CN114976592A - 天线结构及终端设备 - Google Patents
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Abstract
本公开是关于一种天线结构及终端设备，其中，天线结构，包括：具有弯折结构的第一谐振枝节和第二谐振枝节；所述第一谐振枝节上设置有馈电点及第一地点，所述第二谐振枝节上设置有第二地点；所述第一谐振枝节用于谐振天线信号的第一预设频段，所述第二谐振枝节与所述第一谐振枝节耦合，以谐振天线信号的第二预设频段。本公开的天线结构，以弯折结构形式的第一谐振枝节、以及弯折结构形式并作为耦合单元的第二谐振枝节谐振5G频段的信号，枝节间的耦合可以有效提高提高效率并扩展带宽。
Description
技术领域
本公开涉及终端领域，尤其涉及一种天线结构及终端设备。
背景技术
随着科技进步，5G手机已经成为终端行业的主流。而5G终端设备需要满足MIMO(Multiple Input Multiple Output，多输入多输出)技术的要求，对天线数量的需求增加。
相关技术中，终端设备的天线存在带宽较窄的问题。为扩展天线信号的带宽，相关技术中通常采用增加天线枝节数量的方式。但是，由于终端设备内的天线布局空间减小，利用此种方式扩展带宽效果依然有限。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种天线结构及终端设备。
根据本公开实施例的第一方面，提出了一种天线结构，包括：具有弯折结构的第一谐振枝节和第二谐振枝节；
所述第一谐振枝节上设置有馈电点及第一地点，所述第二谐振枝节上设置有第二地点；所述第一谐振枝节用于谐振天线信号的第一预设频段，所述第二谐振枝节与所述第一谐振枝节耦合，以谐振天线信号的第二预设频段。
可选地，所述第一谐振枝节的弯折结构具有第一开口，所述第二谐振枝节的弯折结构形成具有第二开口的容纳腔，所述第一谐振枝节安装于所述容纳腔；所述第一开口位于所述第二开口处。
可选地，所述第一谐振枝节包括：依次首尾相连接的第一辐射部、第二辐射部、第三辐射部及第四辐射部，且所述第一辐射部的首端与所述第四辐射部的尾端形成所述第一开口；其中，所述第一辐射部与所述第三辐射部平行，所述第二辐射部与所述第四辐射部平行。
可选地，所述第二谐振枝节包括：依次首尾相连接的第一寄生部、第二寄生部及第三寄生部，且所述第一寄生部的首端与所述第三寄生部的尾端形成所述第二开口；所述第一寄生部与所述第三寄生部平行。
可选地，所述第一寄生部与所述第二辐射部平行，所述第二寄生部与所述第三辐射部平行，所述第三寄生部与所述第四辐射部平行。
可选地，所述第一寄生部与所述第二辐射部的第一间距、所述第二寄生部与所述第三辐射部的第二间距，以及所述第三寄生部与所述第四辐射部的第三间距相同。
可选地，其特征在于，所述第一预设频段包括Sub 6G的N79频段。
可选地，所述第二预设频段包括Sub 6G的N77频段和N78频段。
可选地，所述馈电点位于所述第一地点与所述第二地点之间；所述馈电点与所述第一地点的距离为1.5mm-2mm，所述第二地点与所述馈电点的距离为3mm-4mm。
根据本公开实施例的第二方面，提出了一种终端设备，包括中框及上述任一项所述的天线结构，所述天线结构安装于所述中框上。
可选地，还包括PCB，所述天线结构的馈电点与所述PCB的馈电端口连接，所述第一地点与所述PCB的第一接地端口连接，所述第二地点与所述PCB的第二接地端口连接。
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本公开的天线结构，以弯折结构形式的第一谐振枝节、以及弯折结构形式并作为耦合单元的第二谐振枝节谐振5G频段的信号，枝节间的耦合可以有效提高提高效率并扩展带宽。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的天线结构的示意图。
图2是根据一示例性实施例示出的第一谐振枝节的示意图。
图3是根据一示例性实施例示出的第二谐振枝节的示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
随着科技进步，5G手机已经成为终端行业的主流。而5G终端设备需要满足MIMO(Multiple Input Multiple Output，多输入多输出)技术的要求，即基站与终端设备建立无线连接时，基站可具有多个发射端天线、终端设备内可有多个接收端天线。因此，该技术使得终端设备对天线数量的需求增加。
其中，终端设备的天线一般设计在中框附近，并且与PCB的位置相适应。为了保证终端设备的天线免受PCB上电子器件或其他金属部件的信号干扰，需要为天线预留天线净空区。
而相关技术中，终端设备的各项功能都在逐步优化，各功能元件占用空间也有所增大，需更合理的布局。比如，由于对电池容量的需求增大，终端设备电池占用的空间增大。电池占用空间增大，会影响终端设备内部PCB的空间，而由于终端设备的功能需求，PCB上的电子元件数量也在增加。因此，为有效布局PCB，天线净空区的空间逐渐被压缩减小。
因此，相关技术中，在终端设备尺寸及外形无明显变化、以及终端设备内部元件占用空间也增大的情况下，如何有效布局天线并支持更多5G相关频段的通信功能，是相关技术中存在的技术问题。
此外，相关技术中，终端设备的天线存在带宽较窄、效率较低的问题。为扩展天线信号的带宽(在满足信号功率损耗水平时，可达到的最低和最高频率之间的频率范围)，相关技术中通常采用增加天线枝节数量的方式。但是，由于终端设备内的天线净空区减小，利用此种方式扩展带宽效果有限，并且未实现提升效率，依然存在天线性能不好影响用户体验的问题。
为解决上述相关技术中的技术问题，本公开提出了一种天线结构，包括：具有弯折结构的第一谐振枝节和第二谐振枝节；第一谐振枝节上设置有馈电点及第一地点，第二谐振枝节上设置有第二地点；第一谐振枝节用于谐振天线信号的第一预设频段，第二谐振枝节与第一谐振枝节耦合，以谐振天线信号的第二预设频段。本公开的天线结构，以弯折结构形式的第一谐振枝节、以及弯折结构形式并作为耦合单元的第二谐振枝节谐振5G频段的信号，枝节间的耦合可以有效提高提高效率并扩展带宽。
在一个示例性的实施例中，如图1至图3所示，本实施例的天线结构包括：具有弯折结构的第一谐振枝节10和第二谐振枝节20。第一谐振枝节10上设置有馈电点300及第一地点100，第二谐振枝节20上设置有第二地点200。本实施例中的双枝节天线结构采用“两个地点一个馈电点”的方式。其中，基于馈电点300和第一地点100的第一谐振枝节10用于谐振天线信号的第一预设频段。基于第二地点200的第二谐振枝节20作为耦合枝节(与第一谐振枝节10耦合)，谐振天线信号的第二预设频段。枝节间的耦合可以有效提高提高效率并扩展带宽。
本实施例中，第一谐振枝节10及第二谐振枝节20均可以设置为金属。金属导体可通过激光直接成型技术(Laser-Direct-structuring，LDS)加工成型。
本实施例中，馈电点300始终位于第一地点100与第二地点200之间，馈电点300与第一地点100的距离为1.5mm-2mm，第二地点200与馈电点300的距离为3mm-4mm。其中，馈电点300、第一地点100及第二地点200在确定的过程中，需要分别与终端设备PCB上的馈电端口、第一接地端口及第二接地端口一一匹配。
在一个示例性的实施例中，本实施例的双枝节天线结构主要实现谐振高频段天线信号。比如，第一预设频段包括Sub 6G的N79频段(4.8GHz-4.9GHz)。
如图1所示，基于馈电点300和第一地点100，第一谐振枝节10能够产生本征模式及高次模式。本征模式是指四分之一波长模式，四分之一波长模式中第一谐振枝节10的长度除以相应频段电磁波的波长等于0.25，即第一谐振枝节10的长度等于四分之一波长。高次模式是指(1/4+n*1/2)波长模式，其中n可以是常数，比如n＝1或2或3或4，即在本征模式(1/4波长)的基础上，增加1/2波长的整数倍。其中，波长＝速度/频率，天线收发的电磁波信号在空气中的传播速度为光速3×108m/s。
本实施例中，采用第一谐振枝节10的高次模式构建N79频段。其中，高次模式采用二次模式，即四分之三波长模式(1/4+n*1/2＝3/4，其中n＝1)，以保证第一谐振枝节10在相应频点处产生谐振。同时，能够实现较宽的带宽和较高的效率(本征模式的带宽较窄、效率低)。
在一个示例性的实施例中，第二预设频段包括Sub 6G的N77频段(3.3GHz-4.2GHz)和N78频段(3.3GHz-3.8GHz)。如图1所示，基于第二地点200，第二谐振枝节20作为接地耦合枝节，构建N77频段。其中，N77频段包含N78频段。
在一个示例性的实施例中，如图1及图3所示，第二谐振枝节20的弯折结构形成容纳腔201，第一谐振枝节10安装于容纳腔201。通过将第一谐振枝节10安装于第二谐振枝节20形成的容纳腔201内，可有效减小双枝节天线占用的空间，更利于终端设备内部天线的布局。
依旧参照图1，第一谐振枝节10的弯折结构具有第一开口101，第二谐振枝节20的容纳腔201具有第二开口202，第二开口202与第一开口101对应设置。其中，第二开口202与第一开口101对应设置比如可以是，第二开口202与第一开口101设置在天线结构的同一侧，且第一开口101位于第二开口202处。在适应终端内部空间布局的同时(满足在预留天线位置的同时，应尽量避开终端内部其他金属)，保证天线结构具有高带宽及高效率。
在一个示例性的实施例中，如图1至图2所示，第一谐振枝节10包括：依次首尾相连接的第一辐射部110、第二辐射部120、第三辐射部130及第四辐射部140，且第一辐射部110的首端与第四辐射部140的尾端形成第一开口101。其中，第一辐射部110与第三辐射部130平行，第二辐射部120与第四辐射部140平行，而第一辐射部110与第二辐射部120垂直。
通过调整第一谐振枝节10的长度，调整第一谐振枝节10谐振频率的高低。根据上述波长与频率的关系，比如可以是，第一谐振枝节10越长，谐振频率越低。其中，第一谐振枝节10的长度等于第一辐射部110、第二辐射部120、第三辐射部130及第四辐射部140的长度之和。因此，可以通过调节每个辐射部的长度实现调节第一谐振枝节10长度的效果，从而实现调节第一谐振枝节10的谐振频率高低。
本实施例中，第一辐射部110的长度比如可以是4mm，第二辐射部120的长度比如可以是24mm，第三辐射部130的长度比如可以是4mm，第四辐射部140的长度比如可以是18mm；则第一谐振枝节10的总长度为50mm。
通过调整第一谐振枝节10的宽度，调节第一谐振枝节10的辐射效率(简称效率)。宽度越大，则天线的面积越大，效率会越高，较高的效率会给用户带来流畅的使用手机体验。本实施例中，第一辐射部110、第二辐射部120、第三辐射部130及第四辐射部140的宽度可以相同，均设置为2.5mm，以实现第一谐振枝节10的高效率。
在一个示例性的实施例中，如图1及图3所示，第二谐振枝节20包括：依次首尾相连接的第一寄生部210、第二寄生部220及第三寄生部230，且第一寄生部210的首端与第三寄生部230的尾端形成第二开口202。其中，第一寄生部210与第三寄生部230平行，第一寄生部210与第二寄生部220垂直。
通过调整第二谐振枝节20的长度，调整第二谐振枝节20谐振频率的高低。根据上述波长与频率的关系，比如可以是，第二谐振枝节20越长，谐振频率越低。其中，第二谐振枝节20的长度等于第一寄生部210、第二寄生部220及第三寄生部230的长度之和。因此，可以通过调节每个寄生部的长度实现调节第二谐振枝节20长度的效果，从而实现调节第二谐振枝节20的谐振频率高低。
本实施例中，第一寄生部210的长度比如可以是25mm，第二寄生部220的长度比如可以是12mm，第三寄生部230的长度比如可以是17mm；则第二谐振枝节20的总长度为54mm。
通过调整第二谐振枝节20的宽度，调节第二谐振枝节20的辐射效率。本实施例中，第一寄生部210、第二寄生部220及第三寄生部230的宽度可以相同，均设置为2.5mm，以实现第二谐振枝节20的高效率。
在一个示例性的实施例中，依旧参照图1，第一寄生部210与第二辐射部120平行，第二寄生部220与第三辐射部130平行，第三寄生部230与第四辐射部140平行。即在本实施例中，第二谐振枝节20包围在第一谐振枝节10的三个侧面，两个枝节的开口在同一侧，相平行的寄生部与辐射部之间还存在间距。以实现双枝节天线设置在终端设备预留位置的同时，尽量避开终端内部其他金属，并保证天线结构具有高带宽及高效率。
在一个示例性的实施例中，依旧参照图1，第一寄生部210与第二辐射部120的第一间距(垂直距离)、第二寄生部220与第三辐射部130的第二间距(垂直距离)，以及第三寄生部230与第四辐射部140的第三间距(垂直距离)相适配。
通过调节第一间距、第二间距或第三间距，能够调节双枝节天线结构的带宽。在间距确定过程中，可以结合天线仿真测试方法，确定最合适的间距。间距过大或过小都会影响带宽。本实施例中，当第一间距、第二间距或第三间距的间距相同时，比如均为0.6mm，本实施例中天线结构的带宽最合适。
通过上述实施例的记载可知，本公开提出的天线结构，结合图1至图3，能够有效减小天线占用的空间。并且，通过调节第一谐振枝节10和/或第二谐振枝节20的长度，调节天线结构的谐振频率。通过调节第一谐振枝节10和/或第二谐振枝节20的宽度，调节天线结构的辐射效率。通过调节第一谐振枝节10的辐射部与相对应的第二谐振枝节20的寄生部的间距，调节天线结构的带宽。本实施例确定的天线结构既能满足LDS天线的超宽带的带宽要求，还能在频段范围内保证天线有高效率。
可以理解的，第一谐振枝节10及第二谐振枝节20还可分别设置适配的天线匹配网络，用以调试仿真。
在结合史密斯(Smith)圆图进行天线仿真的调试过程中，通过调节第一谐振枝节10和/或第二谐振枝节的长度，或者第一谐振枝节10与第二谐振枝节20对应部位的间距，或者辅以相应的电路调试(串并联电容或电感)，本实施例中匹配完成之后的LDS双枝节天线结构能够最终实现：在保证与终端设备中框上的天线良好隔离度的前提下，N77频段内效率peak值(峰值)为-4dB，平均效率为-7.6dB。N78频段内效率peak值为-4dB，平均效率为-6.7dB。N79频段内效率peak值为-7dB，平均效率为-7.6dB。在5G时代，为有限的天线布局空间提供了天线布局方案，解决了5G频段4*4MIMO的需求。
在一个示例性的实施例中，本公开提出了一种终端设备，终端设备比如可以是手机、平板电脑、手表等利用天线结构的电子设备。其中，终端设备包括中框及图1至图3所示的天线结构，天线结构安装于中框上。
在一个示例性的实施例中，终端设备还包括PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)。天线结构的馈电点、第一地点及第二地点，需要与终端设备PCB上的馈电端口、第一接地端口及第二接地端口一一匹配，以实现天线结构的馈电点与PCB的馈电端口连接，第一地点与PCB的第一接地端口连接，第二地点与PCB的第二接地端口连接。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (11)
1.一种天线结构，其特征在于，包括：具有弯折结构的第一谐振枝节和第二谐振枝节；
所述第一谐振枝节上设置有馈电点及第一地点，所述第二谐振枝节上设置有第二地点；所述第一谐振枝节用于谐振天线信号的第一预设频段，所述第二谐振枝节与所述第一谐振枝节耦合，以谐振天线信号的第二预设频段。
2.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述第一谐振枝节的弯折结构具有第一开口，所述第二谐振枝节的弯折结构形成具有第二开口的容纳腔，所述第一谐振枝节安装于所述容纳腔；所述第一开口位于所述第二开口处。
3.根据权利要求2所述的天线结构，其特征在于，所述第一谐振枝节包括：依次首尾相连接的第一辐射部、第二辐射部、第三辐射部及第四辐射部，且所述第一辐射部的首端与所述第四辐射部的尾端形成所述第一开口；其中，所述第一辐射部与所述第三辐射部平行，所述第二辐射部与所述第四辐射部平行。
4.根据权利要求3所述的天线结构，其特征在于，所述第二谐振枝节包括：依次首尾相连接的第一寄生部、第二寄生部及第三寄生部，且所述第一寄生部的首端与所述第三寄生部的尾端形成所述第二开口；所述第一寄生部与所述第三寄生部平行。
5.根据权利要求4所述的天线结构，其特征在于，所述第一寄生部与所述第二辐射部平行，所述第二寄生部与所述第三辐射部平行，所述第三寄生部与所述第四辐射部平行。
6.根据权利要求5所述的天线结构，其特征在于，所述第一寄生部与所述第二辐射部的第一间距、所述第二寄生部与所述第三辐射部的第二间距，以及所述第三寄生部与所述第四辐射部的第三间距相同。
7.根据权利要求1至6任一项所述的天线结构，其特征在于，所述第一预设频段包括Sub6G的N79频段。
8.根据权利要求1至6任一项所述的天线结构，其特征在于，所述第二预设频段包括Sub6G的N77频段和N78频段。
9.根据权利要求1至6任一项所述的天线结构，其特征在于，所述馈电点位于所述第一地点与所述第二地点之间；所述馈电点与所述第一地点的距离为1.5mm-2mm，所述第二地点与所述馈电点的距离为3mm-4mm。
10.一种终端设备，其特征在于，包括中框及权利要求1至9任一项所述的天线结构，所述天线结构安装于所述中框上。
11.根据权利要求10所述的终端设备，其特征在于，还包括PCB，所述天线结构的馈电点与所述PCB的馈电端口连接，所述第一地点与所述PCB的第一接地端口连接，所述第二地点与所述PCB的第二接地端口连接。
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