CN115528418B - 天线单元和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例公开了一种天线单元和电子设备，该天线单元包括：第一天线单元和第二天线单元，该第一天线单元包括：第一馈电点、层叠设置的第一枝节和第二枝节，以及连接该第一枝节和该第二枝节端部的第三枝节，还包括远离该第一枝节和该第二枝节的第四枝节，该第四枝节通过该第一馈电点与该第三枝节连接，该第一馈电点激励的电流沿第一方向在该第四枝节、该第一枝节和该第二枝节上传导；该第二天线单元包括：该第一枝节、该第二枝节、该第三枝节和第二馈电点，该第二馈电点连接该第一枝节的第一连接点和该第二枝节的第二连接点，该第二馈电点激励的电流在该第三枝节上的传导方向为第二方向，由此，该天线单元用于小型化设备中，更节省空间。

Description

天线单元和电子设备
技术领域
本申请实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种天线单元和电子设备。
背景技术
随着移动通信技术的成熟，无线通信的电子设备已经普及，电子设备包括手机、电脑，以及无线耳机、智能眼镜、智能手表和智能手环等穿戴设备。
市面上电子设备大多只有单天线结构，会存在不同程度的卡顿问题，影响用户体验。
为了解决这一问题，可以设计方向图互补的天线单元，通过动态切换的方式来提升穿戴产品的抗干扰能力，改善用户体验。
然而，随着电子产品的不断的小型化，且内部器件也越来越多，各种金属件会占据天线单元的辐射空间，在内部空间有限的情况下，在穿戴产品内布局天线单元的难度较大。
发明内容
本申请实施例提供一种天线单元和电子设备，解决了在电子设备内布局天线单元困难的问题。
为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：
第一方面，提供一种天线单元，包括：第一天线单元和第二天线单元，该第一天线单元包括：第一馈电点、层叠设置的第一枝节和第二枝节，以及连接该第一枝节和该第二枝节端部的第三枝节，还包括远离该第一枝节和该第二枝节的第四枝节，该第四枝节通过该第一馈电点与该第三枝节连接，该第一馈电点激励的电流沿第一方向在该第四枝节、该第一枝节和该第二枝节上传导；该第二天线单元包括：该第一枝节、该第二枝节、该第三枝节和第二馈电点，该第二馈电点连接该第一枝节的第一连接点和该第二枝节的第二连接点，其中，该第一枝节的第一连接点位于该第一枝节的两端之间，该第二枝节的第二连接点位于该第二枝节的两端之间，该第二馈电点激励的电流在该第一枝节和该第二枝节上的传导方向相反，在该第三枝节上的传导方向为第二方向。由此，该天线单元例如可以等效为两个天线单元的叠加，同时，第一天线单元和第二天线单元共用第一枝节、第二枝节和第三枝节，可以用于小型化设备中，更节省空间。
一种可选的实现方式中，该第一方向与该第二方向正交。由此，第一天线单元和第二天线单元上的电流传导方向正交，使得第一天线单元和第二天线单元的极化方向正交，第一天线单元和第二天线单元方向图互补，可以通过动态切换的方式来提升穿戴产品的抗干扰能力，改善用户体验。
一种可选的实现方式中，该第一枝节与该第二枝节的长度比大于等于0.7且小于等于1.3。由此，第一枝节和第二枝节尺寸更灵活。
第二方面，提供一种电子设备，包括：射频模块，以及上所述的天线单元，所述射频模块和所述天线单元电连接。
一种可选的实现方式中，该电子设备为无线耳机，所述无线耳机包括壳体，所述壳体包括：耳杆和与该耳杆连接的耳杆；该耳杆中具有层叠设置的：导体层、第一印制电路板PCB，该导体层作为该第一枝节，该第一印制电路板PCB作为该第二枝节。由此，无线耳机内设置上述天线单元，可充分利用耳机内部结构件，使得天线单元复用耳机内部的结构，不再需要增加额外的天线单元部分，节省成本，还避免了耳机空间小对天线单元性能的影响，提高天线单元辐射性能。
一种可选的实现方式中，该耳杆中还设有与该第一印制电路板PCB连接的延伸枝节，该第一馈电点设置在该第一印制电路板PCB和该延伸枝节之间，该延伸枝节作为该第四枝节。由此，天线单元复用延伸枝节，不再需要增加额外的天线单元部分，节省成本。
一种可选的实现方式中，该导体层为滑动传感器。由此，天线单元复用滑动传感器，不再需要增加额外的天线单元部分，节省成本。
一种可选的实现方式中，该导体层为支架天线单元。由此，可以复用支架天线单元，不再需要增加额外的天线单元部分，节省成本。
一种可选的实现方式中，该延伸枝节沿第一方向的尺寸小于1/4λ1，其中，λ1为第一天线单元工作频率对应的波长。由此，可以提高天线单元辐射性能。
一种可选的实现方式中，该导体层通过板对板连接器BTB与该第一印制电路板PCB连接，该第一馈电点靠近该板对板连接器BTB设置，该板对板连接器BTB作为该第三枝节。由此，可以复用板对板连接器BTB，不再需要增加额外的天线单元部分，节省成本。
一种可选的实现方式中，该导体层通过第一弹片与该第一印制电路板PCB连接，该第二馈电点位于该第一印制电路板PCB上，且该第二馈电点与该第一弹片电连接。由此，可以复用第一弹片，不再需要增加额外的天线单元部分，节省成本。
一种可选的实现方式中，该电子设备为手表，所述手表包括壳体，所述壳体包括底盖和围壁，该底盖形成于该围壁的底部端口，该围壁顶部端口形成有显示模组；该围壁、该显示模组和该底盖围成的空间内具有层叠设置的第二印制电路板PCB和导电板，该导电板作为该第一枝节，该第二印制电路板PCB作为该第二枝节。由此，手表内设置上述天线单元，可充分利用手表内部结构件，使得天线单元复用手表内部的结构，不再需要增加额外的天线单元部分，节省成本，还避免了手表空间小对天线单元性能的影响，提高天线单元辐射性能。
一种可选的实现方式中，该围壁采用绝缘材质，该围壁上开设有缝隙，该缝隙中填充有导电材料，该导电材料作为该第四枝节，该第一馈电点设置在该第二印制电路板PCB和该导电材料之间。由此，通过在围壁上设置导电材料作为天线单元的导电枝节，更节省手表内部空间。
一种可选的实现方式中，该导电板为设置在显示模组上的金属层。由此，可以复用显示模组上的金属层，不再需要增加额外的天线单元部分，节省成本。
一种可选的实现方式中，该导电板为设置在显示模组和该第二印制电路板PCB之间的金属隔板。由此，可以复用金属隔板，不再需要增加额外的天线单元部分，节省成本。
一种可选的实现方式中，该第二印制电路板PCB通过第二弹片和该导电板连接，该第二弹片靠近该第一馈电点设置，该第二弹片作为该第三枝节。由此，可以复用第二弹片，不再需要增加额外的天线单元部分，节省成本。
一种可选的实现方式中，该第二印制电路板PCB通过第三弹片和该导电板连接，该第二馈电点位于该第二印制电路板PCB上，且第二馈电点和该第三弹片电连接。由此，可以复用第三弹片，不再需要增加额外的天线单元部分，节省成本。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图；
图2a为本申请实施例提供的一种天线单元的结构示意图；
图2b为图2a中天线单元的拆解结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种第一天线单元的电流分布示意图；
图4为本申请实施例提供的另一种第一天线单元的电流分布示意图；
图5为本申请实施例提供的一种第二天线单元的电流分布示意图；
图6为本申请实施例提供的另一种第二天线单元的电流分布示意图；
图7为本申请实施例提供的一种无线耳机的结构示意图；
图7a为本申请实施例提供的无线耳机的拆解结构示意图；
图7b为本申请实施例提供的无线耳机的简化结构示意图；
图7c为本申请实施例提供的无线耳机中第一PCB的结构示意图；
图7d为本申请实施例提供的无线耳机中双天线结构的简化结构示意图；
图8为本申请实施例提供的无线耳机中第一天线单元的电流分布示意图；
图9为本申请实施例提供的无线耳机中第一天线单元的方向图；
图10为本申请实施例提供的无线耳机中第二天线单元的电流分布示意图；
图11为本申请实施例提供的无线耳机中第二天线单元的方向图；
图12为在佩戴状态下的无线耳机中天线单元的方向图；
图13为在佩戴状态下的无线耳机中天线单元的S参数曲线图；
图14为在佩戴状态下的无线耳机中天线单元的辐射效率和系统效率曲线图；
图15为本申请实施例提供的一种手表的结构示意图；
图16为图15中手表的俯视图；
图17为图15的A-A剖视图；
图18为图15中手表的另一种简化结构示意图；
图19为在佩戴状态下的手表中的天线单元的方向图；
图20为在佩戴状态下的手表中的天线单元的s参数曲线图；
图21为在佩戴状态下的手表中的天线单元的辐射效率和系统效率曲线图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。
以下，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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”等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，本申请中，“上”、“下”、“左”、“右”等方位术语是相对于附图中的部件示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。
以下，对本申请实施例可能出现的术语进行解释：
天线单元的极化，是指天线单元辐射时形成的电场强度方向。当电场强度方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波；当电场强度方向平行于地面时，此电波就称为水平极化波。
双极化天线单元，一般分为垂直与水平极化和±45°极化两种方式。双极化天线单元组合了两副极化方向相互正交的天线单元，并同时工作在收发双工模式下。
天线单元口径：在天线单元理论中，口径(或者有效面积)是表示天线单元接收无线电波功率的效率的参数。口径被定义为垂直于入射无线电波方向，并且有效截获入射无线电波能量的面积。
天线单元方向图：也称辐射方向图。是指在离天线单元一定距离处，天线单元辐射场的相对场强(归一化模值)随方向变化的图形，通常采用通过天线单元最大辐射方向上的两个相互垂直的平面方向图来表示。
天线单元方向图通常都有多个辐射波束。其中辐射强度最大的辐射波束称为主瓣，其余的辐射波束称为副瓣或旁瓣。在副瓣中，与主瓣相反方向上的副瓣也叫后瓣。
天线单元方向性系数：天线单元在最大辐射方向上远区某点的功率密度与辐射功率相同的无方向性天线单元在同一点的功率密度之比，表示为D。
天线单元回波损耗：可以理解为经过天线单元电路反射回天线单元端口的信号功率与天线单元端口发射功率的比值。反射回来的信号越小，说明通过天线单元向空间辐射出去的信号越大，天线单元的辐射效率越大。反射回来的信号越大，说明通过天线单元向空间辐射出去的信号越小，天线单元的辐射效率越小。
天线单元回波损耗可以用S11参数来表示，S11参数通常为负数。S11参数越小，表示天线单元回波损耗越小，天线单元的辐射效率越大；S11参数越大，表示天线单元回波损耗越大，天线单元的辐射效率越小。
天线单元隔离度：是指一个天线单元发射的信号与另一个天线单元所接收的信号功率的比值。可以用S21、S12参数表示。
天线单元系统效率：指天线单元向空间辐射出去的功率(即有效地转换电磁波部分的功率)和天线单元的输入功率之比。
天线单元辐射效率：指天线单元向空间辐射出去的功率(即有效地转换电磁波部分的功率)和输入到天线单元的有功功率之比。其中，输入到天线单元的有功功率＝天线单元的输入功率-天线单元损耗；天线单元损耗主要包括金属的欧姆损耗和/或介质损耗。
首先请参见图1，图1是本申请实施例提供的一种电子设备01的结构示意图。
本申请实施例提供一种电子设备，所述电子设备包括但不限于手机、电脑或可穿戴设备等具有无线通讯功能的电子产品。其中，电子设备01包括天线单元001、设备主体02和射频模块03。
天线单元001和射频模块03均装配于设备主体02上。射频模块03与天线单元001电连接，用以通过馈电点向天线单元001收发电磁信号。天线单元001根据接收的电磁信号辐射电磁波或根据接收的电磁波向射频模块03发送电磁信号，从而实现无线信号的收发。其中，射频模块(Radio Frequency module，AF module)04为收发器(transmitter and/orreceiver，T/R)等可以发射和/或接收射频信号的电路。
本申请实施例对上述电子设备01的具体形式不做特殊限制。在一些实施例中，所述电子设备可以为穿戴产品。为了方便理解本申请实施例提供的穿戴产品，首先说明一下其应用的场景，该穿戴产品可以是无线耳机、手表(包括但不限于智能手表和智能手环)和智能眼镜等。穿戴产品中通常只设置有单天线单元，在将穿戴产品佩戴于人体时，穿戴产品的天线单元发出的信号容易被人体损耗掉，导致该穿戴产品其与其他设备的通信质量差。
为了解决这一问题，可以设计方向图互补的天线单元，通过动态切换的方式来提升耳机的抗干扰能力，改善用户体验。
然而，电子设备在不断的小型化且内部金属件也越来越多，各种传感器会占据天线单元的辐射空间，在内部空间有限的情况下，在电子设备内布局多天线单元的难度较大。
为此，本申请实施例提供一种改进的天线单元，所述天线单元可以实现方向图互补。具体的，可以通过开关等方式进行方向图的切换，提高电子设备的抗干扰能力。
如图2a所示，该天线单元001包括：第一枝节101、第二枝节102、第三枝节103、第四枝节104、第一馈电点201和第二馈电点202。
所述第一枝节101和所述第二枝节102层叠设置，且所述第一枝节101和所述第二枝节102之间设有间隙，第一枝节101通过所述第三枝节103和所述第二枝节102电连接(例如电容耦合连接、物理上直接连接或者两者之间的组合)。应理解，本申请实施例所述的“第一枝节101和所述第二枝节102层叠设置”可以包括“第一枝节101和所述第二枝节102平行设置”，其中所述“平行设置”是理想状态，实际中第一枝节101和所述第二枝节102可能存在一定的角度或者误差，所述角度或误差在容忍范围内的设置方式均属于本申请实施例所述的“平行设置”。
其中，所述第一枝节101和所述第二枝节102分别包括相对的第一端和第二端，所述第一枝节101右侧的一端作为第一枝节101的第一端，所述第二枝节102右侧的一端作为第二枝节102的第一端。需要说明的是，“左”、“右”是相对于图2a中的部件示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。
所述第三枝节103包括相对的第一端和第二端，所述第三枝节103的第一端与所述第一枝节101的第一端连接，所述第三枝节103的第二端和所述第二枝节102的第一端连接。
所述第四枝节104包括相对的第一端和第二端，所述第四枝节104的第一端靠近所述第三枝节103，所述第四枝节104的第二端远离所述第三枝节103。
在一些实施例中，如图2b所示，所述第四枝节104位于所述第一枝节101和所述第二枝节102之间的平面，所述第一馈电点201位于所述第四枝节104的第一端和所述第三枝节103的第三端之间。
其中，所述第三枝节103的第三端位于所述第三枝节103的第一端和第三枝节103的第二端之间。
在另一些实施例中，如图3所示，所述第一馈电点201和所述第二枝节102位于同一平面，所述第一馈电点201位于所述第四枝节104的第一端和所述第一枝节101的第一端之间。
第二馈电点202一端与所述第一枝节101连接，另一端与所述第二枝节102连接。
在另一些实施例中，所述第一馈电点201和所述第一枝节101位于同一平面。(图中未示出)。
需要说明的是，本申请实施例对该第一馈电点201的具体位置不做限制，第一馈电点201可以设置在所述第一枝节101和所述第二枝节102之间的任意平面，本领域技术人员可以根据需要选择合适的位置，这些均属于本申请的保护范围。
如图2b所示，该天线单元001可以等效为第一天线单元002和第二天线单元003的叠加。
其中，所述第一天线单元002包括：第一枝节101、第二枝节102、第三枝节103、第四枝节104和第一馈电点201。
其中，如图3所示，第一馈电点201激励起的电流可以分为三路：其中一路传导至第四枝节104，一路通过所述第三枝节103传导至第一枝节101，另一路通过所述第三枝节103传导至所述第二枝节102。
或者，如图4所示，第一馈电点201激励起的电流可以分为三路：其中一路传导至第四枝节104，一路通过所述第三枝节103传导至第一枝节101，另一路传导至所述第二枝节102。
其中，如图3、图4所示，在第一天线单元002中，第一馈电点201激励起的电流在第一枝节101、第二枝节102和第四枝节104上的主电流方向相同，其中，第一枝节101和第二枝节102上的电流分布相同，可以相当于水平偶极子天线单元的一个枝节，第四枝节104相当于水平偶极子天线单元的另一个枝节，第一馈电点201位于两个枝节之间，如图4所示，第一天线单元002上的电流与水平极化偶极子天线单元上的电流等效，第一天线单元002整体可以等效为一个水平极化偶极子天线单元。
本申请实施例对所述第一枝节101与所述第二枝节102的尺寸不做限制，在一些实施例中，第一枝节101与所述第二枝节102长度比大于等于0.7且小于等于1.3。
其中，在一些实施例中，第一枝节101、第二枝节102和第三枝节103的电长度例如均为1/4λ1，其中，λ1为第一天线单元工作频率对应的波长。
接着参考图2b，所述第二天线单元003包括：所述第一枝节101、所述第二枝节102、所述第三枝节103、和第二馈电点202。
在一些实施例中，所述第一枝节101还通过所述第二馈电点202与所述第二枝节102连接。所述第一枝节101包括第一连接点，所述第二枝节102包括第二连接点，所述第一连接点位于所述第一枝节101的第一端和所述第一枝节101的第二端之间，所述第二连接点位于所述第二枝节102的第一端和所述第二枝节102的第二端之间，其中，所述第一连接点和所述第二连接点沿Z方向相对设置。第二馈电点202一端与所述第一连接点连接，另一端与所述第二连接点连接。
在另一些实施例中，可以在第一连接点和第二连接点之间设置金属弹片，第二馈电点202可以设置在第一枝节101或第二枝节102上，并和金属弹片电连接。
如图5、图6所示，第二馈电点202激励起的电流可以分为两路，一路向第二枝节102传导，另一路向第一枝节101传导。
在第二天线单元003中，第二馈电点202激励起的电流分布在第三枝节103，以及上下平行的第一枝节101和第二枝节102上，其中，第一枝节101和第二枝节102距离较近，且第一枝节101和第二枝节102上的电流幅值相等、方向相反，在远场相互抵消，不形成有效辐射，有效辐射的电流为连接上下两臂之间的第三枝节103，该第三枝节103可以作为辐射臂辐射电磁波，第二馈电点202激励起的电流在第三枝节103上的传导方向作为第二方向。
由于第一枝节101和第二枝节102之间的缝隙高度较小，在末端(第一枝节101和第二枝节102左侧开口处)形成垂直的大电场。
如图6所示，第二天线单元003上的主电流方向和垂直极化的偶极子天线单元上的电流等效，第二天线单元003可以等效为一个垂直极化的偶极子天线单元。
其中，该天线单元例如可以等效为两个天线单元(第一天线单元002和第二天线单元003)的叠加，第一天线单元002和第二天线单元003上的电流传导方向正交，使得第一天线单元002和第二天线单元003的极化方向正交。在第一天线单元002中，平行的上下两臂之间电势基本相等，不会形成电势差，因此垂直极化天线单元的馈电点在两臂之间任意放置均可以实现较好的隔离度。
本申请实施例提供的天线单元，第一天线单元和第二天线单元共用第一枝节、第二枝节和第三枝节，可以用于小型化设备中，更节省空间。
其中，以穿戴产品为无线耳机为例，可以在无线耳机上设置该天线单元。其中，该无线耳机可以是真无线立体声(True Wireless Stereo，TWS)耳机。
本申请实施例对无线耳机的具体结构不做限制。在一些实施例中，如图7所示，无线耳机10的壳体包括耳包110和与耳包110连接的耳杆120，图7中只显示了耳机部分结构，且隐藏了部分耳机内部的传感器等电子器件。
需要说明的是，壳体的材料包括但不限于塑料、碳纤维和陶瓷等介电材料中的一种或者其中任意几种的组合。
耳包110可以具有细长的延伸结构，耳包110的设置用于方便无线耳机10与耳部固定，例如，将耳包110卡在用户的耳部，同时，方便用户抓取耳包110，以方便拿取无线耳机10，耳包110除了是图7中所示的直条型结构，还可以具有折弯结构，折弯结构可以是用来卡住耳廓。
在一个具体的实施例中，图7示出了无线耳机的结构示意图，图7a示出了无线耳机的拆解结构示意图，图7b示出了无线耳机的主视图。其中，图7、图7a、图7b仅仅表示耳杆120及其中各部件的相对位置关系，不表示无线耳机10中各部件的真实结构。
如图7、图7a、图7b所示，在耳杆120中，包括层叠设置的滑动传感器121和第一印制电路板(Printed Circuit Boards，PCB)122。
第一PCB122下方安装有耳机内部其他结构件，其他结构件通过主柔性电路板(Flexible Printed Circuit Board，FPC)的第一板对板连接器(Board To Boardconnector，BTB)1232与第一PCB连122接。
滑动传感器121分别通过第一弹片1231、第二BTB1233与第一PCB122连接。
其中，滑动传感器121的尺寸和第一PCB122的尺寸接近。如图7所示，滑动传感器121的尺寸小于第一PCB122的尺寸，其中，滑动传感器121通过第一弹片1231和第一PCB122连接，第一PCB122通过第一BTB1232和耳包110连接，且滑动传感器121还通过第二BTB1233和第一PCB122连接。
本申请实施例对第一PCB122的具体结构不做限制。其中，该第一PCB122包括：PCB本体1221，以及与PCB本体1221连接的延伸枝节1222。
在一些实施例中，如图7a所示，可以在第一PCB122上开设第一缝隙1220，该第一缝隙1220将第一PCB122分割成两部分：PCB本体1221，以及与PCB本体1221连接的延伸枝节1222。
在另一些实施例中，如图7a、图7c所示，可以将第一PCB122整体作为PCB本体1221，可以在第一PCB122边缘连接延伸枝节1222。
本申请实施例对延伸枝节1222的结构不做限制。在一些实施例中，如图7、图7a所示，该延伸枝节1222为J形结构，其中，所述J形结构的“丨”边平行于PCB本体1221的右边沿，该J形结构的“-”边平行于PCB本体1221的下边沿。
在另一些实施例中，该延伸枝节1222还可以采用L形结构，所述L形结构的“丨”边平行于PCB本体1221的右边沿，该L形结构的“-”边可以向远离PCB本体1221的方向延伸。
无线耳机中的天线单元包括：滑动传感器121、PCB本体1221，与PCB本体1221连接的延伸枝节1222、弹片1231、第二BTB1233、第一馈电点201和第二馈电点202。
其中，该PCB本体1221可以作为该天线单元的第二枝节。
该延伸枝节1222可以作为该天线单元的第四枝节104。
本申请实施例对所述延伸枝节1222和所述PCB本体1221之间的第一缝隙1220的宽度不做限制。
其中，在一些实施例中，该滑动传感器121可以作为该天线单元的第一枝节。
在另一些实施例中，第一枝节101还可以是除滑动传感器之外的其他金属层。
在其他的实施例中，第一枝节101也可以是形成在PCB上方的支架天线单元。其中，该支架天线单元可以通过激光直接成型技术(Laser Direct Structuring，LDS)成型。
PCB本体1221可以作为该天线单元的第二枝节。
该第二BTB1233可以作为该天线单元的第三枝节。
该延伸枝节1222可以作为该天线单元的第四枝节。
第一馈电点201设置在PCB本体1221和延伸枝节1222之间，且第一馈电点201靠近该第二BTB1233设置。
第一馈电点201可以在第一PCB122的右下角沿着对角线的方向从PCB本体1221向延伸枝节1222馈电。
本申请实施例对第二馈电点202的位置不做限制，第二馈电点202可以设置在PCB本体1221的任意位置，第二馈电点202可以通过第一弹片1231垂直向上馈向滑动传感器121。
其中，PCB本体1221与第一弹片1231连接的位置具有缺口，该缺口可以作为该天线单元的净空区域。
需要说明的是，在一些实施例中天线单元中的第二枝节和第四枝节可以采用如上所述的结构，在另一些实施例中，天线单元中的第二枝节和第三枝节也可以通过LDS工艺成型或直接利用耳机内部的其他结构件。
如图7、图7a、图7b、图7c、图7d、图8所示，第一天线单元002包括：滑动传感器121、PCB本体1221、延伸枝节1222、第二BTB1233和第一馈电点201。
其中，滑动传感器121可以作为第一天线单元的第一枝节。
PCB本体1221可以作为第一天线单元的第二枝节。
第二BTB1233可以作为第一天线单元的第三枝节。
延伸枝节1222可以作为第一天线单元的第四枝节。
第一馈电点201例如靠近该第二BTB1233与第一PCB122的连接点设置。
第一馈电点201在第一PCB122的一个角上沿着对角线的方向从PCB本体1221向延伸枝节1222馈电。
其中，第一馈电点201激励起的电流分为三路：其中一路传导至第四枝节(延伸枝节1222)，一路传导至第二枝节(PCB本体1221)，另一路通过第三枝节(第二BTB1233)传导至第一枝节(滑动传感器121)。
图8为第一天线单元的电流分布图。如图8所示，第一天线单元的电流主要分布在第一馈电点201周围的第一PCB122和滑动传感器121上，沿着第一PCB122四周的电流和沿着滑动传感器121四周的电流幅值相等，方向相反，在远场相互抵消，不形成有效辐射。第一天线单元的电流传导方向(也即第一方向)主要是沿着第一PCB122的对角线方向，形成水平电流。由此，第一天线单元为水平极化天线单元，第一天线单元可以产生水平电流。
本申请实施例对该延伸枝节1222的尺寸和形状不做限制。其中，该延伸枝节1222的宽度(也即该延伸枝节1222沿沿着第一PCB122的对角线方向的尺寸)应满足：小于1/4λ1。
其中，λ1为天线单元中第一天线单元工作频率对应的波长。
本申请实施例对该第一馈电点201和第二BTB1233之间的距离不做限制。在一些实施例中，第一馈电点201和第二BTB1233之间的距离小于1/25λ1。
在一些具体的实施例中，第一馈电点201和第二BTB1233之间的距离小于5mm。图9为第一天线单元的方向图，如图9所示，第一天线单元的方向图为水平电流方向图。
如图7、图7d所示，第二天线单元003包括：滑动传感器121、PCB本体1221、第二BTB1233、第二馈电点202。
其中，滑动传感器可以作为第二天线单元003的第一枝节。
PCB本体1221可以作为该第二天线单元003的第二枝节。
第二BTB1233可以作为第二天线单元003的第三枝节。
第二馈电点202可以从第一PCB122通过第一弹片1231垂直向上馈向滑动传感器121。激励起的电流可以分为两路，一路沿PCB本体1221传导，另一路沿第一弹片1231向滑动传感器121传导。
图10为无线耳机中第二天线单元的电流分布图。如图10所示，第二天线单元的第一弹片1231由第一PCB122馈向滑动传感器121，由于第一PCB122和滑动传感器121之间的间隙高度较小，沿着第一PCB122上表面的电流和沿着滑动传感器121上表面的电流幅值相等，方向相反，在远场相互抵消，不形成有效辐射。垂直电流主要分布在第一弹片1231和第二BTB1233上，二者均为垂直的电流分布，第一弹片1231和第二BTB1233可以作为辐射臂辐射电磁波，在末端形成垂直的大电场。
由此，第二天线单元003为垂直极化天线单元，第二天线单元003可以产生垂直电流。
图11为无线耳机中第二天线单元的方向图。如图11所示，第二天线单元003的方向图为垂直电流的方向图。
本申请实施例提供的无线耳机，天线单元设计简单，可充分利用耳机内部结构件，使得天线单元复用滑动传感器，不再需要增加额外的天线单元部分，节省成本，还避免了耳机空间小和金属器件对天线单元性能的影响，提高天线单元辐射性能。
需要说明的是，耳机内部其他组件上的微弱电流分布也会使得零点角度产生略微偏移，该偏移不影响方向图的主朝向。
图12为在佩戴状态下的无线耳机中天线单元的方向图。图13为在佩戴状态下的无线耳机中天线单元的S参数曲线图。图14为在佩戴状态下的无线耳机中天线单元的辐射效率和系统效率曲线。
其中，第一PCB122尺寸为15.6mm*15.6mm，滑动传感器尺寸121为13.6mm*13.6mm，滑动传感器121设置在第一PCB122上方，滑动传感器121距离第一PCB122的高度为1mm。
参见图12，沿方向图的半径方向上轴的单位为dBi。
其中，可以通过开关控制天线单元的工作状态。曲线①示出了第一天线单元的方向图，曲线②示出了第二天线单元的方向图。
如图12中的曲线①、曲线②所示，其中，第一天线单元和第二天线单元在2.44Ghz发生谐振时，第一天线单元的等效口径小，自由空间下方向图零点朝人头，头模降幅小，损耗小，带宽较窄。第二天线单元的等效口径大，方向图零点不朝人头，头模降幅大，损耗大，带宽较宽。
通过开关对天线单元的选择，无线耳机的方向图在水平面出现了明显的变化，通过切换第一天线单元和第二天线单元的工作状态，可以实现方向图的互补和零点的互补。
需要说明的是，天线单元的辐射能力在空间中的分布可以通过方向图(或称为增益方向图)标识。例如，图12示出了一种天线单元的方向图的示意。如图12所示，天线单元在不同角度的增益是不同的，有些角度增益较大，有些角度增益较小。增益越大，天线单元在该角度的辐射(如发射或者接收)能力就越强。对应的，增益越小，天线单元在该角度的辐射能力越弱。在本申请中，可以将增益远小于最大增益的角度称为“方向图零点”。
头模降幅是指耳机佩戴和未佩戴状态下，天线单元的效率差值。
本申请实施例提供的无线耳机，采用上述天线单元，在紧凑的电磁环境中实现了方向图互补，提高人头异侧零点增益。在干扰场景下，还可以提高信噪比，改善耳机的抗干扰能力。
参见图13，其中，纵坐标表示S参数，单位为dB，横坐标表示频率，单位为GHz。
S11所指的曲线为第一天线单元的回波损耗仿真曲线。如图13中的S11曲线所示，在2.4GHz发生谐振时的S11参数较小，第一天线单元的回波损耗较小。
S22所指的曲线为第二天线单元的的回波损耗仿真曲线。如图13中的S22曲线所示，在2.4GHz发生谐振时的S22参数较小，第一天线单元的回波损耗较小。
S12和S21为第一天线单元和第二天线单元的隔离度曲线。如图13中的S12和S21曲线所示，第一天线单元和第二天线单元在2.4GHz的隔离度优于-10dB。
参见图14，其中，纵坐标表示效率且单位为dB，横坐标表示频率且单位为GHz。
曲线①表示第一天线单元系统效率曲线，曲线②表示第一天线单元的辐射效率曲线。如图14中的曲线①所示，第一天线单元在工作频带内的系统效率较大。如图14中的曲线②所示，第一天线单元在工作频带内的辐射效率较大。
曲线③表示第二天线单元的系统效率曲线，图④表示出了第二天线单元的辐射效率曲线。通过图14可以看出，双天线单元在带内均有较好的效率。如图14中的曲线③所示，第二天线单元在工作频带内的系统效率较大。如图14中的曲线④所示，第二天线单元在工作频带内的辐射效率较大。
本实施例可以充分利用耳机内部结构件来构成双天线单元，不需要额外的增加天线单元枝节来进行辐射，且隔离度较好，方向图互补。
此外，无线耳机10可以通过无线链路与外部无线设备进行无线通信，外部无线设备可以是用于与该无线耳机10成对配置的另一个无线耳机，也可以是智能手表、智能眼镜、智能手环或者手机等；无线链路可以是蜂窝电话链路、近场通信(NFC，Near-FieldCommunication)链路、链路、链路、毫米波通信链路、ZigBee链路、NB-IoT链路或其他无线通信链路等。
无线耳机10还包括控制单元，控制单元包括但不限于处理电路和存储电路，
其中，处理电路可以包括多个处理器(如微控制器、数字信号处理器、基带处理器和基带处理器等)和存储电路(易失性存储器和非易失性存储器)等。控制单元可以实现包括蜂窝电话协议、协议、协议等在内的无线通信协议，以使无线耳机10能够实现与外部无线设备的无线通信。无线耳机10还包括输入输出部件，输入输出部件如用于向用户耳部发声的扬声器和用于识别无线耳机10是否佩戴于用户耳部的接近传感器等。控制单元与输入输出部件耦接(例如，向扬声器发送发声的控制信号或者接收来自接近传感器的无线耳机10已经佩戴于用户耳部或者与用户耳部分离的信号)。
另外，无线耳机10还包括射频模块(例如蜂窝电话收发器等)和天线单元，其中，控制单元与射频收发器耦接，射频收发器通过传输线与天线单元耦接，控制单元可以控制射频收发器通过天线单元收发信号。
除此之外，无线耳机10还包括电池，电池用于为控制单元、输入输出部件、射频收发器等供电。
接下来，再以穿戴产品为手表为例，对穿戴设备中设置天线单元进行说明。手表是指可以通过腕带佩戴于用户腕部的电子设备，穿戴产品还可以为智能手环、可佩戴于腕部的电话或者其他可以佩戴于用户腕部的电子设备。
图15表示出了手表的结构示意图，请参考图15，手表包括腕带(图中未示出)和壳体，在一些实施例中，壳体至少包括：围壁210、显示模组、透明盖板和底盖(图中未示出显示模组、透明盖板和底盖)。
在一些情况下，第二PCB212设置在围壁210、显示模组和底盖围成的空间内，且第二PCB212朝向底盖的平面示例性地平行于底盖的内侧面。
在一些实施例中，如图15所示，围壁210采用绝缘材质，可以在围壁210上开设缝隙，并对该缝隙做金属化处理，形成金属化的外壳枝节2141。
其中，显示模组形成于围壁210的顶部(即沿z轴正方向上的一端)端口。显示模组例如可以包括液晶显示屏、OLED(OrganicLight-Emitting Diode，有机发光二极管)显示屏、microLED显示屏或miniLED显示屏。
透明盖板例如覆盖于显示模组的顶表面，底盖安装于围壁210的底部(沿z轴负方向上的一端)端口，底盖示例性地具有相对而置的内侧面(朝向显示模组的侧面)和外侧面(背离显示模组的侧面)。
当手表佩戴于用户的腕部时，底盖的外侧面作为预设表面与腕部的皮肤表面接触。
透明盖板的材料可以是玻璃、塑料和金刚石等透明材料。
围壁210的材料可以是塑料、陶瓷、木材、纤维和聚合物等绝缘材料中的一种或者其中至少两种的组合。
底盖的材料可以是塑料、陶瓷、木材、纤维和聚合物等绝缘材料中的一种或者其中至少两种的组合，也可以是金属和石墨烯等导电材料中的至少一种制成，还可以是同时包括由绝缘材料制成的部分和由导电材料制成的部分。
另外，应当说明的是，上述仅仅是示例性地在围壁210的顶部端口设置显示模组，而显示模组还可以被替换成指针表盘(如当手表为指针手表时)、触控板(如当手表为智能手环时)、作为壳体的一部分的不透明的盖板(如当手表为不具有显示屏的智能手环时)或者其他需要设置的覆盖部件，在一些情况下，包括作为壳体一部分的不透明的覆盖板在内的覆盖部件还可以和围壁210是一体的。
如图15、图16、图17、图18所示，该手表还包括：天线单元。
该天线单元例如包括：第一馈电点201、第二馈电点202、导电板211和第二PCB212，以及连接第二PCB212和导电板211的第二弹片213和第三弹片214。其中，第二PCB212和导电板211沿Z方向相对设置。
该导电板211可以是设置在显示模组上的金属层，也可以是沿Z轴设置在显示模组下方的金属隔板。
其中，该导电板211可以作为该天线单元的第一枝节。
第二PCB212可以作为该天线单元的第二枝节。
第二弹片213可以作为该天线单元的第三枝节。
在一些实施例中，如图15所示，围壁210采用绝缘材质，围壁210上的金属化的外壳枝节2141具有宽度，可以作为天线单元的第四枝节。
本申请实施例对该金属化的外壳枝节2141的尺寸不做限制，在一些实施例中，如图18所示，金属化的外壳枝节2141的宽度a小于1/4波长，金属化的外壳枝节2141的长度c小于1/4波长，金属化的外壳枝节2141的高度b小于1/4波长。
如图17所示，第一馈电点201设置在第二PCB212和绝缘围壁210的金属化外壳枝节2141之间。
第一馈电点201在第二PCB212上沿着y轴附图方向馈向绝缘围壁210的金属化外壳枝节2141和第二PCB212。
接着参考图17，第二馈电点202在第二PCB212的右侧，第三弹片214可以连接第二馈电点202和导电板211。
第二馈电点202从第二PCB212通过第三弹片214馈向屏下金属隔板211。
本实施例的双天线单元由第一天线单元与第二天线单元组成。
其中，第一天线单元包括：第一馈电点201、第二PCB212、导电板211、围壁210、第二弹片213。
其中，第二PCB212作为第一天线单元的第一枝节。
该导电板211可以作为第一天线单元的第二枝节。
第二弹片213可以作为第一天线单元的第三枝节。
绝缘围壁210的金属化外壳枝节2141可以作为第一天线单元的第四枝节。
如图17所示，第一馈电点201位于第二PCB212和第四枝节(绝缘围壁210的金属化外壳枝节2141)之间，且第二弹片213靠近第一馈电点201设置，第一馈电点201在第二PCB212上沿着y轴负方向馈向第四枝节(绝缘围壁210的金属化外壳枝节2141)和第二PCB212。
其中，第一馈电点201激励起的电流分为三路：其中一路传导至第四枝节(绝缘围壁210的金属化外壳枝节2141)，一路传导至第二枝节(第二PCB212)，另一路通过第三枝节(第二弹片213)传导至第一枝节(导电板211)。
在第一天线单元中，第一馈电点激励起的电流在导电板211(第一枝节)、第二PCB212(第二枝节)和缝隙214(第四枝节)上的电流同相，第一天线单元上的电流与水平极化偶极子天线单元上的电流等效，第一天线单元可以等效为一个水平极化偶极子天线单元。
其中，第二天线单元包括：第二馈电点202、第二PCB212、导电板211、外壳、第二弹片213和第三弹片214。
其中，第二PCB212作为第二天线单元的第一枝节。
该导电板211可以作为第二天线单元的第二枝节。
第二弹片213可以作为第二天线单元的第三枝节。
第二馈电点202位于第二PCB212上，且靠近第三弹片214设置，第二馈电点202由第二PCB212通过第三弹片214馈向导电板211。
第二馈电点202激励起的电流可以分为两路，一路沿第二PCB212传导，另一路沿第三弹片214向导电板211传导。
在第二天线单元中，第二馈电点202激励起的电流主要分布在上下平行的导电板211和第二PCB212上，导电板211和第二PCB212上的电流反向，在远场不形成有效辐射，有效辐射的电流为连接上下两臂之间的第二弹片213，由于导电板211和第二PCB212之间间距较小，可以在导电板211和第二PCB212之间的开口处形成垂直的大电场。由此，该第二弹片213和第三弹片214可以作为辐射臂辐射电磁波。
其中，第二天线单元可以等效为一个垂直极化的偶极子天线单元。
由此，第一天线单元为水平极化天线单元，第二天线单元为垂直极化天线单元，第一天线单元可以产生水平电流，第二天线单元可以产生垂直电流。
本申请实施例提供的手表，天线单元设计简单，可充分利用手表内部结构件，不再需要增加额外的天线单元部分，节省成本，避免了手表空间小和金属器件对天线单元性能的影响，提高了天线单元辐射性能。
手表因为佩戴于手臂，这里用一个椭圆柱体模拟手臂，它的电参数与人体组织参数相同。手表在手臂模型上方。
图19为手表在佩戴状态的天线单元的方向图。图20为手表在佩戴状态下天线单元的s参数曲线。图21为手表在佩戴状态下天线单元的辐射效率和系统效率曲线。
其中，围壁210高度8mm，宽度4mm。
第二PCB212和导电板211均为圆形，直径均为40mm，第二PCB212和导电板211之间的间距为0.6mm。该缝隙214的宽度为7mm。
图19中沿方向图的半径方向上轴的单位为dB。
其中，可以通过开关控制天线单元的工作状态。如图19所示，曲线①示出了第一天线单元的方向图，曲线②示出了第二天线单元的方向图。
如图19中的曲线①、曲线②所示，第一天线单元和第二天线单元在2.44Ghz发生谐振时，第一天线单元等效口径大，自由空间下方向图零点不朝手臂，手模降幅大，带宽较宽。第二天线单元的等效口径小，方向图零点朝手臂，手模降幅小，带宽较窄。
第一天线单元和第二天线单元的方向图和零点不同，通过切换第一天线单元和第二天线单元的工作状态，可以实现方向图的互补和零点的互补。
需要说明的是，天线单元的辐射能力在空间中的分布可以通过方向图(或称为增益方向图)标识。例如，图19示出了一种双天线单元的方向图的示意。如图19所示，天线单元在不同角度的增益是不同的，有些角度增益较大，有些角度增益较小。增益越大，天线单元在该角度的辐射(如发射或者接收)能力就越强。对应的，增益越小，天线单元在该角度的辐射能力越弱。在本申请中，可以将增益远小于最大增益的角度称为“方向图零点”。
手模降幅是指手表佩戴和未佩戴状态下，天线单元的效率差值。
本申请实施例提供的手表，采用上述天线单元，在紧凑的电磁环境中实现了方向图互补，提高人手异侧零点增益。在干扰场景下，还可以提高信噪比，改善手表的抗干扰能力。
参见图20，纵坐标表示S参数，单位为dB，横坐标表示频率，单位为GHz。
S11所指的曲线为第一天线单元的回波损耗仿真曲线，如图20中的S11曲线所示，在2.4GHz发生谐振时的S11参数较小，第一天线单元的回波损耗较小，则天线单元的辐射效率较大。
S22所指的曲线为第二天线单元的回波损耗仿真曲线，如图20中的S22曲线所示，在2.4GHz发生谐振时的S11参数较小，第一天线单元的回波损耗较小，则天线单元的辐射效率较大。
S12和S21为第一天线单元和第二天线单元的隔离度曲线。如图20中的S12和S21曲线所示，第一天线单元和第二天线单元在2.4GHz的隔离度优于-10dB。
参见图21，纵坐标表示效率且单位为dB，横坐标表示频率且单位为GHz。
曲线①表示第一天线单元系统效率曲线，曲线②表示第一天线单元的辐射效率曲线。如图21中的曲线①所示，第一天线单元在工作频带内的系统效率较大。如图21中的曲线②所示，第一天线单元在工作频带内的辐射效率较大。
曲线③表示第二天线单元的系统效率曲线，图④表示出了第二天线单元的辐射效率曲线。如图21中的曲线③所示，第二天线单元在工作频带内的系统效率较大。如图21中的曲线④所示，第二天线单元在工作频带内的辐射效率较大。
以上所述，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，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，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所述权利要求的保护范围为准。

Claims (17)

1.一种天线单元，其特征在于，包括：第一天线单元和第二天线单元，所述第一天线单元包括：第一馈电点、层叠设置的第一枝节和第二枝节，以及分别连接所述第一枝节端部和所述第二枝节端部的第三枝节，还包括远离所述第一枝节和所述第二枝节的第四枝节，所述第四枝节通过所述第一馈电点与所述第三枝节连接，所述第一馈电点激励的电流沿第一方向在所述第四枝节、所述第一枝节和所述第二枝节上传导；
所述第二天线单元包括：所述第一枝节、所述第二枝节、所述第三枝节和第二馈电点，所述第二馈电点连接所述第一枝节的第一连接点和所述第二枝节的第二连接点，其中，所述第一枝节的第一连接点位于所述第一枝节的两端之间，所述第二枝节的第二连接点位于所述第二枝节的两端之间，所述第二馈电点激励的电流在所述第一枝节和所述第二枝节上的传导方向相反，在所述第三枝节上的传导方向为第二方向。
2.根据权利要求1所述的天线单元，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向正交。
3.根据权利要求1或2所述的天线单元，其特征在于，所述第一枝节与所述第二枝节的长度比大于等于0.7且小于等于1.3。
4.一种电子设备，其特征在于，包括：射频模块，以及如权利要求1-3任一项所述的天线单元，所述射频模块和所述天线单元电连接。
5.根据权利要求4所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备为无线耳机，所述电子设备包括壳体，所述壳体包括：耳杆和与所述耳杆连接的耳包；
所述耳杆中具有层叠设置的：导体层、第一印制电路板PCB，所述导体层作为所述第一枝节，所述第一印制电路板PCB作为所述第二枝节。
6.根据权利要求5所述的电子设备，其特征在于，所述耳杆中还设有与所述第一印制电路板PCB连接的延伸枝节，所述第一馈电点设置在所述第一印制电路板PCB和所述延伸枝节之间，所述延伸枝节作为所述第四枝节。
7.根据权利要求5所述的电子设备，其特征在于，所述导体层为滑动传感器。
8.根据权利要求5所述的电子设备，其特征在于，所述导体层为支架天线单元。
9.根据权利要求6-8任一项所述的电子设备，其特征在于，所述延伸枝节沿第一方向的尺寸小于1/4λ1，其中，λ1为第一天线单元工作频率对应的波长。
10.根据权利要求5-8任一项所述的电子设备，其特征在于，所述导体层通过板对板连接器BTB与所述第一印制电路板PCB连接，所述第一馈电点靠近所述板对板连接器BTB设置，所述板对板连接器BTB作为所述第三枝节。
11.根据权利要求5-8任一项所述的电子设备，其特征在于，所述导体层通过第一弹片与所述第一印制电路板PCB连接，所述第二馈电点位于所述第一印制电路板PCB上，且所述第二馈电点与所述第一弹片电连接。
12.根据权利要求4所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备为手表，所述手表包括壳体，所述壳体包括底盖和围壁，所述底盖形成于所述围壁的底部端口，所述围壁顶部端口形成有显示模组；
所述围壁、所述显示模组和所述底盖围成的空间内具有层叠设置的第二印制电路板PCB和导电板，所述导电板作为所述第一枝节，所述第二印制电路板PCB作为所述第二枝节。
13.根据权利要求12所述的电子设备，其特征在于，所述围壁采用绝缘材质，所述围壁上开设有缝隙，所述缝隙中填充有导电材料，所述导电材料作为所述第四枝节，所述第一馈电点设置在所述第二印制电路板PCB和所述导电材料之间。
14.根据权利要求12所述的电子设备，其特征在于，所述导电板为设置在显示模组上的金属层。
15.根据权利要求12所述的电子设备，其特征在于，所述导电板为设置在显示模组和所述第二印制电路板PCB之间的金属隔板。
16.根据权利要求12-15任一项所述的电子设备，其特征在于，所述第二印制电路板PCB通过第二弹片和所述导电板连接，所述第二弹片靠近所述第一馈电点设置，所述第二弹片作为所述第三枝节。
17.根据权利要求12-15任一项所述的电子设备，其特征在于，所述第二印制电路板PCB通过第三弹片和所述导电板连接，所述第二馈电点位于所述第二印制电路板PCB上，且第二馈电点和所述第三弹片电连接。
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