CN115296033A - 天线系统和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种天线系统和电子设备，其中，天线系统包括：线圈天线，线圈天线上依次设置有第一连接部、第二连接部和第三连接部；第一射频电路，第二连接部通过第一开关组件和第一射频电路连接；第二射频电路，第三连接部通过第二开关组件和第二射频电路的第一端连接，第一连接部和第二射频电路的第二端连接；在第一开关组件导通且第二开关组件断开的情况下，天线系统用于第一频率信号收发；在第二开关组件导通且第一开关组件断开的情况下，天线系统用于近场信号收发；其中，第一频率信号的频率高于近场信号的频率。

Description

天线系统和电子设备

技术领域

本申请属于天线技术领域，具体涉及一种天线系统和一种电子设备。

背景技术

在相关技术中，手机等设备的天线通常采用倒置F型天线(Invertde-FAntenna，简称IFA)、平面倒F型天线(Planar Inverted Antenna，简称PIFA)、单极天线(MonopolAntenna)和环天线(Loop Antenna)，但是这些种类的天线在低频段对净空要求高，对手机主板的空间占用大。

发明内容

本申请旨在提供一种电子设备，解决或改善电子设备的天线对主板占用空间较大的技术问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

第一方面，本申请提供了一种天线系统，包括：

线圈天线，线圈天线上依次设置有第一连接部、第二连接部和第三连接部；

第一射频电路，第二连接部通过第一开关组件和第一射频电路连接；

第二射频电路，第三连接部通过第二开关组件和第二射频电路的第一端连接，第一连接部和第二射频电路的第二端连接；

在第一开关组件导通且第二开关组件断开的情况下，天线系统用于第一频率信号收发；在第二开关组件导通且第一开关组件断开的情况下，天线系统用于近场信号收发；

其中，第一频率信号的频率高于近场信号的频率。

第二方面，本申请提供了一种电子设备，包括：

如第一方面实施例提供的天线系统。

在本申请的实施例中，天线系统包括线圈天线、第一射频电路、第二射频电路、第一开关组件和第二开关组件，线圈天线具有三个连接部，也就是第二连接部、第三连接部和第一连接部，第二连接部和第一射频电路通过第一开关组件电连接，也就是第一开关组件的导通和断开，可以控制线圈天线和第一射频电路之间的导通和断开，第三连接部和第二射频电路的一端通过第二开关组件电连接，第一连接部和第二射频电路的另一端电连接，从而形成回流，也就是第二开关组件的导通和断开，可以控制线圈天线和第二射频电路之间的导通和断开。

在第一开关组件导通，并且，第二开关组件断开的情况下，线圈天线和第一射频电路电连接，和第二射频电路断开，从而第一射频电路处理第一频率信号，使得天线系统能够执行第一频率信号的收发。

在第二开关组件导通，并且，第一开关组件断开的情况下，线圈天线和第二射频电路电连接，和第一射频电路断开，从而第二射频电路处理近场信号信号，使得天线系统能够执行近场信号的收发。

如上，通过第一开关组件和第二开关组件控制线圈天线和不同射频电路电连接，从而实现不同信号的收发，实现一个线圈天线的复用，进而可以减少对电子设备的主板的空间占用，节约空间，便于电子设备的主板上的电器元件的布置。

其中，第一频率信号的频率高于近场信号的频率，第一射频电路为cellular电路，第二射频电路为近场通信电路(Near Field Communication电路，简称NFC电路)。

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示出了本申请一个实施例提供的天线系统的示意图；

图2示出了本申请一个实施例提供的天线系统中线圈天线和保护件的示意图；

图3示出了本申请一个实施例提供的天线系统在500MHz到4000MHz的辐射效率；

图4示出了本申请一个实施例提供的天线系统在600MHz到960MHz的辐射效率；

图5示出了本申请一个实施例提供的电子设备的示意图；

图6示出了本申请一个实施例提供的电子设备的示意图；

图7示出了本申请一个实施例提供的电子设备的示意图。

图1至图7附图标记：

100天线系统，110线圈天线，112第一连接部，114第二连接部，116第三连接部，120第一射频电路，130第二射频电路，140第一开关组件，150第二开关组件，160第一电容，170第二电容，180第一电感，190第二电感，200保护件，210匹配网络电路，220谐波抑制电路，300电子设备，310壳体，320主板支架，330主体，340活动支架。

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，需要理解的是，术语“上”、“内”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。

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。

下面结合图1至图7描述根据本申请实施例的天线系统100和电子设备300。

如图1所示，本申请提供了本申请提供了一种天线系统100，包括：线圈天线110，线圈天线110上依次设置有第一连接部112、第二连接部114和第三连接部116；第一射频电路120，第二连接部114通过第一开关组件140和第一射频电路120连接；第二射频电路130，第三连接部116通过第二开关组件150和第二射频电路130的第一端连接，第一连接部112和第二射频电路130的第二端连接；在第一开关组件140导通且第二开关组件150断开的情况下，天线系统100用于第一频率信号收发；在第二开关组件150导通且第一开关组件140断开的情况下，天线系统100用于近场信号收发；其中，第一频率信号的频率高于近场信号的频率。

在本申请的实施例中，天线系统100包括线圈天线110、第一射频电路120、第二射频电路130、第一开关组件140和第二开关组件150，线圈天线110具有三个连接部，也就是第二连接部114、第三连接部116和第一连接部112，第二连接部114和第一射频电路120通过第一开关组件140电连接，也就是第一开关组件140的导通和断开，可以控制线圈天线110和第一射频电路120之间的导通和断开，第三连接部116和第二射频电路130的一端通过第二开关组件150电连接，第一连接部112和第二射频电路130的另一端电连接，从而形成回流，也就是第二开关组件150的导通和断开，可以控制线圈天线110和第二射频电路130之间的导通和断开。

在第一开关组件140导通，并且，第二开关组件150断开的情况下，线圈天线110和第一射频电路120电连接，和第二射频电路130断开，从而第一射频电路120处理第一频率信号，使得天线系统100能够执行第一频率信号的收发。

在第二开关组件150导通，并且，第一开关组件140断开的情况下，线圈天线110和第二射频电路130电连接，和第一射频电路120断开，从而第二射频电路130处理近场信号，使得天线系统100能够执行近场信号的收发。

如上，通过第一开关组件140和第二开关组件150控制线圈天线110和不同射频电路电连接，从而实现不同信号的收发，实现一个线圈天线110的复用，进而可以减少对电子设备300的主板的空间占用，节约空间，便于电子设备300的主板上的电器元件的布置。

其中，第一频率信号的频率高于近场信号的频率，第一射频电路120为cellular电路，第二射频电路130为近场通信电路(Near Field Communication电路，简称NFC电路)。

第二连接部114、第三连接部116和第一连接部112分别为线圈天线110不同的位置的抽头，第三连接部116和第一连接部112为线圈天线110的两端，也就是第三连接部116和第一连接部112之间是整个线圈天线110，其谐振频率可以是13.56MHz，而第二连接部114设置在线圈天线110的中间位置，也就只有部分线圈天线110参与到第一射频电路120的第一频率信号的收发，具体地，第一频率信号的频率大于等于600MHz，且小于等于1000MHz。

线圈天线110为扁平线圈式低频天线，其具有带宽较宽且厚度低的特点，进而便于第一射频电路120和第二射频电路130共用线圈天线110，其中，线圈天线110整体的谐振频率为13.56MHz，也就是第一连接部112和第三连接部116之间的谐振频率为13.56MHz，从而便于实现近场通信。

其中，线圈天线110的盘绕形状可以是多边形(例如矩形)、椭圆形或圆形等。线圈天线110可以是铁氧体。

线圈天线110的电感量的取值范围大于等于1uH，且小于等于2uH。

如图1所示，作为一种可能的实施方式，天线系统100还包括第一电容160，第一连接部112通过第一电容160接地，第一电容160被配置为阻近场信号，通第一频率信号。

具体地，天线系统100还包括和第一连接部112电连接的第一电容160，并且，第一电容160通过接地板进行接地，第一电容160被配置为阻近场信号，通第一频率信号，进而可以在第一开关组件140导通，且第二开关组件150断开时，作为第一频率信号的接地端，提升第一频率信号的抗干扰性。

并且，在第一开关组件140断开，且第二开关组件150导通时，由于第一电容160阻近场信号，通第一频率信号，因此，近场信号不会通过第一电容160，近场信号可以在线圈天线110和第二射频电路130之间的传输。

也就是，第一电容160为第一频率信号提供接地，第一电容160还保证近场信号的顺利传递。

如图1所示，作为一种可能的实施方式，天线系统100还包括：第二电容170，第一开关组件140的第一端和第二连接部114连接，第一开关组件140的第二端通过第二电容170和第一射频电路120连接，第二电容170被配置为阻近场信号，通第一频率信号。也就是，线圈天线110、第一开关组件140、第二电容170和第一射频电路120依次串联。

具体地，天线系统100还包括设置在第一开关组件140和第一射频电路120之间的第二电容170，第一开关组件140的第一端和第二连接部114电连接，第一开关电路的第二端和第二电容170电连接，第二电容170阻近场信号，通第一频率信号，从而实现滤波，降低第一频率信号被干扰的可能，也就是，在线圈天线110拾取信号后，第一频率信号的可以通过第二电容170，而近场信号不会通过第二电容170，从而使得第一射频电路120和线圈天线110只能进行第一频率信号传递，减小第一射频电路120被干扰的可能性。

如图1所示，作为一种可能的实施方式，天线系统100还包括：第一电感180，第一开关组件140的第二端通过第一电感180接地。也就是，线圈天线110、第一开关组件140、第二电容170和第一射频电路120依次串联，第一电感180连接在第一开关组件140和第二电容170之间。

具体地，天线系统100还包括和第一开关组件140的第二端电连接的第一电感180，第一电感180被配置为阻第一频率信号，通近场信号，第一电感180接地，第一电感180可以和接地板电连接，其中，第一电感180连接在第一开关组件140和第二电容170之间，从而起到滤波作用，将近场信号导入到接地板，放置近场信号对第一频率信号的干扰。

并且，第一电容160和第一电感180形成信号回路。

如图1所示，作为一种可能的实施方式，天线系统100还包括：第二电感190，第二电容170的第一端和第一开关组件140连接，第二电容170的第二端通过第二电感190接地。也就是，线圈天线110、第一开关组件140、第二电容170和第一射频电路120依次串联，第二电感190连接在第一射频电路120和第二电容170之间。

具体地，天线系统100还包括连接在第二电容170和第一射频电路120之间的第二电感190，进而第二电容170的第一端电连接第一开关组件140，第二电容170的第二端电连接第二电感190，第二电感190接地，第二电感190可以和接地板电连接，其中，第二电感190连接在第一射频电路120和第二电容170之间，从而起到滤波作用，将近场信号导入到接地板，放置近场信号对第一频率信号的干扰。

其中，第二电容170的第一端电连接第一电感180，第二电容170的第二端电连接第二电感190，第一电感180和第二电感190接地，从而第一电感180、第二电感190和第二电容170可以更好地进行滤波，进而减少第一频率信号在第一射频电路120和线圈天线110之间传递时受到的干扰。

作为一种可能的实施方式，第一频率信号的频率的取值范围大于等于600MHz，且小于等于1000MHz。

具体地，第一频率信号的频率的取值范围大于等于600MHz，且小于等于1000MHz，其可以是低频的4G或5G信号。例如：5G的n6、n8、n20、n28、n71、n81、n82和n83等频段。

如图3所示，对本申请提供的天线系统100通过在500MHz到4000MHz的频率(Frequency)下进行测试，其中，在低频段600MHz到1000MHz信号中，辐射效率(Radiationefficiency)和总辐射效率(Total radiation efficiency)都具有较优的表现。

进一步地，如图4所示，本申请提供的天线系统100，通过在600MHz到960MHz的频率下进行测试，其中，在低频率700MHz到960MHz信号中，辐射效率(Radiation efficiency)、总辐射效率(Total radiation efficiency)和效率(efficiency)都具有较优的表现，可以满足4G或5G的天线性能要求。

具体地，线圈天线110整体的谐振频率是13.56MHz，远小于600MHz到1000MHz，进而线圈天线110不能整个接入到第一射频电路120中，所以在线圈天线110设置第二连接部114，第二连接部114位于第一连接部112和第三连接部116之间，使第二连接部114的可以在600MHz到1000MHz的频段内工作，从而通过改变接入第一射频电路120中线圈天线110的长度可以改变实现对第一射频电路120的接收信号频段的调节，提升天线系统100的适用频带的带宽。第一连接部112和第二连接部114之间的线圈天线110的长度和工作频率的电磁波的二分之一波长相似。

其中，第二连接部114通过第一电容160实现高频接地，在适当的净空条件下，对线圈天线110长度二分之一波长的4G或5G低频率(600MHz-1000MHz)电磁波拾取效率较高，该频率的电磁波在线圈天线110形成的感应电流，在第二连接部114的端口上形成感应电动势。

如图1和图2所示，作为一种可能的实施方式，天线系统100还包括：保护件200，线圈天线110嵌入保护件200中；其中，L＝C÷(B×f×d)，L表示第一连接部112和第二连接部114之间的线圈天线110的长度，C表示光速，f表示第一连接部112和第二连接部114之间的线圈天线110的工作频率的中心值，d表示保护件200的相对介电常数的平方根，B的取值范围为大于等于1.9，且小于等于2.1。

具体地，电子设备300还包括保护线圈天线110的保护件200，线圈天线110嵌入在保护件200中，可以是在保护件200上蚀刻线圈天线110。其中，保护件200可以是电子设备300的电池盖、电子设备300的主板支架320或电子设备300的活动支架340等，保护件200可以是单一材料或符合材料。

第二连接部114和第一连接部112之间的线圈天线110的长度为L，光速为C，光速为常数，可以取3.0E8m/s，保护件200的相对介电常数的平方根为d，第二连接部114和第一连接部112之间的线圈天线110的工作频率的中心值为f，f的取值范围为大于等于600MHz，且小于等于1000MHz，B为常数，取值为1.9到2.1，B可以等于1.9，或B等于2，或B等于2.1等。进而通过设置线圈天线110上第一连接部112和第二连接部114之间的长度，以确保第一连接部112和第二连接部114之间的线圈天线110的谐振频率符合600MHz到1000MHz。

其中，以f等于700MHz，保护件200的相对介电常数为4，也就是d等于2为例，得到L等于100毫米。

如图1所示，作为一种可能的实施方式，天线系统100还包括：匹配网络电路210，第二射频电路130通过匹配网络电路210和第一连接部112以及第三连接部116连接，匹配网络电路210被配置为阻第一频率信号，通近场信号。

具体地，天线系统100还包括匹配网络电路210，第二射频电路130通过匹配网络电路210和第一连接部112以及第三连接部116电连接，匹配网络电路210被配置为阻第一频率信号，通近场信号，也就是，近场信号可以通过匹配网络电路210在第二射频电路130和线圈天线110之间传递，而第一频率信号不会在第二射频电路130和线圈天线110之间传递，从而降低近场信号被干扰。

如图1所示，作为一种可能的实施方式，天线系统100还包括：谐波抑制电路220，匹配网络电路210通过谐波抑制电路220和第二射频电路130电连接，谐波抑制电路220能够降低传输线上第一频率信号的谐波能量，进而第二射频电路130产生的近场信号，可以通过谐波抑制电路220和匹配网络电路210进入线圈天线110，产生时变磁场，实现与射频集成电路(Reagent Free Ion Chromatograph，简称RFIC)的通信。

以上，通过第一电容160、第二电容170、第一电感180、第二电感190、滤波网络电路和谐波抑制电路220实现了近场信号和第一频率信号的辐射和拾取，实现近场信号和第一频率信号的分离，减少近场信号和第一频率信号的干扰。

如图5至图7所示，本申请提供了本申请提供了一种电子设备300，包括：如上述第一方面提供的天线系统100。

本申请提供的电子设备300，因包括如上述第一方面提供的天线系统100，因此，具有如上述第一方面提供的天线系统100的全部有益效果，在此不再一一陈述。

如图5至图7所示，作为一种可能的实施方式，电子设备300还包括：壳体310，壳体310，线圈天线110设于壳体310。

具体地，线圈天线110设置在壳体310上，减少线圈天线110对电子设备300主板的空间占用，便于电子设备300中电子部件的布局。

其中，如图5所示，天线系统100中的线圈天线110嵌入壳体310中，其中，壳体310包括框体和电池盖，线圈天线110设置在电池盖中。

如图6所示，电子设备300还包括主板支架320，天线系统100中的线圈天线110设置在主板支架320，其中，电子设备300包括壳体310和主板支架320，主板支架320位于壳体310内，线圈天线110设置在主板支架320中。

如图7所示，壳体310包括主体330和活动支架340，活动支架340可活动地设置在主体330上，例如活动支架340可转动地设置在主体330上，或活动支架340采用折叠的方式设置在主体330上，由于金属体影响远场的辐射效率，而电子设备300通常具有金属体，为降低金属体对线圈天线110的影响，将线圈天线110设置在活动支架340上，通过展开活动支架340，可以增加线圈天线110和主体330之间的距离，具体地，可以使线圈天线110距离金属体的距离达到4毫米以上，从而提升远场辐射效率。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、或“具体实施例”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 (10)

1.一种天线系统，其特征在于，包括：

线圈天线，所述线圈天线上依次设置有第一连接部、第二连接部和第三连接部；

第一射频电路，所述第二连接部通过第一开关组件和所述第一射频电路连接；

第二射频电路，所述第三连接部通过第二开关组件和所述第二射频电路的第一端连接，所述第一连接部和所述第二射频电路的第二端连接；

在所述第一开关组件导通且所述第二开关组件断开的情况下，所述天线系统用于第一频率信号收发；在所述第二开关组件导通且所述第一开关组件断开的情况下，所述天线系统用于近场信号收发；

其中，所述第一频率信号的频率高于所述近场信号的频率。

2.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，还包括：

第一电容，所述第一连接部通过所述第一电容接地，所述第一电容被配置为阻所述近场信号，通所述第一频率信号。

3.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，还包括：

第二电容，所述第一开关组件的第一端和所述第二连接部连接，所述第一开关组件的第二端通过所述第二电容和所述第一射频电路连接，所述第二电容被配置为阻所述近场信号，通所述第一频率信号。

4.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，还包括：

第一电感，所述第一开关组件的第二端通过所述第一电感接地。

5.根据权利要求3所述的天线系统，其特征在于，还包括：

第二电感，所述第二电容的第一端和所述第一开关组件连接，所述第二电容的第二端通过所述第二电感接地。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的天线系统，其特征在于，

所述第一频率信号的频率的取值范围大于等于600MHz，且小于等于1000MHz。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的天线系统，其特征在于，还包括：

保护件，所述线圈天线嵌入所述保护件中；

其中，L＝C÷(B×f×d)，L表示所述第一连接部和所述第二连接部之间的所述线圈天线的长度，C表示光速，f表示所述第一连接部和所述第二连接部之间的所述线圈天线的工作频率的中心值，d表示所述保护件的相对介电常数的平方根，B的取值范围为大于等于1.9，且小于等于2.1。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的天线系统，其特征在于，还包括：

匹配网络电路，所述第二射频电路通过所述匹配网络电路和所述第一连接部以及所述第三连接部连接，所述匹配网络电路被配置为阻所述第一频率信号，通所述近场信号。

9.一种电子设备，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所述的电子设备，其特征在于，还包括：

壳体，所述线圈天线设于所述壳体。

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