振频率。
通过第二开关器件切换至多条不同的第二匹配支路,能够调节第二寄生辐射体的谐振频率,从而使得天线能够覆盖不同的频段。
在一些实施例中,多条不同的第二匹配支路的两条第二匹配支路均包括电感,该两条第二匹配支路上电感的电感值大小不同。
在一些实施例中,第二连接点与第二寄生辐射体的第一端之间的距离为1.5mm~3mm。这样能够更好地满足主辐射体与第二寄生辐射体之间的耦合需求。
在一些实施例中,第二寄生辐射体呈直条形;
和/或,主辐射体和第二寄生辐射体呈直线排列。
在一些实施例中,天线还包括第三寄生辐射体,第三寄生辐射体设置于第二设备主体,第三寄生辐射体与第一寄生辐射体端对端纵向相对间隔设置,第三寄生辐射体具有第一端和第二端,第三寄生辐射体的第一端与第一寄生辐射体的第一端相对靠近并具有第二缝隙,第三寄生辐射体的第二端与第一寄生辐射体的第二端相对远离,并连接于第二设备主体的地;第三寄生辐射体具有第三连接点,第三连接点位于靠近第三寄生辐射体的第一端的位置处;当可折叠电子设备处于折叠状态时,第三寄生辐射体与第二寄生辐射体以第二间隔相对设置,并通过第二间隔与第二寄生辐射体耦合,且第三寄生辐射体通过第二缝隙与第一寄生辐射体耦合,第三寄生辐射体还与主辐射体耦合;
可折叠电子设备还包括第三开关控制电路,第三寄生辐射体的第三连接点通过第三开关控制电路电连接于第二设备主体的地,第三开关控制电路包括第三开关器件和并联设置的多条不同的第三匹配支路,第三开关器件在多条不同的第三匹配支路之间切换,以调节第三寄生辐射体的谐振频率;
可折叠电子设备处于折叠状态时,当听筒处于关闭状态,第三寄生辐射体的谐振频率在第一频段内;当听筒处于打开状态,第三寄生辐射体的谐振频率在第二频段内。
在本方案中,通过第三开关器件选通不同的第三匹配支路,调节第三寄生辐射体的寄生辐射作用,在第三开关器件选通至其中一条第三匹配支路时,第三寄生辐射体对主辐射体的寄生辐射作用非常弱,甚至不起到对主辐射体的寄生辐射作用,此时,第三寄生辐射体能够对天线的主辐射体和第二寄生辐射体朝向第三寄生辐射体的方向的辐射起到阻挡隔离作用,从而在该天线位于可折叠电子设备顶部时,在头手握场景下降低了该天线的头SAR值,并减小了可折叠电子设备的辐射性能衰减程度,即减小了头手握降幅,从而提升了在头手握场景下可折叠电子设备的辐射性能。
在第三开关器件选通至另外一条第三匹配支路时,第三寄生辐射体起到对主辐射体的寄生辐射作用,这样能够降低body SAR值,并提高了天线的效率,提升天线的发射功率,进而能够提升可折叠电子设备处于折叠状态时在自由空间场景或手持场景的天线性能。
在一些可能的实施例中,第三寄生辐射体呈条形;当可折叠电子设备处于折叠状态时,第三寄生辐射体与第二寄生辐射体以第二间隔侧对侧相对设置。
在一些可能的实施例中,第三开关器件的一端形成第三开关控制电路的一端,另一端可分别选通连接多条不同的第三匹配支路的一端,多条不同的第三匹配支路的另一端共同形成第三开关控制电路的另一端;
其中,第三开关控制电路的一端连接于第二设备主体的地,另一端连接于第三寄生辐射体的第三连接点;或者,第三开关控制电路的一端连接于第三寄生辐射体的第三连接点,另一端连接于第二设备主体的地;
在一些可能的实施例中,通过第三开关器件切换至多条不同的第三匹配支路之一,调节第三寄生辐射体的谐振频率,使得第三寄生辐射体的谐振频率与主辐射体的谐振频率相向靠近或相反远离;
当听筒处于关闭状态时,第三寄生辐射体的谐振频率与主辐射体的谐振频率相向靠近;当听筒处于打开状态时,第三寄生辐射体的谐振频率与主辐射体的谐振频率相反远离。
在一些实施例中,多条不同的第三匹配支路包括第三子匹配支路和第四子匹配支路,第三子匹配支路包括0欧姆电阻,第四子匹配支路包括电感;
当第三开关器件选通第三子匹配支路时,第三寄生辐射体的谐振频率在第二频段内;
当第三开关器件选通第四子匹配支路时,第三寄生辐射体的谐振频率在第一频段内。
在本方案中,在第三开关器件选通包括0欧姆电阻的第三子匹配支路时,第三寄生辐射体不起到对主辐射体的寄生辐射作用。在第三开关器件选通包括电感的第四子匹配支路时,第三寄生辐射体起到对主辐射体的寄生辐射作用。
在一些实施例中,第三连接点与第三寄生辐射体的第一端之间的距离为1.5mm~3mm。这样能够更好地满足主辐射体与第三寄生辐射体之间的耦合需求。
在一些实施例中,第三寄生辐射体呈直条形;
和/或,第三寄生辐射体和第一寄生辐射体呈直线排列,当可折叠电子设备处于折叠状态时,第三寄生辐射体和第二寄生辐射体之间相互平行设置;
和/或,当可折叠电子设备处于折叠状态时,第三寄生辐射体的第一端和第二寄生辐射体的第一端对齐,第三寄生辐射体的第二端和第二寄生辐射体的第二端对齐。
在一些实施例中,当可折叠电子设备处于折叠状态时,天线位于可折叠电子设备的顶部或底部或远离转轴的一侧部。
在一些可能的实施例中,主辐射体、第一寄生辐射体、第二寄生辐射体和第三寄生辐射体可以通过可折叠电子设备的金属边框形成,也可以是金属片(比如钢片),也可以是柔性电路板(Flexible Printed Circuit简称FPC),也可以采用LDS(Laser DirectStructuring,激光直接成型)的形式形成。
在一些可能的实施例中,第一设备主体为可折叠电子设备的主屏所在一侧的设备主体,第二设备主体为可折叠电子设备的副屏所在一侧的设备主体。
在一些实施例中,天线通过可折叠电子设备的顶部的金属边框形成,且听筒位于可折叠电子设备的顶部。
在一些实施例中,可折叠电子设备还包括处理装置,可折叠电子设备处于折叠状态,
当听筒打开并产生第一触发信号时,处理装置响应于第一触发信号,控制第一开关器件选通多条不同的第一匹配支路中的第一子匹配支路,使得第一寄生辐射体的谐振频率在第二频段内;以及
当听筒关闭并产生第二触发信号时,处理装置响应于第二触发信号,控制第一开关器件选通多条不同的第一匹配支路中的第二子匹配支路,使得第一寄生辐射体的谐振频率在第一频段内。
在一些实施例中,可折叠电子设备还包括触发装置和处理装置;可折叠电子设备处于折叠状态,
当触发装置产生第一触发信号时,处理装置响应于第一触发信号,控制第一开关器件选通多条不同的第一匹配支路中的第一子匹配支路,使得第一寄生辐射体的谐振频率在第二频段内;
当触发装置产生第二触发信号时,处理装置响应于第二触发信号,控制第一开关器件选通多条不同的第一匹配支路中的第二子匹配支路,使得第一寄生辐射体的谐振频率在第一频段内。
在一些实施例中,触发装置为接近光传感器或环境光传感器或距离传感器,其中,当触发装置被用户身体遮挡时,触发装置产生第一触发信号,当触发装置远离用户身体时,触发装置产生第二触发信号。
本申请实施例还提供了一种可折叠电子设备,包括第一设备主体、第二设备主体、听筒和天线,第一设备主体和第二设备主体之间通过转轴旋转连接,以使可折叠电子设备能够在展开状态和折叠状态之间切换;
天线包括主辐射体、第一寄生辐射体、第二寄生辐射体和隔离部,主辐射体和第一寄生辐射体设置于第一设备主体,第二寄生辐射体、隔离部和听筒设置于第二设备主体,主辐射体与可折叠电子设备的射频源连接;
主辐射体、第一寄生辐射体、第二寄生辐射体和隔离部均呈条形,并具有第一端和第二端;其中,
主辐射体和第一寄生辐射体端对端纵向相对间隔设置,主辐射体的第一端连接于第一设备主体的地,主辐射体的第二端与第一寄生辐射体的第一端相对靠近并具有缝隙,主辐射体通过缝隙与第一寄生辐射体耦合,第一寄生辐射体的第二端与主辐射体的第一端相对远离,并连接于第一设备主体的地;
隔离部和第二寄生辐射体呈直线排列,隔离部的第一端和第二端分别连接于第二设备主体的地,隔离部的第二端与第二寄生辐射体的第一端相接,且第二寄生辐射体的第二端为自由端;
当可折叠电子设备处于折叠状态时,隔离部分别与主辐射体、第一寄生辐射体侧向相对间隔设置,在第一寄生辐射体的长度方向上,第二寄生辐射体的第一端位于第一寄生辐射体的第二端与第一端之间,并靠近第一寄生辐射体的第二端,或者,第二寄生辐射体的第一端与第一寄生辐射体的第二端平齐,第二寄生辐射体与第一寄生辐射体耦合。
在本方案中,隔离部能够对天线的主辐射体和第一寄生辐射体朝向隔离部方向的辐射起到阻挡隔离作用,从而在该天线位于可折叠电子设备顶部时,在头手握场景下降低了该天线的头SAR值,并减小了可折叠电子设备的辐射性能衰减程度,即减小了头手握降幅,从而提升了在头手握场景下可折叠电子设备的辐射性能,即提升了可折叠电子设备处于折叠状态时在头手握场景下的天线性能。
另外,第一寄生辐射体与主辐射体耦合,第二寄生辐射体与第一寄生辐射体耦合,降低了body SAR值,并提高了天线的效率,提升天线的发射功率,进而能够提升可折叠电子设备处于折叠状态时在自由空间场景或手持场景的天线性能。
在一些实施例中,在第一寄生辐射体的长度方向上,第二寄生辐射体的第一端与第一寄生辐射体的第二端之间的距离大于或等于0,且小于或等于2mm。这样能够更好地满足第二寄生辐射体与第一寄生辐射体的耦合需求。
在一些实施例中,第一寄生辐射体具有第一连接点,第一连接点位于靠近第一寄生辐射体的第一端的位置处;
可折叠电子设备还包括第一开关控制电路,第一开关控制电路包括第一开关器件和并列设置的多条不同的第一匹配支路,第一开关器件的一端形成第一开关控制电路的一端,另一端选通连接多条不同的第一匹配支路的一端,多条不同的第一匹配支路的另一端共同形成第一开关控制电路的另一端;
其中,第一开关控制电路的一端连接于第一设备主体的地,另一端连接于第一寄生辐射体的第一连接点;或者,第一开关控制电路的一端连接于第一寄生辐射体的第一连接点,另一端连接于第一设备主体的地;
通过第一开关器件切换至多条不同的第一匹配支路之一,调节第一寄生辐射体的谐振频率。这样能够使得天线能够覆盖不同的频段。
在一些实施例中,多条不同的第一匹配支路的两条第二匹配支路均包括电感,该两条第一匹配支路的电感的电感值大小不同。
在一些实施例中,第一连接点与第一寄生辐射体的第一端之间的距离为1.5mm~3mm。这样能够更好地满足主辐射体与第一寄生辐射体之间的耦合需求。
在一些实施例中,第二寄生辐射体具有第二连接点,第二连接点位于靠近第二寄生辐射体的第二端的位置处;
可折叠电子设备还包括第二开关控制电路,第二开关控制电路包括第二开关器件和并联设置的多条不同的第二匹配支路,第二开关器件的一端形成第二开关控制电路的一端,另一端选通连接多条不同的第二匹配支路的一端,多条不同的第二匹配支路的另一端共同形成第二开关控制电路的另一端;
其中,第二开关控制电路的一端连接于第二设备主体的地,另一端连接于第二寄生辐射体的第二连接点;或者,第二开关控制电路的一端连接于第二寄生辐射体的第二连接点,另一端连接于第二设备主体的地;通过第二开关器件切换至多条不同的第二匹配支路之一,调节第二寄生辐射体的谐振频率。
在本方案中,通过第二开关器件选通不同的第二匹配支路,调节第二寄生辐射体的寄生辐射作用,在第二开关器件选通至另一条第二匹配支路时,第二寄生辐射体起到对主辐射体的寄生辐射作用,这样能够降低body SAR值,并提高了天线的效率,提升天线的发射功率,进而能够提升可折叠电子设备处于折叠状态时在自由空间场景或手持场景的天线性能。
在第二开关器件选通至其中一条第二匹配支路时,第二寄生辐射体对主辐射体的寄生辐射作用非常弱,甚至不起到对主辐射体的寄生辐射作用,此时,第二寄生辐射体能够对天线的主辐射体和第一寄生辐射体朝向第二寄生辐射体的方向的辐射起到阻挡隔离作用,从而在该天线位于可折叠电子设备顶部时,在头手握场景下降低了该天线的头SAR值,并减小了可折叠电子设备的辐射性能衰减程度,即减小了头手握降幅,从而提升了在头手握场景下可折叠电子设备的辐射性能。
在一些实施例中,多条不同的第二匹配支路的两条第二匹配支路分别包括0欧姆电阻和电感。
在本方案中,在第二开关器件选通包括0欧姆电阻的第二匹配支路时,第二寄生辐射体不起到对主辐射体的寄生辐射作用。在第二开关器件选通包括电感的第二匹配支路时,第二寄生辐射体起到对主辐射体的寄生辐射作用。
在一些实施例中,第二连接点与第二寄生辐射体的第二端之间的距离为1.5mm~3mm。这样能够更好地满足主辐射体与第三寄生辐射体之间的耦合需求。
在一些实施例中,主辐射体具有馈电点,馈电点位于靠近主辐射体的第二端的位置处,且馈电点连接于射频源;
可折叠电子设备还包括主开关控制电路,主开关控制电路包括主开关器件和并联设置的多条不同的主匹配支路,主开关器件的一端形成主开关控制电路的一端,另一端可分别选通连接多条不同的主匹配支路的一端,多条不同的主匹配支路的另一端共同形成主开关控制电路的另一端;
其中,主开关控制电路的一端连接于第一设备主体的地,另一端连接于射频源与主辐射体的馈电点之间;或者,主开关控制电路的一端连接于射频源与主辐射体的馈电点之间,另一端连接于第一设备主体的地;通过主开关器件切换至多条不同的主匹配支路之一,调节主辐射体的谐振频率。这样使得天线能够覆盖不同的频段。
在一些实施例中,多条不同的主匹配支路的两条主匹配支路均包括电感,该两条主匹配支路的电感的电感值大小不同。
在一些实施例中,馈电点与主辐射体的第二端之间的距离为1.5mm~3mm。这样能够更好地满足主辐射体与第一寄生辐射体之间的耦合需求。
在一些实施例中,主辐射体、第一寄生辐射体、第二寄生辐射体和隔离部均呈直条形;
和/或,主辐射体和第一寄生辐射体呈直线排列,当可折叠电子设备处于折叠状态时,隔离部分别与主辐射体、第一寄生辐射体平行设置,且第二寄生辐射体与第一寄生辐射体平行设置;
和/或,当可折叠电子设备处于折叠状态时,隔离部的第一端和主辐射体的第一端对齐。
在一些实施例中,当可折叠电子设备处于折叠状态时,天线位于可折叠电子设备的顶部或底部或远离转轴的一侧部。
在一些可能的实施例中,主辐射体、第一寄生辐射体、第二寄生辐射体和隔离部可以通过可折叠电子设备的金属边框形成,也可以是金属片(比如钢片),也可以是柔性电路板(Flexible Printed Circuit简称FPC),也可以采用LDS(Laser Direct Structuring,激光直接成型)的形式形成。
在一些可能的实施例中,第一设备主体为可折叠电子设备的主屏所在一侧的设备主体,第二设备主体为可折叠电子设备的副屏所在一侧的设备主体。
附图说明
图1为本申请实施例1的可折叠电子设备处于折叠状态下的立体结构示意图;
图2为本申请实施例1的可折叠电子设备处于展开状态下的结构示意图;
图3为本申请实施例1的可折叠电子设备处于折叠状态下的天线的结构示意图;
图4a~图4b为本申请实施例1的可折叠电子设备处于折叠状态下进行仿真效果测试时获得的状态1下的天线局部电流分布图以及天线局部磁场分布图;
图5a~图5b为本申请实施例1的可折叠电子设备处于折叠状态下进行仿真效果测试时获得的状态2下的天线局部电流分布图以及天线局部磁场分布图;
图6为本申请实施例1的可折叠电子设备在进行仿真效果测试时获得的自由空间场景、头左手握场景下的天线的辐射效率和系统效率对比的效果曲线图;
图7a~图7c为本申请实施例1的可折叠电子设备在进行仿真效果测试时在3种不同的仿真状态下获得的天线的效率效果曲线图;
图8a~图8c为本申请实施例1的可折叠电子设备在进行仿真效果测试时在3种不同的仿真状态下获得的天线局部电流分布图;
图9a~图9c为本申请实施例1的可折叠电子设备在进行仿真效果测试时在3种不同的仿真状态下获得的天线局部磁场分布图;
图10a~图10c为本申请实施例1的可折叠电子设备在进行仿真效果测试时在3种不同的仿真状态下获得的天线热点分布图;
图11为本申请实施例2的可折叠电子设备处于折叠状态下的天线的结构示意图;
图12为本申请实施例2的可折叠电子设备在进行仿真效果测试时获得的状态1和状态2下的天线的S参数对比的效果曲线图;
图13为本申请实施例2的可折叠电子设备在进行仿真效果测试时获得的状态1和状态2下的天线的辐射效率和系统效率(即效率)对比的效果曲线图;
图14a~图14b为本申请实施例2的可折叠电子设备在进行仿真效果测试时获得的状态1和状态2下的天线局部磁场分布图;
图15a~图15b为本申请实施例2的可折叠电子设备在进行仿真效果测试时获得的状态1和状态2下的天线热点分布图;
图16为本申请实施例2的可折叠电子设备在进行仿真效果测试时获得的自由空间场景、头左手握场景和头右手握场景下的天线的辐射效率和系统效率(即效率)对比的效果曲线图。
附图标记说明:
实施例1
100:可折叠电子设备;
200:第一设备主体;201:地板:202:主板;220:第二设备主体;221:地板:222:主板;240:转轴;260:射频源;
400:天线;
410:主辐射体;411:第一端;412:第二端;413:馈电点;
420:第一寄生辐射体;421:第一端;422:第二端;423:第一连接点;
430:第二寄生辐射体;431:第一端;432:第二端;433:第二连接点;
440:第三寄生辐射体;441:第一端;442:第二端;443:第三连接点;
450:第一间隔;
460:第二间隔;
470:第一缝隙;
480:第二缝隙;
500:主开关控制电路;510:主开关器件;520:其中一条主匹配支路;L01:电感;530:另一条主匹配支路;L02:电感;540:主开关控制电路的一端;550:主开关控制电路的另一端;
600:第一开关控制电路;610:第一开关器件;620:其中一条第一匹配支路;630:另一条第一匹配支路;L1:电感;640:第一开关控制电路的一端;650:第一开关控制电路的另一端;
700:第二开关控制电路;710:第二开关器件;720:其中一条第二匹配支路;L21:电感;730:另一条第二匹配支路;L22:电感;740:第二开关控制电路的一端;750:第二开关控制电路的另一端;
800:第三开关控制电路;810:第三开关器件;820:其中一条第三匹配支路;830:另一条第三匹配支路;L3:电感;840:第三开关控制电路的一端;850:第三开关控制电路的另一端;
L:主辐射体的长度;
L1:第一寄生辐射体的长度;
L2:第二寄生辐射体的长度;
L3:第三寄生辐射体的长度;
d1:第一间隔的距离;
d2:第二间隔的距离;
d3:第一缝隙的宽度;
d4:第二缝隙的宽度;
d5:馈电点与主辐射体的第一端之间的距离;
d6:第一连接点与第一寄生辐射体的第一端之间的距离;
d7:第二连接点与第二寄生辐射体的第一端之间的距离;
d8:第三连接点与第三寄生辐射体的第一端之间的距离。
实施例2
260A:射频源;
400A:天线;
410A:主辐射体;411A:第一端;412A:第二端;413A:馈电点;
420A:第一寄生辐射体;421A:第一端;422A:第二端;423A:第一连接点;
430A:第二寄生辐射体;431A:第一端;432A:第二端;433A:第二连接点;
440A:隔离部;441A:第一端;442A:第二端;
470A:缝隙;
500A:主开关控制电路;510A:主开关器件;520A:其中一条主匹配支路;L01:电感;530A:另一条主匹配支路;L02:电感;540A:主开关控制电路的一端;550A:主开关控制电路的另一端;
600A:第一开关控制电路;610A:第一开关器件;620A:其中一条第一匹配支路;L11:电感;630A:另一条第一匹配支路;L12:电感;640A:第一开关控制电路的一端;650A:第一开关控制电路的另一端;
700A:第二开关控制电路;710A:第二开关器件;720A:其中一条第二匹配支路;730A:另一条第二匹配支路;L2:电感;740A:第二开关控制电路的一端;750A:第二开关控制电路的另一端;
L:主辐射体的长度;
L1:第一寄生辐射体的长度;
L2:第二寄生辐射体的长度;
L3:隔离部的长度;
d1:第一寄生辐射体和隔离部之间的距离;
d2:缝隙的宽度;
d3:馈电点与主辐射体的第二端之间的距离;
d4:第一连接点与第一寄生辐射体的第一端之间的距离;
d5:第二连接点与第二寄生辐射体的第二端之间的距离。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。虽然本申请的描述将结合一些实施例一起介绍,但这并不代表此申请的特征仅限于该实施方式。恰恰相反,结合实施方式作申请介绍的目的是为了覆盖基于本申请的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本申请的深度了解,以下描述中将包含许多具体的细节。本申请也可以不使用这些细节实施。此外,为了避免混乱或模糊本申请的重点,有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
应注意的是,在本说明书中,相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的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和简化描述,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。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
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。
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本申请的实施方式作进一步地详细描述。
实施例1
请参见图1~图3,图1为本申请实施例1的可折叠电子设备100处于折叠状态下的立体结构示意图。图2为本申请实施例1的可折叠电子设备100处于展开状态下的结构示意图。图3为本申请实施例1的可折叠电子设备100处于折叠状态下的天线400的结构示意图。如图1~图3所示,本申请实施例提供了一种可折叠电子设备100,其包括第一设备主体200、第二设备主体220、听筒(图中未示出)、天线400和第一开关控制电路600。在本实施方式中,该可折叠电子设备100以可折叠智能手机进行举例说明。当然,本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,该可折叠电子设备也可以为可折叠平板电脑或可折叠智能手表等其它可折叠电子设备,在此并不对本申请的保护范围产生限定作用。
如图1~图3所示,第一设备主体200和第二设备主体220之间通过转轴240旋转连接,以使可折叠电子设备100能够在展开状态和折叠状态之间切换。在本实施方式中,第一设备主体200为可折叠电子设备100的主屏所在一侧的设备主体,第二设备主体220为可折叠电子设备100的副屏所在一侧的设备主体。当然,本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,第一设备主体200可为可折叠电子设备100的副屏所在一侧的设备主体,第二设备主体220为可折叠电子设备100的主屏所在一侧的设备主体,在此并不对本申请的保护范围产生限定作用。
其中,天线400包括呈条形的主辐射体410和呈条形的第一寄生辐射体420。具体地,主辐射体410和第一寄生辐射体420均呈直条形,即均呈直线状延伸。当然,本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,主辐射体410和第一寄生辐射体420也可以呈其它形状的结构,并不局限于条形,在采用条形结构时,也可以采用呈弯折状的条形结构,比如,呈L形的条形结构,并不局限于直条形结构。
主辐射体410设置于第一设备主体200,并与可折叠电子设备100的射频源260连接,使得从射频源260发出的射频信号通过馈电线直接馈电或耦合馈电至主辐射体410,射频源260设置于第一设备主体200的主板202。第一寄生辐射体420和听筒设置于第二设备主体220。
在本实施方式中,主辐射体410设置于可折叠电子设备100的主屏所在一侧的设备主体,第一寄生辐射体420和听筒设置于可折叠电子设备100的副屏所在一侧的设备主体。当然,本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,主辐射体410设置于可折叠电子设备100的副屏所在一侧的设备主体,第一寄生辐射体420和听筒设置于可折叠电子设备100的主屏所在一侧的设备主体,在此并不对本申请的保护范围产生限定作用。
当可折叠电子设备100处于折叠状态时,主辐射体410与第一寄生辐射体420以第一间隔450侧向相对设置,并通过第一间隔450与第一寄生辐射体420耦合。本领域技术人员可以理解的是,主辐射体410与第一寄生辐射体420侧向相对设置指的是,主辐射体410的一侧与第一寄生辐射体420的一侧相对设置。
具体地,主辐射体410具有第一端411和第二端412,第一寄生辐射体420具有第一端421和第二端422。当可折叠电子设备100处于折叠状态时,主辐射体410的第一端411和第一寄生辐射体420的第一端421对应设置,主辐射体410的第二端412和第一寄生辐射体420的第二端422对应设置。
进一步地,当可折叠电子设备100处于折叠状态时,主辐射体410和第一寄生辐射体420之间相互平行设置。主辐射体410的第一端411和第一寄生辐射体420的第一端421对齐,主辐射体410的第二端412和第一寄生辐射体420的第二端422对齐。
当然,需要说明的是,平行设置可以是大致平行,包括形成小幅度夹角(该夹角可忽略不计)的情况,在本实施例中,主辐射体410和第一寄生辐射体420之间相互平行,是可以有一定容许的倾斜偏差。对齐可以是大致对齐,包括一端伸出(该伸出的距离几乎可以忽略不计)的情况,在本实施例中,主辐射体410的第一端411、第二端412分别和第一寄生辐射体420的第一端421、第二端422对齐,是可以有一定容许的位置偏移的。上述关于平行设置和对齐的说明在本申请全文范围内适用。
如图3所示,第一开关控制电路600包括第一开关器件610和并联设置的多条不同的第一匹配支路620、630。第一开关器件610的一端形成第一开关控制电路的一端640,另一端可分别选通连接多条不同的第一匹配支路620、630的一端,多条不同的第一匹配支路620、630的另一端共同形成第一开关控制电路的另一端650。在本实施方式中,第一开关控制电路的一端640连接于第二设备主体220的地,具体地,连接于第二设备主体220的地板221(参见图2),第一开关控制电路的另一端650连接于第一寄生辐射体420。本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,第一开关控制电路的一端640也可以连接于第一寄生辐射体420,第一开关控制电路的另一端650连接于第二设备主体220的地板221(参见图2),在此并不对本申请的保护范围产生限定作用。本领域技术人员可以理解的是,地板为地的一种,本实施例中地以地板举例说明。
通过第一开关器件610在多条不同的第一匹配支路620、630之间切换,调节第一寄生辐射体420的谐振频率。可折叠电子设备处于折叠状态时,当听筒处于关闭状态,第一寄生辐射体420的谐振频率与主辐射体410的谐振频率在第一频段内;当听筒处于打开状态,主辐射体410的谐振频率在第一频段内,第一寄生辐射体420的谐振频率在第二频段内,其中,第一频段与第二频段为不同的频段(第一频段与第二频段完全不重叠)。第一频段为主辐射体410的工作频段。本领域技术人员可以理解的是,主辐射体410的工作频段可以根据实际需要合理设计。也就是说,可折叠电子设备处于折叠状态时,当听筒处于关闭状态,第一寄生辐射体420的谐振频率位于主辐射体410的工作频段内;当听筒处于打开状态,第一寄生辐射体420的谐振频率位于主辐射体410的工作频段外。
第一寄生辐射体420的谐振频率与主辐射体410的谐振频率在第一频段内时,在可折叠电子设备100处于折叠状态下,主辐射体410的辐射能量耦合至第一寄生辐射体420,使得第一寄生辐射体420向外辐射信号,即第一寄生辐射体420起到对主辐射体410的寄生辐射作用,这样能够降低body SAR值,并提高了天线400的效率,提升天线400的发射功率,进而能够提升可折叠电子设备100处于折叠状态时在自由空间场景或手持场景的天线性能。其中,SAR(电磁波吸收比值或比吸收率,英文全称“Specific Absorption Rate”)指的是单位质量的人体组织所吸收的电磁功率,单位为W/kg。国际上通常使用SAR值来衡量电子设备辐射的热效应。body SAR值表示天线靠近或接触身体时身体平均的比吸收率。
主辐射体410的谐振频率在第一频段内,第一寄生辐射体420的谐振频率在第二频段内时,在可折叠电子设备100处于折叠状态下,主辐射体410的辐射能量与第一寄生辐射体420的耦合程度非常低,甚至无法耦合至第一寄生辐射体420,即第一寄生辐射体420对主辐射体410的寄生辐射作用非常弱,甚至不起到对主辐射体410的寄生辐射作用,此时,第一寄生辐射体420能够对天线400的主辐射体410朝向第一寄生辐射体420的方向的辐射起到阻挡隔离作用,从而在该天线400位于可折叠电子设备100顶部时,在头手握场景下降低了该天线400的头SAR值,并减小了可折叠电子设备100的辐射性能衰减程度,即减小了头手握降幅,从而提升了在头手握场景下可折叠电子设备100的辐射性能,即提升了可折叠电子设备100处于折叠状态时在头手握场景下的天线性能。头SAR值表示天线靠近或接触头部时身体平均的比吸收率。
本领域技术人员可以理解,头手握场景指的是手握电子设备靠近或接触头部的场景,比如,打电话场景。手持场景指的是手持电子设备的场景,比如,看网页场景。自由空间场景指的是电子设备处于自由放置状态的场景,比如,自由放置于平台(比如桌上)或手机固定架的场景。
从另一个角度来说,通过第一开关器件610切换至多条不同的第一匹配支路620、630之一,调节第一寄生辐射体420的谐振频率,使得第一寄生辐射体420的谐振频率与主辐射体410的谐振频率相向靠近或相反远离。在第一寄生辐射体420的谐振频率与主辐射体410的谐振频率相向靠近时,在可折叠电子设备100处于折叠状态下,主辐射体410的辐射能量耦合至第一寄生辐射体420。在第一寄生辐射体420的谐振频率与主辐射体410的谐振频率相反远离时,在可折叠电子设备100处于折叠状态下,主辐射体410的辐射能量与第一寄生辐射体420的耦合程度非常低,甚至无法耦合至第一寄生辐射体420,即第一寄生辐射体420对主辐射体410的寄生辐射作用非常弱,甚至不起到对主辐射体410的寄生辐射作用。
在本实施方式中,该天线400设置于可折叠电子设备100的顶部,此时,该天线400的设置主要满足可折叠电子设备100处于折叠状态下在头手握场景的天线性能(包括头SAR值、头手握降幅),以及在手持场景和自由空间场景的天线性能(包括body SAR值以及天线的发射功率)。
当然,本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,该天线400也可以设置于可折叠电子设备100的底部,此时,该天线400的设置主要满足可折叠电子设备100处于折叠状态下在手持场景和自由空间场景的天线性能(包括body SAR值以及天线的发射功率)。该天线400也可以设置于可折叠电子设备100的远离转轴240的一侧部,此时,该天线400的设置主要满足可折叠电子设备100处于折叠状态下在手持场景(此时,天线400设置于可折叠电子设备100的侧部靠近顶部的位置处,以避开手持的位置处,保证在手持场景下可折叠电子设备100的辐射性能)的天线性能(包括body SAR值以及天线的发射功率、辐射性能),以及在自由空间场景和横向放置场景的天线性能(包括body SAR值以及天线的发射功率)。
其中,多条不同的第一匹配支路620、630包括两条第一匹配支路620、630,两条第一匹配支路620、630分别包括0欧姆电阻(即电阻为0ohm)和电感,也就是说,其中一条第一匹配支路620(即第一子匹配支路)包括0欧姆电阻,另一条第一匹配支路630(即第二子匹配支路)包括电感L1。本领域技术人员可以理解,该电感L1的电感值大小可以根据实际需要合理设置。
在第一开关器件610选通包括0欧姆电阻的其中一条第一匹配支路620(即第一子匹配支路)时,第一寄生辐射体420的谐振频率在第二频段内,第一寄生辐射体420不起到对主辐射体410的寄生辐射作用,第一寄生辐射体420能够对天线400的主辐射体410朝向第一寄生辐射体420的方向的辐射起到阻挡隔离作用,从而在该天线400位于可折叠电子设备100顶部时,在头手握场景下降低了该天线400的头SAR值,并减小了可折叠电子设备100的辐射性能衰减程度,即减小了头手握降幅,从而提升了在头手握场景下可折叠电子设备100的辐射性能。
在第一开关器件610选通包括电感L1的另一条第一匹配支路630(即第二子匹配支路)时,第一寄生辐射体420的谐振频率在第一频段内,第一寄生辐射体420起到对主辐射体410的寄生辐射作用,这样能够降低body SAR值,从而提高了天线的效率,提升天线的发射功率,进而能够提升可折叠电子设备100处于折叠状态时在自由空间场景或手持场景的天线性能。
本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,多条不同的第一匹配支路也可以包括两条以上的第一匹配支路,并不局限于两条,且每一条第一匹配支路可以包括0欧姆电阻或电感或电容。也就是说,上述两条第一匹配支路中的其中一条匹配支路可以包括电容,另一条匹配电路包括电感,在此并不对本申请的保护范围产生限定作用。
如图3所示,第一开关器件610采用单刀多掷开关。在本实施方式中,第一开关器件610采用单刀双掷开关。本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,第一开关器件610也可以采用双刀双掷开关。
在本实施方式中,在默认状态下,第一开关器件610选通至包括电感L1的另一条第一匹配支路630。第一开关器件610从包括电感L1的另一条第一匹配支路630切换选通至包括0欧姆电阻的其中一条第一匹配支路620的触发信号,可以通过第二设备主体220上听筒打开(或听筒发出声音)的信号传递给处理装置来触发,也可以通过第二设备主体220上设置的接近光传感器所检测到的信号传递给处理装置来触发。
也就是说,在手持场景或自由空间场景下,第一开关器件610选通至包括电感L1的另一条第一匹配支路630,此时,第一寄生辐射体420起到对主辐射体410的寄生辐射作用,这样能够降低body SAR值,从而提高了天线的效率,提升天线的发射功率。在头手握场景下,头部会靠近接近光传感器,或者,听筒会打开,这样能够产生触发信号,使得第一开关器件610切换选通至包括0欧姆电阻的其中一条第一匹配支路620,此时,第一寄生辐射体420不起到对主辐射体410的寄生辐射作用,第一寄生辐射体420能够对天线400的主辐射体410朝向第一寄生辐射体420的方向的辐射起到阻挡隔离作用(即能够对天线400的主辐射体410朝向头部方向的辐射起到阻挡隔离衰减作用),降低了该天线的头SAR值,并减小了可折叠电子设备100的辐射性能衰减程度,即减小了头手握降幅,从而提升了在头手握场景下可折叠电子设备100的辐射性能。
在本实施方式中,天线400的工作频率范围为1.7GHz~2.7GHz,即处于中高频频段。本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,天线400的工作频率范围也可以为其它频段,比如低频,超高频,在此并不对本申请的保护范围产生限定作用。
如图3所示,第一寄生辐射体420的第二端422连接于第二设备主体220的地板221(参见图2),第一寄生辐射体420具有第一连接点423,第一连接点423位于靠近第一寄生辐射体420的第一端421的位置处,且第一连接点423连接于第一开关控制电路的另一端650。主辐射体410的第二端412连接于第一设备主体200的地,具体地,连接于第一设备主体200的地板201,主辐射体410具有馈电点413,馈电点413位于靠近主辐射体410的第一端411的位置处,且馈电点413连接于射频源260。当然,本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,第一连接点423也可以连接于第一开关控制电路的一端640。
进一步地,馈电点413与主辐射体410的第一端411之间的距离为1.5mm~3mm。第一连接点423与第一寄生辐射体420的第一端421之间的距离为1.5mm~3mm。这样能够更好地满足主辐射体410与第一寄生辐射体420之间的耦合需求。
更进一步地,第一间隔450的间距为2mm~4mm。这样能够保证主辐射体410与第一寄生辐射体420之间的耦合强度。
同时,主辐射体410的谐振频率与主辐射体410的长度相关。第一寄生辐射体420的谐振频率与第一寄生辐射体420的长度相关。随着主辐射体410长度的变化,主辐射体410自身的谐振频率会发生变化。随着第一寄生辐射体420长度的变化,第一寄生辐射体420的谐振频率会发生变化。因此,可以根据天线工作频段需求来选择合适的主辐射体410和第一寄生辐射体420的长度。
另外,请参见图3,可折叠电子设备还包括主开关控制电路500,主开关控制电路500包括主开关器件510和并联设置的多条不同的主匹配支路520、530。主开关器件510的一端形成主开关控制电路的一端540,另一端可分别选通连接多条不同的主匹配支路520、530的一端,多条不同的主匹配支路520、530的另一端共同形成主开关控制电路的另一端550。
在本实施方式中,主开关控制电路的一端540连接于第一设备主体200的地板201(参见图2),主开关控制电路的另一端550连接于射频源260与主辐射体410的馈电点413之间。本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,主开关控制电路的一端540也可以连接于射频源260与主辐射体410的馈电点413之间,主开关控制电路的另一端550连接于第一设备主体200的地板201(参见图2)。
通过主开关器件510切换至多条不同的主匹配支路520、530之一,调节主辐射体410的谐振频率,从而使得天线400能够覆盖不同的频段。
其中,多条不同的主匹配支路520、530包括两条主匹配支路520、530,两条主匹配支路520、530均包括电感,该两条主匹配支路520、530的电感的电感值大小不同。也就是说,其中一条主匹配支路520包括电感L01,另一条主匹配支路530包括电感L02,电感L01和电感L02的电感值大小不同。本领域技术人员可以理解,电感L01和电感L02的电感值大小可以根据实际需要合理设置。
本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,多条不同的主匹配支路也可以包括两条以上的主匹配支路,并不局限于两条,且每一条主匹配支路可以包括0欧姆电阻或电感或电容。
具体地,主开关器件510采用单刀多掷开关。在本实施方式中,主开关器件510采用单刀双掷开关。本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,主开关器件510也可以采用双刀双掷开关。
请参见图3,天线400还包括呈条形的第二寄生辐射体430。具体地,第二寄生辐射体430呈直条形,即均呈直线状延伸。当然,本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,第二寄生辐射体430也可以呈弯折状的条形结构,比如,呈L形的条形结构,并不局限于直条形结构。
第二寄生辐射体430设置于第一设备主体200,第二寄生辐射体430与主辐射体410端对端纵向相对间隔设置,第二寄生辐射体430具有第一端431和第二端432,第二寄生辐射体430的第一端431与主辐射体410的第一端411相对靠近并具有第一缝隙470,第二寄生辐射体430通过第一缝隙470与主辐射体410耦合,第二寄生辐射体430的第二端432与主辐射体410的第二端412相对远离,并连接于第一设备主体200的地,具体地,连接于第一设备主体200的地板201(参见图2)。第二寄生辐射体430具有第二连接点433,第二连接点433位于靠近第二寄生辐射体430的第一端431的位置处。第二寄生辐射体430通过第一缝隙470与主辐射体410耦合,能够进一步降低body SAR值,并提高了天线的效率,提升天线的发射功率。在本实施方式中,主辐射体410和第二寄生辐射体430呈直线排列。当然,需要说明的是,呈直线排列可以是主体部分呈直线,或者相邻部分呈直线,或者两个辐射体的各自一部分呈直线,在本实施例中,是主辐射体410和第二寄生辐射体430这两个辐射体的整体呈直线,可以有一定容许的误差。并且,该说明在本申请全文范围内适用。
其中,可折叠电子设备还包括第二开关控制电路700,第二开关控制电路700包括第二开关器件710和并联设置的多条不同的第二匹配支路720、730。第二开关器件710的一端形成第二开关控制电路的一端740,另一端可分别选通连接多条不同的第二匹配支路720、730的一端,多条不同的第二匹配支路720、730的另一端共同形成第二开关控制电路的另一端750。
在本实施方式中,第二开关控制电路的一端740连接于第一设备主体200的地板201(参见图2),第二开关控制电路的另一端750连接于第二寄生辐射体430的第二连接点433。本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,第二开关控制电路的一端740也可以连接于第二寄生辐射体430的第二连接点433,第二开关控制电路的另一端750连接于第一设备主体200的地板201(参见图2)。
通过第二开关器件710切换至多条不同的第二匹配支路720、730之一,调节第二寄生辐射体430的谐振频率。这样能够调节第二寄生辐射体430的谐振频率,从而使得天线能够覆盖不同的频段。
具体地,多条不同的第二匹配支路720、730包括两条第二匹配支路720、730,两条第二匹配支路720、730均包括电感,该两条第二匹配支路720、730的电感的电感值大小不同。也就是说,其中一条第二匹配支路720包括电感L21,另一条第二匹配支路730包括电感L22,电感L21和电感L22的电感值大小不同。本领域技术人员可以理解,电感L21和电感L22的电感值大小可以根据实际需要合理设置。
本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,多条不同的第二匹配支路也可以包括两条以上的第二匹配支路,并不局限于两条,且每一条第二匹配支路可以包括0欧姆电阻或电感或电容。
具体地,第二开关器件710采用单刀多掷开关。在本实施方式中,第二开关器件710采用单刀双掷开关。本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,第二开关器件710也可以采用双刀双掷开关。
进一步地,第二连接点433与第二寄生辐射体430的第一端431之间的距离为1.5mm~3mm。这样能够更好地满足主辐射体410与第二寄生辐射体430之间的耦合需求。
更进一步地,第一缝隙470的宽度小于或等于2mm,这样能够满足可折叠电子设备100的外观设计需求。当然,本领域技术人员可以理解的是,该第一缝隙470的宽度也可以根据实际需要设置成大于2mm。
请参见图3,天线400还包括呈条形的第三寄生辐射体440。具体地,第三寄生辐射体440呈直条形,即呈直线状延伸。当然,本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,第三寄生辐射体440也可以呈其它形状的结构,并不局限于条形,在采用条形结构时,也可以采用呈弯折状的条形结构,比如,呈L形的条形结构,并不局限于直条形结构。第三寄生辐射体440设置于第二设备主体220,第三寄生辐射体440与第一寄生辐射体420端对端纵向相对间隔设置。第三寄生辐射体440和第一寄生辐射体420呈直线排列。
第三寄生辐射体440具有第一端441和第二端442。第三寄生辐射体440的第一端441与第一寄生辐射体420的第一端421相对靠近并具有第二缝隙480,即第三寄生辐射体440的第一端441与第一寄生辐射体420的第一端421之间具有第二缝隙480。第三寄生辐射体440的第二端442与第一寄生辐射体420的第二端422相对远离,并连接于第二设备主体220的地,具体地,连接于第二设备主体220的地板221(参见图2)。第三寄生辐射体440具有第三连接点443,第三连接点443位于靠近第三寄生辐射体440的第一端441的位置处。
当可折叠电子设备100处于折叠状态时,第三寄生辐射体440与第二寄生辐射体430以第二间隔460侧对侧相对设置,并通过第二间隔460与第二寄生辐射体430耦合,第三寄生辐射体440通过第二缝隙480与第一寄生辐射体420耦合,第三寄生辐射体440还与主辐射体410耦合。在本实施方式中,当可折叠电子设备100处于折叠状态时,第三寄生辐射体440和第二寄生辐射体430之间相互平行设置。并且,当可折叠电子设备100处于折叠状态时,第三寄生辐射体440的第一端441和第二寄生辐射体430的第一端431对齐,第三寄生辐射体440的第二端442和第二寄生辐射体430的第二端432对齐。
本领域技术人员可以理解的是,第三寄生辐射体440还可以通过主辐射体410的第一端411与第三寄生辐射体440的第一端441之间的缝隙直接与主辐射体410耦合。
如图3所示,可折叠电子设备还包括第三开关控制电路800,第三开关控制电路800包括第三开关器件810和并联设置的多条不同的第三匹配支路820、830。第三开关器件810的一端形成第三开关控制电路的一端840,另一端可分别选通连接多条不同的第三匹配支路820、830的一端,多条不同的第三匹配支路820、830的另一端共同形成第三开关控制电路的另一端850。
在本实施方式中,第三开关控制电路的一端840连接于第二设备主体220的地板221(参见图2),第三开关控制电路的另一端850连接于第三寄生辐射体440的第三连接点443。本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,第三开关控制电路的一端840连接于第三寄生辐射体440的第三连接点443,第三开关控制电路的另一端850连接于第二设备主体220的地板221。
通过第三开关器件810切换至多条不同的第三匹配支路820、830之一,调节第三寄生辐射体440的谐振频率。可折叠电子设备处于折叠状态时,当听筒处于关闭状态,第三寄生辐射体的谐振频率在第一频段内,即第三寄生辐射体的谐振频率位于主辐射体的工作频段内。当听筒处于打开状态,第三寄生辐射体的谐振频率在第二频段内,即第三寄生辐射体的谐振频率位于主辐射体的工作频段外。
在第三开关器件810选通至其中一条第三匹配支路820(即第三子匹配支路)时,第三寄生辐射体440对主辐射体410的寄生辐射作用非常弱,甚至不起到对主辐射体410的寄生辐射作用,此时,第三寄生辐射体440能够对天线400的主辐射体410和第二寄生辐射体430朝向第三寄生辐射体440的方向的辐射起到阻挡隔离作用,从而在该天线400位于可折叠电子设备100顶部时,在头手握场景下降低了该天线的头SAR值,并减小了可折叠电子设备100的辐射性能衰减程度,即减小了头手握降幅,从而提升了在头手握场景下可折叠电子设备100的辐射性能。
在第三开关器件810选通至另一条第三匹配支路830(即第四子匹配支路)时,第三寄生辐射体440起到对主辐射体410的寄生辐射作用,这样能够降低body SAR值,并提高了天线的效率,提升天线的发射功率,进而能够提升可折叠电子设备100处于折叠状态时在自由空间场景或手持场景的天线性能。
具体地,多条不同的第三匹配支路820、830包括两条第三匹配支路820、830,两条第三匹配支路820、830分别包括0欧姆电阻(即电阻为0ohm)和电感。也就是说,其中一条第三匹配支路820包括0欧姆电阻,另一条第三匹配支路830包括电感L3。本领域技术人员可以理解,该电感L3的电感值大小可以根据实际需要合理设置。
在第三开关器件810选通包括0欧姆电阻的其中一条第三匹配支路820时,第三寄生辐射体440不起到对主辐射体410的寄生辐射作用。在第三开关器件810选通包括电感L3的另一条第三匹配支路830时,第三寄生辐射体440起到对主辐射体410的寄生辐射作用。
本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,多条不同的第三匹配支路也可以包括两条以上的第三匹配支路,并不局限于两条,且每一条第三匹配支路可以包括0欧姆电阻或电感或电容。也就是说,上述两条第三匹配支路中的其中一条第三匹配支路可以包括电容,另一条第三匹配电路包括电感,在此并不对本申请的保护范围产生限定作用。
如图3所示,第三开关器件810采用单刀多掷开关。在本实施方式中,第三开关器件810采用单刀双掷开关。本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,第三开关器件810也可以采用双刀双掷开关。
在本实施方式中,在默认状态下,第三开关器件810选通至包括电感L3的另一条第三匹配支路830。第三开关器件810从包括电感L3的另一条第三匹配支路830切换选通至包括0欧姆电阻的其中一条第三匹配支路820的触发信号,可以通过第二设备主体220上听筒打开发出声音的信号传递给处理装置来触发,也可以通过第二设备主体220上设置的接近光传感器所检测到的信号传递给处理装置来触发。
也就是说,在手持场景或自由空间场景下,第三开关器件810选通至包括电感L3的另一条第三匹配支路830,此时,第三寄生辐射体440起到对主辐射体410的寄生辐射作用,这样能够降低body SAR值,从而提高了天线的效率,提升天线的发射功率。在头手握场景下,头部会靠近接近光传感器,或者,听筒会打开发出声音,这样能够产生触发信号,使得第三开关器件810切换选通至包括0欧姆电阻的其中一条第三匹配支路820,此时,第三寄生辐射体440不起到对主辐射体410的寄生辐射作用,第三寄生辐射体440能够对天线400的主辐射体410朝向第一寄生辐射体420的方向的辐射起到阻挡隔离作用(即能够对天线400的主辐射体410朝向头部方向的辐射起到阻挡隔离衰减作用),降低了该天线的头SAR值,并减小了可折叠电子设备100的辐射性能衰减程度,即减小了头手握降幅,从而提升了在头手握场景下可折叠电子设备100的辐射性能。
进一步地,第三连接点443与第三寄生辐射体440的第一端441之间的距离为1.5mm~3mm。这样能够更好地满足主辐射体410与第三寄生辐射体440之间的耦合需求。
更进一步地,第二间隔460的距离为2mm~4mm。这样能够保证主辐射体410、第二寄生辐射体430与第三寄生辐射体440之间的耦合强度。第二缝隙480的宽度小于或等于2mm,这样能够满足可折叠电子设备100的外观设计需求。当然,本领域技术人员可以理解的是,该第二缝隙480的宽度也可以根据实际需要设置成大于2mm。
在本实施方式中,主开关控制电路500和第二开关控制电路700集成于第一设备主体200的主板202,第一开关控制电路600和第三开关控制电路800集成于第二设备主体220的主板222。
在本实施方式中,当可折叠电子设备100处于折叠状态,听筒打开并产生第一触发信号时,处理装置响应于第一触发信号,控制第一开关器件610选通包括0欧姆电阻的其中一条第一匹配支路620,使得第一寄生辐射体420的谐振频率在第二频段内,主辐射体410的谐振频率在第一频段内,即第一寄生辐射体420的谐振频率在主辐射体410的工作频段外,此时,第一寄生辐射体420不起到对主辐射体410的寄生辐射作用。同时,还控制第三开关器件810选通包括0欧姆电阻的其中一条第三匹配支路820,使得第三寄生辐射体440的谐振频率在第二频段内,即第三寄生辐射体440的谐振频率在主辐射体410的工作频段外,此时,第三寄生辐射体440不起到对主辐射体410的寄生辐射作用。
当可折叠电子设备100处于折叠状态,听筒关闭并产生第二触发信号时,处理装置响应于第二触发信号,控制第一开关器件610选通包括电感L1的另一条第一匹配支路630,使得第一寄生辐射体420的谐振频率与主辐射体410的谐振频率在第一频段内,即第一寄生辐射体420的谐振频率在主辐射体410的工作频段内,此时,第一寄生辐射体420起到对主辐射体410的寄生辐射作用。同时,还控制第三开关器件810选通包括电感L3的另一条第三匹配支路830,使得第三寄生辐射体440的谐振频率在第一频段内,即第三寄生辐射体440的谐振频率在主辐射体410的工作频段内,此时,第三寄生辐射体440起到对主辐射体410的寄生辐射作用。
需要说明的是,第一触发信号和第二触发信号能够转化为处理装置能够识别的信号。
需要说明的是,处理装置的例子包括,但是不局限于,处理器、专用集成电路(ASIC)等,和/或其任何组合。根据一个方面,处理器可以是微处理器、数字信号处理器、微控制器等,和/或其任何组合。根据另一个方面,处理器可以是单核处理器,多核处理器等,和/或其任何组合。
当然,本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,可折叠电子设备可以额外设置触发装置,并通过触发装置产生的触发信号控制第一开关器件610和第三开关器件810的选通状态。此时,上述第一触发信号和第二触发信号由触发装置产生,而不是听筒。
其中,触发装置可以为接近光传感器或环境光传感器或距离传感器。在用户头部靠近接近光传感器或环境光传感器或距离传感器时,该传感器能够产生第一触发信号,在用户头部远离该传感器时,该传感器能够产生第二触发信号。
在本实施方式中,主辐射体410、第一寄生辐射体420、第二寄生辐射体430和第三寄生辐射体440可以通过可折叠电子设备100的金属边框形成,也可以是金属片(比如钢片),也可以是柔性电路板(Flexible Printed Circuit简称FPC),也可以采用LDS(LaserDirect Structuring,激光直接成型)的形式形成。主辐射体410、第一寄生辐射体420、第二寄生辐射体430和第三寄生辐射体440通过可折叠电子设备100的顶部的金属边框形成,且听筒位于可折叠电子设备100的顶部。在折叠状态下,听筒与主辐射体410、第一寄生辐射体420、第二寄生辐射体430和第三寄生辐射体440这四个辐射体的位置靠近。
本领域技术人员可以理解的是,在额外通过触发装置来控制天线的工作状态,且触发装置为接近光传感器或环境光传感器或距离传感器的情况下,在折叠状态下,所采用的传感器与主辐射体410、第一寄生辐射体420、第二寄生辐射体430和第三寄生辐射体440这四个辐射体的位置靠近。
第一设备主体200的地板201和第二设备主体220的地板221可以由可折叠电子设备100的中框的底板来形成。本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,地板也可以由其它金属部分构成,比如,印制电路板。
通过第一开关器件610和第二开关器件710、第三开关器件810的切换不同匹配可以实现不同的状态,通过主开关器件510切换至不同的主匹配电路,调整天线的匹配阻抗,即主要是为了优化各个状态下的阻抗匹配。状态是跟辐射体的位置、辐射体长度、辐射体指向、馈电线和周围环境等都有关系。当第一开关器件610串联电感时,该第一开关器件610所对应的第一寄生辐射体420的谐振频率往高偏移,电感越大,往高偏移越多,当第一开关器件610串联电容时,该第一开关器件610所对应的第一寄生辐射体420的谐振频率往低偏移,电容越大,往低偏移越多。当第二开关器件710串联电感时,该第二开关器件710所对应的第二寄生辐射体430的谐振频率往高偏移,电感越大,往高偏移越多,当第二开关器件710串联电容时,该第二开关器件710所对应的第二寄生辐射体430的谐振频率往低偏移,电容越大,往低偏移越多。当第三开关器件810串联电感时,该第三开关器件810所对应的第三寄生辐射体440的谐振频率往高偏移,电感越大,往高偏移越多,当第三开关器件810串联电容时,该第三开关器件810所对应的第三寄生辐射体440的谐振频率往低偏移,电容越大,往低偏移越多。
以下结合图4a~图10c对可折叠电子设备中天线性能做具体地说明。
为了验证本申请实施例的天线的性能,采用全波电磁仿真软件HFSS进行仿真分析,获得了图4a~图10c的仿真效果图。
获取图4a~图10c所示的仿真效果图的仿真条件如下表1所示(请结合图3予以理解):
表1
结合图3予以理解,以下通过主开关器件510、第一开关器件610和第二开关器件710、第三开关器件810的切换以天线处于两种状态为例进行仿真测试,并获得了图4a~图6所示的仿真效果图。
状态1:主开关器件510切换至电感值为4nH的电感L02的另一条主匹配支路530,第一开关器件610切换至电感值为10nH的电感L1的另一条第一匹配支路630,第二开关器件710切换至电感值为2nH的电感L22的另一条第二匹配支路730,第三开关器件810切换至电感值为15nH的电感L3的另一条第三匹配支路830。其中,在状态1下,第一寄生辐射体420、第二寄生辐射体430和第三寄生辐射体440均起到对主辐射体410的寄生辐射作用。
状态2:主开关器件510切换至电感值为15nH的电感L01的其中一条主匹配支路520,第一开关器件610切换至0ohm的其中一条第一匹配支路620,第二开关器件710切换至电感值为8nH的电感L21的其中一条第二匹配支路720,第三开关器件810切换至0ohm的其中一条第三匹配支路820。其中,在状态2下,第二寄生辐射体430起到对主辐射体410的寄生辐射作用,但第一寄生辐射体420和第三寄生辐射体440不起到对主辐射体410的寄生辐射作用。
请参见图4a~图5b,图4a~图4b为本申请实施例1的可折叠电子设备处于折叠状态下进行仿真效果测试时获得的状态1下的天线局部电流分布图以及天线局部磁场分布图。图5a~图5b为本申请实施例1的可折叠电子设备处于折叠状态下进行仿真效果测试时获得的状态2下的天线局部电流分布图以及天线局部磁场分布图。其中,天线的工作频率范围为1.7GHz~1.9GHz,例如该天线的工作频率为1.8GHz。图4a~图5b中X向与可折叠电子设备的横向平行,Z向与可折叠电子设备的厚度方向平行。
在图4a和图5a中,箭头表示对应的辐射体上的电流方向。如图4a所示,天线的主辐射体、第一寄生辐射体、第二寄生辐射体和第三寄生辐射体上产生的电流同向分布,天线的电流在X向和Z向同时分散。如图4b所示,天线的磁场辐射区域也分散成4个区域,如图中虚线框所示的区域,也就是说,天线的主辐射体、第一寄生辐射体、第二寄生辐射体和第三寄生辐射体所在的四个区域。
如图5a所示,第二寄生辐射体所产生的电流与主辐射体所产生的电流同向,第一寄生辐射体和第三寄生辐射体所产生的电流与主辐射体所产生的电流反向。如图5b所示,天线的磁场辐射区域也分散成2个区域,如图中虚线框所示的区域,也就是说,天线的主辐射体、第二寄生辐射体所在的两个区域。也就是说,增加第二寄生辐射体分散了天线在X向上的电流以及磁场辐射区域,将天线辐射面积增大,从而提升了天线效率,并能够降低bodySAR值。
从上可知,天线处于状态1的情况下工作相对于处于状态2的情况下工作,增加第一寄生辐射体和第三寄生辐射体能够分散天线电流以及天线的磁场辐射区域,相当于增加了天线的主辐射体的宽度,并将天线辐射面积增大,从而提升了天线效率,并能够降低bodySAR值。
请参见图6,图6为本申请实施例1的可折叠电子设备在进行仿真效果测试时获得的自由空间场景、头左手握场景下的天线的辐射效率和系统效率对比的效果曲线图。参见图6,横坐标表示频率,单位为GHz,纵坐标表示天线的辐射效率和系统效率,单位为dB。天线的辐射效率是衡量天线辐射能力的值,金属损耗、介质损耗带来的损耗影响辐射效率。天线的系统效率是考虑天线端口匹配后的实际效率,即天线的系统效率为天线的实际效率(即效率)。本领域技术人员可以理解,效率一般是用百分比来表示,其与dB之间存在相应的换算关系,效率越接近0dB越好。
图6中曲线“HEAD LEFT 1”和“HEAD LEFT 2”分别表示天线在状态1下仿真测试头左手握场景时的辐射效率和系统效率随频率变化的曲线图。曲线“FS 1”和“FS 2”分别表示天线在状态1下仿真测试自由空间场景时的辐射效率和系统效率随频率变化的曲线图。曲线“HEAD LEFT 3”和“HEAD LEFT 4”分别表示天线在状态2下仿真测试头左手握场景时的辐射效率和系统效率随频率变化的曲线图。曲线“FS 3”和“FS 4”分别表示天线在状态2下仿真测试自由空间场景时的辐射效率和系统效率随频率变化的曲线图。
其中,FS表示自由空间,英文全称为“Free Space”,即FS场景表示自由空间场景。头左手握场景为BHHL(英文全称“Beside Head Hand Left”)场景。头手握场景为BHH(英文全称“Beside Head Hand”)场景。头右手握场景为BHHR(英文全称“Beside Head HandRight”)场景。
从图6中可以看到,在状态1下(即第一寄生辐射体和第三寄生辐射体起到对主辐射体的寄生辐射作用下),仿真测试头左手握场景时,天线的系统效率(即效率)的最大值为-7.3dB,此时,天线的工作频率为1.7GHz。在状态1下,仿真测试自由空间场景时,天线的系统效率(即效率)的最大值为-1dB,此时,天线的工作频率为1.69GHz(约1.7GHz)。也就是说,在状态1下,仿真测试头左手握场景相对于自由空间场景,天线的系统效率(即效率)的最大值降低6.3dB,即头手握降幅为6.3dB。
在状态2下(即第一寄生辐射体和第三寄生辐射体不起到对主辐射体的寄生辐射作用下),仿真测试头左手握场景时,天线的系统效率(即效率)的最大值为-6.6dB,此时,天线的工作频率为1.75GHz。在状态2下,仿真测试自由空间场景时,天线的系统效率(即效率)的最大值为-2.7dB,此时,天线的工作频率为1.74GHz(约1.75GHz)。也就是说,在状态2下,仿真测试头左手握场景相对于自由空间场景,天线的系统效率(即效率)的最大值降低3.9dB,即头手握降幅为3.9dB。
从上可知,仿真测试头手握场景时,在状态1下相对于状态2下,天线的系统效率(即效率)的最大值降低0.7dB。仿真测试自由空间场景时,在状态1下相对于状态2下,天线的系统效率(即效率)的最大值提升1.7dB。也就是说,当天线处于状态1在自由空间场景使用时,天线的效率会更好,即在可折叠电子设备处于自由空间场景时,天线处于状态1下,其天线效率具有较大的提升。在状态2下相对于状态1下,头手握降幅从6.3dB下降至3.9dB,即在天线处于状态2时头手握降幅比较低,即可折叠电子设备的辐射性能衰减程度降低。
请参见下表2,其示出了本申请实施例1的可折叠电子设备在进行仿真效果测试时在状态1和状态2下获得的自由空间场景、头左手握场景下的天线性能相关参数。其中,传导功率24dBm,表示天线的输入功率设定为24dBm。“HEAD SAR(归一化到-5dB)”表示天线的效率归一化降至-5dB时,测得的头SAR值。“5mm Body SAR(归一化到-5dB)”表示天线的效率归一化降至-5dB时,测得的body SAR值。5mm Body SAR值表示可折叠电子设备距离身体5mm时身体平均的比吸收率。
其中,FS表示自由空间场景,BHHL表示头左手握场景,头手降幅表示头手握降幅。计算SAR(0.5)后头手摸(OTA)表示在保证头SAR值为0.5W/kg时,可折叠电子设备在头手握场景下的发射功率。OTA(空中下载技术测试,Over The Air)表示电子设备整机辐射性能方面的测试。计算body SAR(0.9)后手摸(OTA)表示在保证body SAR值为0.9W/kg时,可折叠电子设备在手持场景下的发射功率。
从下表2可知,在状态1下(即第一寄生辐射体和第三寄生辐射体起到对主辐射体的寄生辐射作用下),仿真测试左头手握场景时,头SAR值为0.7W/kg。在状态2下(即第一寄生辐射体和第三寄生辐射体不起到对主辐射体的寄生辐射作用下),仿真测试头左手握场景时,头SAR值为0.43W/kg。也就是说,在头左手握场景下,天线处于状态2相对于状态1下,头SAR值从0.7W/kg降低至0.43W/kg,即降低了头SAR值。
在状态1下(即第一寄生辐射体和第三寄生辐射体起到对主辐射体的寄生辐射作用下),仿真测试自由空间场景时,body SAR值为1.2W/kg。在状态2下(即第一寄生辐射体和第三寄生辐射体不起到对主辐射体的寄生辐射作用下),仿真测试自由空间场景时,头SAR值为1.8W/kg。也就是说,在自由空间场景下,天线处于状态1相对于状态2下,头SAR值从1.8W/kg降低至1.2W/kg,即降低了body SAR值。
表2
为了更具体地说明第一寄生辐射体和第三寄生辐射体对天线性能的影响,结合图3予以理解,以下通过第一开关器件610和第三开关器件810的切换以天线处于三种状态为例进行仿真测试,并获得了图7a~图10c所示的仿真效果图。
状态1:第一开关器件610切换至0ohm的其中一条第一匹配支路620,第三开关器件810切换至0ohm的其中一条第三匹配支路820。主开关器件510切换至电感值为15nH的电感L01的其中一条主匹配支路520,第二开关器件710切换至电感值为8nH的电感L21的其中一条第二匹配支路720。其中,在状态1下,仅第二寄生辐射体430起到对主辐射体410的寄生辐射作用,但第一寄生辐射体420和第三寄生辐射体440不起到对主辐射体410的寄生辐射作用。
状态2:第一开关器件610切换至电感值为10nH的电感L1的另一条第一匹配支路630,第三开关器件810切换至0ohm的其中一条第三匹配支路820。主开关器件510切换至电感值为15nH的电感L01的其中一条主匹配支路520,第二开关器件710切换至电感值为8nH的电感L21的其中一条第二匹配支路720。其中,在状态2下,仅第二寄生辐射体430和第一寄生辐射体420起到对主辐射体410的寄生辐射作用,但第三寄生辐射体440不起到对主辐射体410的寄生辐射作用。
状态3:第一开关器件610切换至电感值为10nH的电感L1的另一条第一匹配支路630,第三开关器件810切换至电感值为15nH的电感L3的另一条第三匹配支路830。主开关器件510切换至电感值为4nH的电感L02的另一条主匹配支路530,第二开关器件710切换至电感值为2nH的电感L22的另一条第二匹配支路730。其中,在状态3下,第一寄生辐射体420、第二寄生辐射体430和第三寄生辐射体440均起到对主辐射体410的寄生辐射作用。
请参见图7a~图7c,图7a~图7c为在3种不同的仿真状态下仿真测试自由空间场景获得的天线的效率效果曲线图。其中,图7a表示在状态1下获得的天线的效率效果曲线图,图7b表示在状态2下获得的天线的效率效果曲线图,图7c表示在状态3下获得的天线的效率效果曲线图。
如图7a所示,图中2条曲线分别表示天线在状态1下仿真测试自由空间场景时的辐射效率和系统效率随频率变化的曲线图。从图7a中可以看到,在状态1下仿真测试自由空间场景时,天线的工作频率为1.92GHz时,天线的系统效率(即效率)为-3.6645dB。天线的工作频率为1.98GHz时,天线的系统效率(即效率)为-3.2165dB。
如图7b所示,图中2条曲线分别表示天线在状态2下仿真测试自由空间场景时的辐射效率和系统效率随频率变化的曲线图。从图7b中可以看到,在状态2下仿真测试自由空间场景时,天线的工作频率为1.85GHz时,天线的系统效率(即效率)为-2.2704dB。天线的工作频率为1.92GHz时,天线的系统效率(即效率)为-2.2451dB。
如图7c所示,图中2条曲线分别表示天线在状态3下仿真测试自由空间场景时的辐射效率和系统效率随频率变化的曲线图。从图7c中可以看到,在状态3下仿真测试自由空间场景时,天线的工作频率为1.78GHz时,天线的系统效率(即效率)为-2.2776dB。天线的工作频率为1.85GHz时,天线的系统效率(即效率)为-1.7971dB。
从上可知,状态2相对于状态1,即在第二寄生辐射体起到对主辐射体的寄生辐射作用下,增加第一寄生辐射体对主辐射体的寄生辐射作用后,在天线的工作频率为1.92GHz时,天线的系统效率(即效率)提升1.4194dB。状态3相对于状态2,即在第一寄生辐射体和第二寄生辐射体起到对主辐射体的寄生辐射作用后,进一步增加第三寄生辐射体对主辐射体的寄生辐射作用,在天线的工作频率为1.85GHz时,天线的系统效率(即效率)能够进一步提升0.4733dB。也就是说,第一寄生辐射体和第三寄生辐射体起到对主辐射体的寄生辐射作用后,均能提升天线的系统效率。
请参见图8a~图10c,图8a~图8c为在状态1、状态2和状态3下的天线局部电流分布示意图。图9a~图9c为在状态1、状态2和状态3下获得的天线局部磁场分布图。图10a~图10c为在状态1、状态2和状态3下获得的天线热点分布图。热点表示天线辐射的区域,SAR值是热点中的最大值。其中,天线的工作频率范围为1.7GHz~1.9GHz,例如该天线的工作频率为1.8GHz。图8a~图10c中X向与可折叠电子设备的横向平行,Z向与可折叠电子设备的厚度方向平行。
在图8a~图8c中,箭头表示对应的辐射体上的电流方向。如图8a所示,在状态1下,第二寄生辐射体所产生的电流与主辐射体所产生的电流同向,第一寄生辐射体和第三寄生辐射体所产生的电流与主辐射体所产生的电流反向。如图8b所示,在状态2下,第一寄生辐射体、第二寄生辐射体所产生的电流与主辐射体所产生的电流同向,第三寄生辐射体所产生的电流与主辐射体所产生的电流反向。如图8c所示,在状态3下,天线的主辐射体、第一寄生辐射体、第二寄生辐射体和第三寄生辐射体上产生的电流同向分布,天线的电流在X向和Z向同时分散。
如图9a所示,在状态1下,天线的磁场辐射区域分散成2个区域,如图中虚线框所示的区域,也就是说,天线的主辐射体、第二寄生辐射体所在的两个区域。如图9b所示,在状态2下,天线的磁场辐射区域分散成3个区域,如图中虚线框所示的区域,也就是说,天线的主辐射体、第一寄生辐射体、第二寄生辐射体所在的三个区域。如图9c所示,在状态3下,天线的磁场辐射区域也分散成4个区域,如图中虚线框所示的区域,也就是说,天线的主辐射体、第一寄生辐射体、第二寄生辐射体和第三寄生辐射体所在的四个区域。
从上可知,增加第一寄生辐射体和/或第三寄生辐射体均能够分散天线电流以及天线的磁场辐射区域,相当于增加了天线的主辐射体的宽度,并将天线辐射面积增大,从而提升了天线效率,并能够降低body SAR值。
如图10a~图10c所示,图10a中天线的热点最集中,图10c中天线的热点最分散。由此可知,第一寄生辐射体和第三寄生辐射体起到对主辐射体的寄生辐射作用后,均能使得天线的热点更加分散,从而能够降低body SAR值。
请参见下表3,其示出了在状态1、状态2和状态3下获得的自由空间场景下的天线性能相关参数。图中“寄生2”表示在状态1下,即仅第二寄生辐射体起到对主辐射体的寄生辐射作用。“寄生1+寄生2”表示在状态2下,即第一寄生辐射体和第二寄生辐射体起到对主辐射体的寄生辐射作用。“寄生1+寄生2+寄生3”表示在状态3下,即第一寄生辐射体、第二寄生辐射体和第三寄生辐射体起到对主辐射体的寄生辐射作用。1g表示生物组织液以1g单位体积大小(相当于1cm3)的标准进行测试。10g表示生物组织液以10g单位体积大小(相当于10cm3)的标准进行测试。
“head SAR”表示头SAR值。“归一化head SAR”表示天线的效率归一化降至-5dB时,测得的头SAR值。“归一化5mm body SAR”表示天线的效率归一化降至-5dB时,测得的bodySAR值。“right head touch”表示头右侧接触可折叠电子设备的场景。“left head touch”表示头左侧接触可折叠电子设备的场景。“5mm backside”表示可折叠电子设备的背面距离身体5mm的场景。“0mm backside”表示可折叠电子设备的背面接触身体的场景。“5mmbottomside”表示可折叠电子设备的底部距离身体5mm的场景。“0mm bottomside”表示可折叠电子设备的底部接触身体的场景。“5mm topside”表示可折叠电子设备的顶部距离身体5mm的场景。“0mm topside”表示可折叠电子设备的顶部接触身体的场景。
从下表3中可以看出,在状态1下,在自由空间场景且可折叠电子设备的顶部距离身体5mm时,天线的工作频率为1.92GHz的情况下,body SAR值为1.62W/kg;天线的工作频率为1.98GHz的情况下,body SAR值为1.85W/kg。在状态2下,在自由空间场景且可折叠电子设备的顶部距离身体5mm时,天线的工作频率为1.85GHz的情况下,body SAR值为1.33W/kg;天线的工作频率为1.92GHz的情况下,body SAR值为1.53W/kg。在状态3下,在自由空间场景且可折叠电子设备的顶部距离身体5mm时,天线的工作频率为1.78GHz的情况下,body SAR值为1.31W/kg;天线的工作频率为1.85GHz的情况下,body SAR值为1.21W/kg。
由此可知,增加第一寄生辐射体起到对主辐射体的寄生辐射作用,在天线的工作频率为1.85GHz时,能够将body SAR值降低至1.33W/kg,在天线的工作频率为1.92GHz时,能够将body SAR值降低至1.53W/kg。同时增加第一寄生辐射体和第三辐射体起到对主辐射体的寄生辐射作用,在天线的工作频率为1.78GHz时,能够将body SAR值降低至1.31W/kg,在天线的工作频率为1.85GHz时,能够将body SAR值降低至1.21W/kg。
表3
实施例2
请参见图11,图11为本申请实施例2的可折叠电子设备处于折叠状态下的天线400A的结构示意图。本实施例中可折叠电子设备的结构与实施例1中可折叠电子设备的结构基本相同,不同之处在于,可折叠电子设备的天线400A的结构不同。具体为,天线400A包括主辐射体410A、第一寄生辐射体420A、第二寄生辐射体430A和隔离部440A。主辐射体410A和第一寄生辐射体420A设置于第一设备主体(图中未示出),第二寄生辐射体430A、隔离部440A和听筒设置于第二设备主体(图中未示出)。主辐射体410A与可折叠电子设备的射频源260A连接,使得从射频源260A发出的射频信号通过馈电线直接馈电或耦合馈电至主辐射体410A。
其中,主辐射体410A、第一寄生辐射体420A、第二寄生辐射体430A和隔离部440A均呈条形,并具有第一端和第二端。具体地,主辐射体410A、第一寄生辐射体420A、第二寄生辐射体430A和隔离部440A均呈直条形,即均呈直线状延伸。主辐射体410A具有第一端411A和第二端412A,第一寄生辐射体420A具有第一端421A和第二端422A,第二寄生辐射体430A具有第一端431A和第二端432A,隔离部440A具有第一端441A和第二端442A。当然,本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,主辐射体410A、第一寄生辐射体420A、第二寄生辐射体430A和隔离部440A也可以呈弯折状的条形结构,比如,呈L形的条形结构,并不局限于直条形结构。
主辐射体410A和第一寄生辐射体420A端对端纵向相对间隔设置。具体地,主辐射体410A和第一寄生辐射体420A呈直线排列。主辐射体410A的第一端411A连接于第一设备主体的地,具体地,连接于第一设备主体的地板(图中未示出)。主辐射体410A具有馈电点413A,馈电点413A位于靠近主辐射体410A的第二端412A的位置处,且馈电点413A连接于射频源260A。主辐射体410A的第二端412A与第一寄生辐射体420A的第一端421A相对靠近并具有缝隙470A,主辐射体410A通过缝隙470A与第一寄生辐射体420A耦合。第一寄生辐射体420A的第二端422A与主辐射体410A的第一端411A相对远离,并连接于第一设备主体的地,具体地,连接于第一设备主体的地板(图中未示出)。本领域技术人员可以理解的是,地板为地的一种,本实施例中地以地板举例说明。
另外,隔离部440A和第一寄生辐射体420A呈直线排列。隔离部440A的第一端441A和第二端442A分别连接于第二设备主体的地,具体地,连接于第二设备主体的地板,隔离部440A的第二端442A与第二寄生辐射体430A的第一端431A相接,且第二寄生辐射体430A的第二端432A为自由端。
当可折叠电子设备处于折叠状态时,隔离部440A分别与主辐射体410A、第一寄生辐射体420A侧向相对间隔设置。在第一寄生辐射体420A的长度方向上,第二寄生辐射体430A的第一端431A与第一寄生辐射体420A的第二端422A平齐,且第二寄生辐射体430A与第一寄生辐射体420A耦合。当然,本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,在第一寄生辐射体420A的长度方向上,第二寄生辐射体430A的第一端431A也可以位于第一寄生辐射体420A的第二端422A与第一端421A之间,并靠近第一寄生辐射体420A的第二端422A的位置处。本领域技术人员可以理解的是,隔离部440A分别与主辐射体410A、第一寄生辐射体420A侧向相对间隔设置指的是,隔离部440A的一侧分别与主辐射体410A的一侧、第一寄生辐射体420A的一侧相对设置。
当可折叠电子设备处于折叠状态时,隔离部440A分别与主辐射体410A、第一寄生辐射体420A平行设置。且第二寄生辐射体430A与第一寄生辐射体420A平行设置。隔离部440A的第一端441A和主辐射体410A的第一端411A对齐。
在本实施例中,隔离部440A能够对天线400A的主辐射体410A和第一寄生辐射体420A朝向隔离部440A方向的辐射起到阻挡隔离作用,从而在该天线400A位于可折叠电子设备顶部时,在头手握场景下降低了该天线的头SAR值,并减小了可折叠电子设备的辐射性能衰减程度,即减小了头手握降幅,从而提升了在头手握场景下可折叠电子设备的辐射性能,即提升了可折叠电子设备处于折叠状态时在头手握场景下的天线性能。
并且,第一寄生辐射体420A与主辐射体410A耦合,第二寄生辐射体430A与第一寄生辐射体420A耦合,降低了body SAR值,并提高了天线的效率,提升天线的发射功率,进而能够提升可折叠电子设备处于折叠状态时在自由空间场景或手持场景的天线性能。
进一步地,馈电点413A与主辐射体410A的第二端412A之间的距离为1.5mm~3mm。这样能够更好地满足主辐射体410A与第一寄生辐射体420A之间的耦合需求。
另外,缝隙470A的宽度小于或等于2mm,这样能够满足可折叠电子设备的外观设计需求。当然,本领域技术人员可以理解的是,该缝隙470A的宽度也可以根据实际需要设置成大于2mm。
更进一步地,在第一寄生辐射体420A的长度方向上,第二寄生辐射体430A的第一端431A与第一寄生辐射体420A的第二端422A之间的距离大于或等于0,且小于或等于2mm。这样能够更好地满足第二寄生辐射体430A与第一寄生辐射体420A的耦合需求。
在可折叠电子设备的厚度方向上,第一寄生辐射体420A和隔离部440A之间的距离为2mm~4mm。这样能够保证第一寄生辐射体420A与第二寄生辐射体430A之间的耦合强度。
同时,主辐射体410A的谐振频率与主辐射体410A的长度相关。第一寄生辐射体420A的谐振频率与第一寄生辐射体420A的长度相关。第二寄生辐射体430A的谐振频率与第二寄生辐射体430A的长度相关。随着主辐射体410A长度的变化,主辐射体410A自身的谐振频率会发生变化。随着第一寄生辐射体420A长度的变化,第一寄生辐射体420A的谐振频率会发生变化。随着第二寄生辐射体430A长度的变化,第二寄生辐射体430A的谐振频率会发生变化。因此,可以根据天线工作频段需求来选择合适的主辐射体410A、第一寄生辐射体420A和第二寄生辐射体430A的长度。
请参见图11,可折叠电子设备还包括主开关控制电路500A,主开关控制电路500A包括主开关器件510A和并联设置的多条不同的主匹配支路520A、530A。主开关器件510A的一端形成主开关控制电路的一端540A,另一端可分别选通连接多条不同的主匹配支路520A、530A的一端,多条不同的主匹配支路520A、530A的另一端共同形成主开关控制电路的另一端550A。
在本实施方式中,主开关控制电路的一端540A连接于第一设备主体的地板,主开关控制电路的另一端550A连接于射频源260A与主辐射体410A的馈电点413A之间。本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,主开关控制电路的一端540A连接于射频源260A与主辐射体410A的馈电点413A之间,主开关控制电路的另一端550A连接于第一设备主体的地板。
通过主开关器件510A切换至多条不同的主匹配支路520A、530A之一,调节主辐射体410A的谐振频率。这样使得天线能够覆盖不同的频段。
其中,多条不同的主匹配支路520A、530A包括两条主匹配支路520A、530A,两条主匹配支路520A、530A均包括电感,该两条主匹配支路520A、530A的电感的电感值大小不同。也就是说,其中一条主匹配支路520A包括电感L01,另一条主匹配支路530A包括电感L02,电感L01和电感L02的电感值大小不同。本领域技术人员可以理解,电感L01和电感L02的电感值大小可以根据实际需要合理设置。
本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,多条不同的主匹配支路也可以包括两条以上的主匹配支路,并不局限于两条,且每一条主匹配支路可以包括0欧姆电阻或电感或电容。
具体地,主开关器件510A采用单刀多掷开关。在本实施方式中,主开关器件510A采用单刀双掷开关。本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,主开关器件510A也可以采用双刀双掷开关。
请参见图11,第一寄生辐射体420A具有第一连接点423A,第一连接点423A位于靠近第一寄生辐射体420A的第一端421A的位置处。可折叠电子设备还包括第一开关控制电路600A,第一开关控制电路600A包括第一开关器件和并联设置的多条不同的第一匹配支路620A、630A。第一开关器件的一端形成第一开关控制电路的一端640A,另一端可分别选通连接多条不同的第一匹配支路620A、630A的一端,多条不同的第一匹配支路620A、630A的另一端共同形成第一开关控制电路的另一端650A。
在本实施方式中,第一开关控制电路的一端640A连接于第一设备主体的地板,第一开关控制电路的另一端650A连接于第一寄生辐射体420A的第一连接点423A。本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,第一开关控制电路的一端640A也可以连接于第一寄生辐射体420A的第一连接点423A,第一开关控制电路的另一端650A连接于第一设备主体的地板。
通过第一开关器件切换至多条不同的第一匹配支路620A、630A之一,调节第一寄生辐射体420A的谐振频率。这样能够使得天线能够覆盖不同的频段。
具体地,多条不同的第一匹配支路620A、630A包括两条第一匹配支路620A、630A,两条第一匹配支路620A、630A均包括电感,该两条第一匹配支路620A、630A的电感的电感值大小不同。也就是说,其中一条第一匹配支路620A包括电感L11,另一条第一匹配支路630A包括电感L12,电感L11和电感L12的电感值大小不同。本领域技术人员可以理解,电感L11和电感L12的电感值大小可以根据实际需要合理设置。
本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,多条不同的第一匹配支路也可以包括两条以上的第一匹配支路,并不局限于两条,且每一条第一匹配支路可以包括0欧姆电阻或电感或电容。
具体地,第一开关器件采用单刀多掷开关。在本实施方式中,第一开关器件采用单刀双掷开关。本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,第一开关器件也可以采用双刀双掷开关。
进一步地,第一连接点423A与第一寄生辐射体420A的第一端421A之间的距离为1.5mm~3mm。这样能够更好地满足主辐射体410A与第一寄生辐射体420A之间的耦合需求。
请参见图11,第二寄生辐射体430A具有第二连接点433A,第二连接点433A位于靠近第二寄生辐射体430A的第二端432A的位置处。可折叠电子设备还包括第二开关控制电路700A,第二开关控制电路700A包括第二开关器件710A和并联设置的多条不同的第二匹配支路720A、730A。第二开关器件710A的一端形成第二开关控制电路的一端740A,另一端可分别选通连接多条不同的第二匹配支路720A、730A的一端,多条不同的第二匹配支路720A、730A的另一端共同形成第二开关控制电路的另一端750A。
在本实施方式中,第二开关控制电路的一端740A连接于第二设备主体的地板,另一端连接于第二寄生辐射体430A的第二连接点433A。本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,第二开关控制电路的一端740A也可以连接于第二寄生辐射体430A的第二连接点433A,另一端连接于第二设备主体的地板。
通过第二开关器件710A切换至多条不同的第二匹配支路720A、730A之一,调节第二寄生辐射体430A的谐振频率。在第二开关器件710A选通至另一条第二匹配支路730A时,第二寄生辐射体430A起到对主辐射体410A的寄生辐射作用,这样能够降低body SAR值,并提高了天线的效率,提升天线的发射功率,进而能够提升可折叠电子设备处于折叠状态时在自由空间场景或手持场景的天线性能。
在第二开关器件710A选通至其中一条第二匹配支路720A时,第二寄生辐射体430A对主辐射体410A的寄生辐射作用非常弱,甚至不起到对主辐射体410A的寄生辐射作用,此时,第二寄生辐射体430A能够对天线400A的主辐射体410A和第一寄生辐射体420A朝向第二寄生辐射体430A的方向的辐射起到阻挡隔离作用,从而在该天线400A位于可折叠电子设备顶部时,在头手握场景下降低了该天线的头SAR值,并减小了可折叠电子设备的辐射性能衰减程度,即减小了头手握降幅,从而提升了在头手握场景下可折叠电子设备的辐射性能。
具体地,多条不同的第二匹配支路包括两条第二匹配支路,两条第二匹配支路分别包括0欧姆电阻(即电阻为0ohm)和电感。也就是说,其中一条第二匹配支路720A包括0欧姆电阻,另一条第二匹配支路730A包括电感L2。本领域技术人员可以理解,该电感L2的电感值大小可以根据实际需要合理设置。
在第二开关器件710A选通包括0欧姆电阻的第二匹配支路时,第二寄生辐射体430A不起到对主辐射体410A的寄生辐射作用。在第二开关器件710A选通包括电感L2的第二匹配支路时,第二寄生辐射体430A起到对主辐射体410A的寄生辐射作用。
本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,多条不同的第二匹配支路也可以包括两条以上的第二匹配支路,并不局限于两条,且每一条第二匹配支路可以包括0欧姆电阻或电感或电容。也就是说,上述两条第二匹配支路中的其中一条第二匹配支路720A可以包括电容,另一条第二匹配电路包括电感,在此并不对本申请的保护范围产生限定作用。
如图11所示,第二开关器件710A采用单刀多掷开关。在本实施方式中,第二开关器件710A采用单刀双掷开关。本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,第二开关器件710A也可以采用双刀双掷开关。
进一步地,第二连接点433A与第二寄生辐射体430A的第二端432A之间的距离为1.5mm~3mm。这样能够更好地满足第一寄生辐射体420A与第二寄生辐射体430A之间的耦合需求。
在本实施方式中,第二开关器件710A的触发方式也可以采用实施例1中第一开关器件的触发方式,比如,在默认状态下,第二开关器件710A选通至包括电感L2的另一条第二匹配支路730A,第二开关器件710A从包括电感L2的另一条第二匹配支路730A切换选通至包括0欧姆电阻的其中一条第二匹配支路720A的触发信号,可以通过听筒打开(或听筒发出声音)的信号传递给处理装置来触发,也可以通过设置的接近光传感器或环境光传感器或距离传感器所检测到的信号传递给处理装置来触发,在此不做过多赘述。
在本实施方式中,主辐射体410A、第一寄生辐射体420A、第二寄生辐射体430A和隔离部440A可以通过可折叠电子设备的金属边框形成,也可以是金属片(比如钢片),也可以是柔性电路板(Flexible Printed Circuit简称FPC),也可以采用LDS(Laser DirectStructuring,激光直接成型)的形式形成。
在本实施方式中,隔离部440A与第二寄生辐射体430A和相接设置,中间无需开缝,当第二寄生辐射体430A和对主辐射体410A起到寄生辐射作用时,隔离部440A也有部分金属参与辐射,但是辐射量可以忽略不计,大部分金属是起到阻挡隔离的作用;由于隔离部440A与第二寄生辐射体430A之间没有开缝,在保证阻挡隔离作用的前提下,提高了结构稳定性,机身整体更加美观。
以下结合图12~图16对可折叠电子设备中天线性能做具体地说明。
为了验证本申请实施例的天线的性能,采用全波电磁仿真软件HFSS进行仿真分析,获得了图12~图16的仿真效果图。
获取图12~图16所示的仿真效果图的仿真条件如下表4所示(请结合图11予以理解):
表4
结合图11予以理解,以下通过主开关器件510A、第一开关器件和第二开关器件710A的切换以天线处于两种状态为例进行仿真测试,并获得了图12~图16所示的仿真效果图。
状态1:主开关器件510A切换至电感值为4nH的电感L02的另一条主匹配支路530A,第一开关器件切换至电感值为2nH的电感L12的另一条第一匹配支路630A,第二开关器件710A切换至电感值为15nH的电感L2的另一条第二匹配支路730A。其中,在状态1下,第一寄生辐射体420A和第二寄生辐射体430A均起到对主辐射体410A的寄生辐射作用。
状态2:主开关器件510A切换至电感值为15nH的电感L01的其中一条主匹配支路520A,第一开关器件切换至电感值为8nH的电感L11的其中一条第一匹配支路620A,第二开关器件710A切换至0ohm的其中一条第二匹配支路720A。其中,在状态2下,第一寄生辐射体420A起到对主辐射体410A的寄生辐射作用,但第二寄生辐射体430A不起到对主辐射体410A的寄生辐射作用。
请参见图12~图13,图12为可折叠电子设备在进行仿真效果测试时获得的状态1和状态2下的天线的S参数对比的效果曲线图。图13为可折叠电子设备在进行仿真效果测试时获得的状态1和状态2下的天线的辐射效率和系统效率(即效率)对比的效果曲线图。其中,在状态1下,第二寄生辐射体起到对主辐射体的寄生辐射作用,在状态2下,第二寄生辐射体不起到对主辐射体的寄生辐射作用。
其中,在图12中,横坐标表示频率,单位为GHz,纵坐标表示S11的幅度值,单位为dB。S11属于S参数中的一种。S11表示反射系数,此参数表示天线的发射效率好不好,值越小,表示天线本身反射回来的能量越小,这样天线的效率就越好。图12中2条曲线“状态1”、“状态2”分别表示在状态1和状态2下S11随频率变化的曲线图。在状态1和状态2中,在1.72GHz~1.84GHz的频段内,S11小于-6dB,即在状态1和状态2下天线具有较好的阻抗匹配。
请参见图13,图13为在状态1和状态2下仿真测试自由空间场景获得的天线的辐射效率和系统效率效果曲线图。
从图13中可以看到,在状态1下仿真测试自由空间场景时,天线的工作频率为1.72GHz时,天线的系统效率(即效率)为-3.3565dB。天线的工作频率为1.78GHz时,天线的系统效率(即效率)为-2.3834dB。
在状态2下仿真测试自由空间场景时,天线的工作频率为1.72GHz时,天线的系统效率(即效率)为-3.9685dB。天线的工作频率为1.78GHz时,天线的系统效率(即效率)为-2.7585dB。
从上可知,状态1相对于状态2,即增加第二寄生辐射体对主辐射体的寄生辐射作用后,在天线的工作频率为1.72GHz时,天线的系统效率(即效率)提升0.612dB,在天线的工作频率为1.78GHz时,天线的系统效率(即效率)提升0.3751dB。也就是说,第二寄生辐射体起到对主辐射体的寄生辐射作用后,能够提升天线的系统效率。
请参见图14a~图15b,图14a~图14b为可折叠电子设备在进行仿真效果测试时获得的状态1和状态2下的天线局部磁场分布图。图15a~图15b为可折叠电子设备在进行仿真效果测试时获得的状态1和状态2下的天线热点分布图。其中,天线的工作频率范围为1.7GHz~1.9GHz,且该天线的工作频率为1.8GHz。图14a~图15b中X向与可折叠电子设备的横向平行,Z向与可折叠电子设备的厚度方向平行。其中,在状态1下,第二寄生辐射体起到对主辐射体的寄生辐射作用,在状态2下,第二寄生辐射体不起到对主辐射体的寄生辐射作用。
如图14a和图14b所示,在状态1下相对于在状态2下,天线的磁场辐射区域(参见图中虚线框所示的区域)更加分散,也就是说,增加第二寄生辐射体能够分散天线的磁场辐射区域,相当于增加了天线的主辐射体的宽度,并将天线辐射面积增大,从而提升了天线效率,并能够降低body SAR值。
如图15a~图15b所示,在状态1下相对于在状态2下,天线的热点分布更分散。也就是说,第二寄生辐射体起到对主辐射体的寄生辐射作用后,能够使得天线的热点更加分散,从而能够降低body SAR值。
请参见下表5,其示出了在状态1和状态2下获得的自由空间场景下的天线性能相关参数、头左手握场景和头右手握场景下的天线性能相关参数。图中“关闭寄生”表示在状态2下,即第二寄生辐射体不起到对主辐射体的寄生辐射作用。“带上寄生”表示在状态1下,即第二寄生辐射体起到对主辐射体的寄生辐射作用。1g表示生物组织液以1g单位体积大小(相当于1cm3)的标准进行测试。10g表示生物组织液以10g单位体积大小(相当于10cm3)的标准进行测试。
“head SAR”表示头SAR值。“归一化head SAR”表示天线的效率归一化降至-5dB时,测得的头SAR值。“归一化5mm body SAR”表示天线的效率归一化降至-5dB时,测得的bodySAR值。“right head touch”表示头右侧接触可折叠电子设备的场景。“left head touch”表示头左侧接触可折叠电子设备的场景。“5mm backside”表示可折叠电子设备的背面距离身体5mm的场景。“0mm backside”表示可折叠电子设备的背面接触身体的场景。“5mmtopside”表示可折叠电子设备的顶部距离身体5mm的场景。“0mm topside”表示可折叠电子设备的顶部接触身体的场景。
从下表5中可以看出,在状态2下,在自由空间场景且可折叠电子设备的顶部距离身体5mm时,天线的工作频率为1.72GHz的情况下,body SAR值为1.64W/kg;天线的工作频率为1.78GHz的情况下,body SAR值为1.44W/kg。在状态1下,在自由空间场景且可折叠电子设备的顶部距离身体5mm时,天线的工作频率为1.72GHz的情况下,body SAR值为1.32W/kg;天线的工作频率为1.78GHz的情况下,body SAR值为1.2W/kg。
由此可知,在状态1下相对于在状态2下,即增加第二寄生辐射体起到对主辐射体的寄生辐射作用,在天线的工作频率为1.72GHz时,能够将body SAR值从1.64W/kg降低至1.32W/kg,在天线的工作频率为1.78GHz时,能够将body SAR值从1.44W/kg降低至1.2W/kg。也就是说,在天线处于状态1下时,body SAR值更低。
另外,在状态2下,在头右手握场景时,天线的工作频率为1.72GHz和1.78GHz的情况下,头SAR值为0.46W/kg。在状态1下,在头右手握场景时,天线的工作频率为1.72GHz的情况下,头SAR值为0.55W/kg;天线的工作频率为1.78GHz的情况下,头SAR值为0.62W/kg。
由此可知,在状态1下相对于在状态2下,即增加第二寄生辐射体起到对主辐射体的寄生辐射作用,在天线的工作频率为1.72GHz时,将会使头SAR值从0.46W/kg升至0.55W/kg,在天线的工作频率为1.78GHz时,能够将body SAR值从0.46W/kg升至0.62W/kg,即使得头SAR值恶化。也就是说,在天线处于状态2下时,头SAR值更低。
表5
请参见图16,图16为可折叠电子设备在状态2下进行仿真效果测试时获得的自由空间场景、头左手握场景和头右手握场景下的天线的辐射效率和系统效率(即效率)对比的效果曲线图。在状态2下,第二寄生辐射体不起到对主辐射体的寄生辐射作用。
图16中曲线“FS 1”和“FS 2”分别表示天线在状态2下仿真测试自由空间场景时的系统效率和辐射效率随频率变化的曲线图。曲线“BHHL 1”和“BHHL 2”分别表示天线在状态2下仿真测试头左手握场景时的系统效率和辐射效率随频率变化的曲线图。曲线“BHHR 1”和“BHHR 2”分别表示天线在状态2下仿真测试头右手握场景时的系统效率和辐射效率随频率变化的曲线图。
其中,FS表示自由空间,英文全称为“Free Space”,即FS场景表示自由空间场景。头左手握场景为BHHL(英文全称“Beside Head Hand Left”)场景。头右手握场景为BHHR(英文全称“Beside Head Hand Right”)场景。
从图16中可以看到,在状态2下,仿真测试自由空间场景时,天线的系统效率(即效率)的最大值为-2.8dB,此时,天线的工作频率为1.78GHz。在状态2下,仿真测试头左手握场景时,天线的系统效率(即效率)的最大值为-7.5dB,此时,天线的工作频率为1.78GHz。在状态2下,仿真测试头右手握场景时,天线的系统效率(即效率)的最大值为-6.7dB,此时,天线的工作频率为1.78GHz。也就是说,在状态2下,仿真测试头左手握场景相对于自由空间场景,天线的系统效率(即效率)的最大值降低4.7dB,即头手握降幅为4.7dB;仿真测试头右手握场景相对于自由空间场景,天线的系统效率(即效率)的最大值降低3.9dB,即头手握降幅为3.9dB。
由此可知,在天线处于状态2时头手握降幅比较低,即可折叠电子设备的辐射性能衰减程度降低。如上表5可知,此时,头SAR值为0.46W/kg。从而,在天线处于状态2时,即第二寄生辐射体不起到对主辐射体的寄生辐射作用时,可以确保满足位于可折叠电子设备顶部的天线的头SAR值要求的情况下,降低头手握降幅,提升可折叠电子设备的辐射性能。
显然,本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样,倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内,则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (19)
1.一种可折叠电子设备,包括第一设备主体、第二设备主体、听筒和天线,所述第一设备主体和所述第二设备主体之间通过转轴连接,其特征在于:
所述天线包括主辐射体和第一寄生辐射体,所述主辐射体设置于所述第一设备主体,并与所述可折叠电子设备的射频源连接,所述第一寄生辐射体和所述听筒设置于所述第二设备主体,当所述可折叠电子设备处于折叠状态时,所述主辐射体与所述第一寄生辐射体以第一间隔相对设置,并通过所述第一间隔与所述第一寄生辐射体耦合;
所述可折叠电子设备还包括第一开关控制电路,所述第一寄生辐射体通过所述第一开关控制电路电连接所述第二设备主体的地,所述第一开关控制电路包括第一开关器件和并联设置的多条不同的第一匹配支路;
所述第一开关器件在所述多条不同的第一匹配支路之间切换,以调节所述第一寄生辐射体的谐振频率;
所述可折叠电子设备处于所述折叠状态时,当所述听筒处于关闭状态,所述第一寄生辐射体的谐振频率与所述主辐射体的谐振频率在第一频段内;当所述听筒处于打开状态,所述主辐射体的谐振频率在所述第一频段内,所述第一寄生辐射体的谐振频率在第二频段内,其中,所述第一频段与所述第二频段为不同的频段。
2.如权利要求1所述的可折叠电子设备,其特征在于,所述多条不同的第一匹配支路包括第一子匹配支路和第二子匹配支路,所述第一子匹配支路和所述第二子匹配支路的每一条包括0欧姆电阻或电感或电容。
3.如权利要求2所述的可折叠电子设备,其特征在于,所述第一子匹配支路包括0欧姆电阻,所述第二子匹配支路包括电感;
当所述第一开关器件选通所述第一子匹配支路时,所述第一寄生辐射体的谐振频率在所述第二频段内;
当所述第一开关器件选通所述第二子匹配支路时,所述第一寄生辐射体的谐振频率在所述第一频段内。
4.如权利要求1~3中任一项所述的可折叠电子设备,其特征在于,所述主辐射体具有第一端和第二端,所述第一寄生辐射体具有第一端和第二端,当所述可折叠电子设备处于所述折叠状态时,所述主辐射体的第一端和所述第一寄生辐射体的第一端对应设置,所述主辐射体的第二端和所述第一寄生辐射体的第二端对应设置;
所述主辐射体的第二端连接于所述第一设备主体的地,所述主辐射体具有馈电点,所述馈电点位于靠近所述主辐射体的第一端的位置处,且所述馈电点连接于所述射频源;
所述第一寄生辐射体的第二端连接于所述第二设备主体的地,所述第一寄生辐射体具有第一连接点,所述第一连接点位于靠近所述第一寄生辐射体的第一端的位置处,且所述第一连接点连接于所述第一开关控制电路。
5.如权利要求4所述的可折叠电子设备,其特征在于,所述可折叠电子设备还包括主开关控制电路,所述主辐射体的所述馈电点通过所述主开关控制电路电连接于所述第一设备主体的地,所述主开关控制电路包括主开关器件和并联设置的多条不同的主匹配支路,所述主开关器件用于在所述多条不同的主匹配支路之间切换,来调节所述主辐射体的谐振频率。
6.如权利要求5所述的可折叠电子设备,其特征在于,所述多条不同的主匹配支路包括两条主匹配支路,所述两条主匹配支路均包括电感,且所述两条主匹配支路上电感的电感值大小不同。
7.如权利要求1~6中任一项所述的可折叠电子设备,其特征在于,所述主辐射体和所述第一寄生辐射体均呈直条形;
和/或,当所述可折叠电子设备处于所述折叠状态时,所述主辐射体和所述第一寄生辐射体之间相互平行设置;
和/或,当所述可折叠电子设备处于所述折叠状态时,所述主辐射体的第一端和所述第一寄生辐射体的第一端对齐,所述主辐射体的第二端和所述第一寄生辐射体的第二端对齐。
8.如权利要求1~7中任一项所述的可折叠电子设备,其特征在于,所述天线还包括第二寄生辐射体,所述第二寄生辐射体设置于所述第一设备主体,所述第二寄生辐射体与所述主辐射体端对端纵向相对间隔设置,所述第二寄生辐射体具有第一端和第二端,所述第二寄生辐射体的第一端与所述主辐射体的第一端相对靠近并具有第一缝隙,所述第二寄生辐射体通过所述第一缝隙与所述主辐射体耦合,所述第二寄生辐射体的第二端与所述主辐射体的第二端相对远离,并连接于所述第一设备主体的地。
9.如权利要求8所述的可折叠电子设备,其特征在于,所述第二寄生辐射体具有第二连接点,所述第二连接点位于靠近所述第二寄生辐射体的第一端的位置处;
所述可折叠电子设备还包括第二开关控制电路,所述第二寄生辐射体的所述第二连接点通过所述第二开关控制电路电连接于所述第一设备主体的地,所述第二开关控制电路包括第二开关器件和并联设置的多条不同的第二匹配支路,所述第二开关器件在所述多条不同的第二匹配支路之间切换,以调节所述第二寄生辐射体的谐振频率。
10.如权利要求9所述的可折叠电子设备,其特征在于,所述多条不同的第二匹配支路包括两条第二匹配支路,所述两条第二匹配支路均包括电感,且所述两条第二匹配支路上电感的电感值大小不同。
11.如权利要求8~10中任一项所述的可折叠电子设备,其特征在于,所述第二寄生辐射体呈直条形;
和/或,所述主辐射体和所述第二寄生辐射体呈直线排列。
12.如权利要求8~11中任一项所述的可折叠电子设备,其特征在于,所述天线还包括第三寄生辐射体,所述第三寄生辐射体设置于所述第二设备主体,所述第三寄生辐射体与所述第一寄生辐射体端对端纵向相对间隔设置,所述第三寄生辐射体具有第一端和第二端,所述第三寄生辐射体的第一端与所述第一寄生辐射体的第一端相对靠近并具有第二缝隙,所述第三寄生辐射体的第二端与所述第一寄生辐射体的第二端相对远离,并连接于所述第二设备主体的地;所述第三寄生辐射体具有第三连接点,所述第三连接点位于靠近所述第三寄生辐射体的第一端的位置处;当所述可折叠电子设备处于所述折叠状态时,所述第三寄生辐射体与所述第二寄生辐射体以第二间隔相对设置,并通过所述第二间隔与所述第二寄生辐射体耦合,且所述第三寄生辐射体通过所述第二缝隙与所述第一寄生辐射体耦合,所述第三寄生辐射体还与所述主辐射体耦合;
所述可折叠电子设备还包括第三开关控制电路,所述第三寄生辐射体的所述第三连接点通过所述第三开关控制电路电连接于所述第二设备主体的地,所述第三开关控制电路包括第三开关器件和并联设置的多条不同的第三匹配支路,所述第三开关器件在所述多条不同的第三匹配支路之间切换,以调节所述第三寄生辐射体的谐振频率;
所述可折叠电子设备处于所述折叠状态时,当所述听筒处于关闭状态,所述第三寄生辐射体的谐振频率在所述第一频段内;当所述听筒处于打开状态,所述第三寄生辐射体的谐振频率在所述第二频段内。
13.如权利要求12所述的可折叠电子设备,其特征在于,所述多条不同的第三匹配支路包括第三子匹配支路和第四子匹配支路,所述第三子匹配支路包括0欧姆电阻,所述第四子匹配支路包括电感;
当所述第三开关器件选通所述第三子匹配支路时,所述第三寄生辐射体的谐振频率在所述第二频段内;
当所述第三开关器件选通所述第四子匹配支路时,所述第三寄生辐射体的谐振频率在所述第一频段内。
14.如权利要求12~13中任一项所述的可折叠电子设备,其特征在于,所述第三寄生辐射体呈直条形;
和/或,所述第三寄生辐射体和所述第一寄生辐射体呈直线排列,当所述可折叠电子设备处于所述折叠状态时,所述第三寄生辐射体和所述第二寄生辐射体之间相互平行设置;
和/或,当所述可折叠电子设备处于所述折叠状态时,所述第三寄生辐射体的第一端和所述第二寄生辐射体的第一端对齐,所述第三寄生辐射体的第二端和所述第二寄生辐射体的第二端对齐。
15.如权利要求1~14中任一项所述的可折叠电子设备,其特征在于,当所述可折叠电子设备处于所述折叠状态时,所述天线位于所述可折叠电子设备的顶部或底部或远离转轴的一侧部。
16.如权利要求1~14中任一项所述的可折叠电子设备,其特征在于,所述天线通过所述可折叠电子设备的顶部的金属边框形成,且所述听筒位于所述可折叠电子设备的顶部。
17.如权利要求1~16中任一项所述的可折叠电子设备,其特征在于,所述可折叠电子设备还包括处理装置,所述可折叠电子设备处于所述折叠状态,
当所述听筒打开并产生第一触发信号时,所述处理装置响应于所述第一触发信号,控制所述第一开关器件选通所述多条不同的第一匹配支路中的第一子匹配支路,使得所述第一寄生辐射体的谐振频率在所述第二频段内;以及
当所述听筒关闭并产生第二触发信号时,所述处理装置响应于所述第二触发信号,控制所述第一开关器件选通所述多条不同的第一匹配支路中的第二子匹配支路,使得所述第一寄生辐射体的谐振频率在所述第一频段内。
18.如权利要求1~16中任一项所述的可折叠电子设备,其特征在于,所述可折叠电子设备还包括触发装置和处理装置,所述可折叠电子设备处于所述折叠状态,
当所述触发装置产生第一触发信号时,所述处理装置响应于所述第一触发信号,控制所述第一开关器件选通所述多条不同的第一匹配支路中的第一子匹配支路,使得所述第一寄生辐射体的谐振频率在所述第二频段内;
当所述触发装置产生第二触发信号时,所述处理装置响应于所述第二触发信号,控制所述第一开关器件选通所述多条不同的第一匹配支路中的第二子匹配支路,使得所述第一寄生辐射体的谐振频率在所述第一频段内。
19.如权利要求18所述的可折叠电子设备,其特征在于,所述触发装置为接近光传感器或环境光传感器或距离传感器,其中,当所述触发装置被用户身体遮挡时,所述触发装置产生所述第一触发信号,当所述触发装置远离用户身体时,所述触发装置产生所述第二触发信号。
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