CN116154454A - 天线系统及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种天线系统及电子设备,天线系统包括至少三个第一辐射体及至少一个第二辐射体,所述至少三个第一辐射体中至少一者能够发射预设低频信号,所有的所述第一辐射体皆至少能够接收预设低频信号,至少一个所述第二辐射体与至少一个所述第一辐射体之间通过耦合缝隙耦合,所述第二辐射体所支持的频段的最小值大于或等于所述预设低频信号的频段的最大值。本申请提供的天线系统及电子设备能够支持更多频段、提升低频覆盖广度与深度。
Description
技术领域
本申请涉及电子技术领域,具体涉及一种天线系统及电子设备。
背景技术
目前,低频信号在各个场所皆具有非常广泛的应用。例如,频段越低,覆盖范围越广。低频信号在覆盖农村、戈壁、山川、河流、森林等区域具有极大的潜力,也是城市5G覆盖的有力补充。而由于低频频率低,波长较长,所以对辐射体的有效电长度要求更高,在内部空间极其有限的电子设备中,为了支持更多频段,留给第一辐射体的空间有限,导致便携式电子设备内的第一辐射体的应用效率低。如何提供一种支持更多频段、提升低频覆盖广度与深度的天线系统,成为需要研究的重点。
发明内容
本申请提供一种支持更多频段、提升低频覆盖广度与深度的天线系统及电子设备。
第一方面,本申请实施例提供了一种天线系统,包括:
至少三个第一辐射体,所述至少三个第一辐射体中至少一者能够发射预设低频信号,所有的所述第一辐射体皆能够接收所述预设低频信号;以及
至少一个第二辐射体,至少一个所述第二辐射体与至少一个所述第一辐射体之间通过耦合缝隙耦合,所述第二辐射体所支持的频段的最小值大于或等于所述预设低频信号的频段的最大值。
第二方面,本申请实施例提供了一种电子设备,包括所述的天线系统。
本申请提供的天线系统,通过设置至少三个第一辐射体,及设置至少一个第二辐射体与第一辐射体耦合,其中,第二辐射体所支持的频段高于第一辐射体所支持的预设低频信号,第一辐射体与第二辐射体相互复用,且第一辐射体与第二辐射体支持的频段多,如此,实现了所支持的频段多、频带宽,且所需的辐射体长度相对较短,节省了电子设备上的空间,以腾出空间设置多个第一辐射体;至少一个第一辐射体能够发射预设低频信号,所有的第一辐射体皆至少能够接收预设低频信号,至少三个第一辐射体对于低频信号的接收增强,更利于提升低频覆盖广度与深度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图;
图2是图1提供的电子设备的结构分解示意图;
图3是本申请实施例提供的第一种天线系统的结构示意图;
图4是本申请实施例提供的第二种天线系统的结构示意图;
图5是本申请实施例提供的天线系统的第一种第一辐射体与第二辐射体相耦合的结构示意图;
图6是本申请实施例提供的天线系统的第二种第一辐射体与第二辐射体相耦合的结构示意图;
图7是本申请实施例提供的天线系统的第三种第一辐射体与第二辐射体相耦合的结构示意图;
图8是本申请提供的一种天线系统的布局的示意图;
图9是本申请提供的第一种至少两个第一辐射体的切换控制框图;
图10是图9所示的至少两个第一辐射体的一种切换控制方式的框图;
图11是本申请实施例提供的三个第一辐射体的第一种局部背部(即后盖所在侧)示意图;
图12是图11所示的三个第一辐射体的一种切换控制方式的框图;
图13是本申请实施例提供的三个第一辐射体的第二种局部背部示意图;
图14是本申请实施例提供的三个第一辐射体的第三种局部背部示意图;
图15是本申请实施例提供的四个第一辐射体的第一种局部背部示意图;
图16是本申请提供的第一种四个第一辐射体的切换控制框图;
图17是图16所示的四个第一辐射体的一种切换控制方式的框图;
图18是本申请实施例提供的四个第一辐射体的第二种局部背部示意图;
图19是本申请实施例提供的四个第一辐射体的第三种局部背部示意图;
图20是图19所示的四个第一辐射体的一种切换控制方式的框图一;
图21是图20所示的四个第一辐射体的一种切换控制方式的细节框图;
图22是本申请实施例提供的四个第一辐射体的第四种局部背部示意图;
图23是本申请实施例提供的四个第一辐射体的第五种局部背部示意图;
图24是本申请实施例提供的四个第一辐射体的第六种局部背部示意图;
图25是本申请实施例提供的四个第一辐射体的第七种局部背部示意图;
图26是本申请实施例提供的多个第一辐射体和多个第二辐射体的局部背部示意图;
图27是图26所示的四个第二辐射体的一种切换控制方式的框图一;
图28是图27所示的四个第二辐射体的一种切换控制方式的细节框图。
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清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。此外,在本申请中提及“实施例”或“实施方式”意味着,结合实施例或实施方式描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本申请所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
请参照图1,图1为本申请实施例提供的一种电子设备1000的结构示意图。所述电子设备1000包括天线系统100。所述天线系统100用于收发电磁波信号,以实现所述电子设备1000的通信功能。本申请对于所述天线系统100在所述电子设备1000上的位置不做具体的限定,图1只是一种示例。所述电子设备1000还包括相互盖合连接的显示屏200及壳体300。所述天线系统100可设于所述电子设备1000的壳体300内部、或部分与所述壳体300集成为一体、或部分设于所述壳体300外。图1中所述天线系统100的辐射体与所述壳体300集成为一体。当然,所述天线系统100还可以设于所述电子设备1000的可伸缩组件上,换言之,所述天线系统100的至少部分还能够随着所述电子设备1000的可伸缩组件伸出所述电子设备1000之外,及随着可伸缩组件缩回至所述电子设备1000内;或者,所述天线系统100的整体长度随着所述电子设备1000的可伸缩组件的伸长而伸长。
所述电子设备1000包括不限于为手机、电话、电视、平板电脑、照相机、个人计算机、笔记本电脑、车载设备、耳机、手表、可穿戴设备、基站、车载雷达、客户前置设备(Customer Premise Equipment,CPE)等能够收发电磁波信号的设备。本申请中以所述电子设备1000为手机为例,其他的设备可参考本申请中的具体描述。
为了便于描述,以所述电子设备1000处于图1中的视角为参照,所述电子设备1000的宽度方向定义为X轴方向,所述电子设备1000的长度方向定义为Y轴方向,所述电子设备1000的厚度方向定义为Z轴方向。X轴方向、Y轴方向及Z轴方向两两垂直。其中,箭头所指示的方向为正向。
请参阅图2,所述壳体300包括边框310及后盖320。所述边框310内通过注塑形成中板330,所述中板330上形成多个用于安装各种电子器件的安装槽。所述中板330与所述边框310一起成为所述电子设备1000的中板330。所述显示屏200、所述中框340及所述后盖320盖合后在所述中框340的两侧皆形成收容空间。所述边框310的一侧(例如后侧)围接于所述后盖320的周沿,所述边框310的另一侧(例如前侧)围接于所述显示屏200的周沿。所述电子设备1000还包括设于收容空间内的电路板500、电池600、摄像头模组、麦克风、受话器、扬声器、人脸识别模组、指纹识别模组等等能够实现手机的基本功能的器件,在本实施例中不再赘述。可以理解地,上述对电子设备1000的介绍仅是所述天线系统100所应用的一种环境的说明,所述电子设备1000的具体结构不应当理解为对本申请提供的天线系统100的限定。
以下结合附图对于本申请提供的所述天线系统100的具体结构进行举例说明,当然,本申请提供的所述天线系统100包括但不限于以下的实施方式。
请参阅图3及图4,天线系统100包括至少三个第一辐射体10及至少一个第二辐射体20。
其中,所述至少三个第一辐射体10中至少一者能够发射预设低频信号。可以理解的,第一辐射体10为低频辐射体。所述预设低频信号用于与基站或其他终端建立通信连接。该预设低频信号包括但不限于为B5等。
其中,所有的所述第一辐射体10皆至少能够接收预设低频信号。具体的,每个第一辐射体10能够接收预设低频信号,可选的,每个第一辐射体10在接收除了预设低频信号之外,还能够接收其他的低频信号。每个第一辐射体10所接收的低频信号的频段为低频信号段(例如小于1000MHz)中任意一个频段,包括但不限于为B5、N20、N5、N8、N28等。可以理解的,本申请所述的低频频段包括但不限于为5G移动通信信号或4G移动通信信号。对于第一辐射体10而言,可以是独立支持5G移动通信信号或4G移动通信信号,也可以是同时支持5G移动通信信号和4G移动通信信号的辐射体。
目前,低频信号在各个场所皆具有非常广泛的应用。例如,频段越低,覆盖范围越广。低频信号在覆盖农村、戈壁、山川、河流、森林等区域具有极大的潜力,也是城市5G覆盖的有力补充。农村、戈壁、山川、河流、森林等人烟相对稀少的区域,建立相对较多的基站数量的成本较高,提高电子设备1000对于低频信号的接收强度,以接收相对更远的基站的信号,成为研发的方向之一。
而由于第一辐射体10的长度相对较长,电子设备1000,特别是便携式电子设备1000中,既要确保其轻便性还要同时满足支持其他的频段,例如,支持MHB频段(中高频段)的移动通信信号、UHB频段(超高频段)的移动通信信号、Wi-Fi信号、GNSS信号等的功能,这些频段的支持也需要设置相应的辐射体,如此,导致电子设备1000中留给第一辐射体10的位置极其有限。有限的空间位置限制了第一辐射体10的数量,也限制了低频信号的接收能力,导致低频信号的覆盖深度和吞吐率皆有限,也限制了低频信号在农村、戈壁、山川、河流、森林等区域的应用。此外,由于便携式电子设备1000时常被用户握持,用户握持会降低辐射体的工作效率。在第一辐射体10原本数量就极其有限的情况下,还可能存在被用户握死的风险,如此,将导致便携式电子设备1000内的第一辐射体10的应用效率低。
本实施方式中,第一辐射体10的数量可以为三个、四个等。且设置至少一个所述第二辐射体20与至少一个所述第一辐射体10之间通过耦合缝隙13耦合。其中,所述第二辐射体20所支持的频段的最小值大于或等于所述预设低频信号的频段的最大值。所述第二辐射体20所支持的信号包括但不限于为MHB频段的移动通信信号、UHB频段的移动通信信号、Wi-Fi信号、GNSS信号中的至少一者。其中,所述第二辐射体20可支持MHB+UHB频段的移动通信信号。其中,GNSS全称为Global Navigation Satellite System,中文名称为全球导航卫星系统,GNSS包括全球性的全球定位系统(Global Positioning System,GPS)、北斗、全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GLONASS)、伽利略卫星导航系统(Galileo satellite navigation system,Galileo)以及区域性导航系统等。
换言之,第二辐射体20可以为中频辐射体、高频辐射体、中高频辐射体、Wi-Fi辐射体或GNSS辐射体。其中,MHB频段为大于或等于1000MHz且小于3000MHz;UHB频段为大于或等于3000MHz且小于10000MHz。Wi-Fi信号包括但不限于Wi-Fi 2.4G频段(2.4~2.5GHz)、Wi-Fi 5G频段(5.15~5.85GHz)、Wi-Fi 6E频段。GNSS信号包括但不限于GPS-L1频段(1575GHz)、GPS-L5频段(1176GHz)。MHB+UHB频段为大于或等于1000MHz且小于10000MHz。
可选的,第二辐射体20的数量可以为一个、两个、三个、四个等。其中,一个第二辐射体20可以与一个第一辐射体10相耦合。当然,一个第二辐射体20还可以与两个第一辐射体10耦合。进一步地,两个第二辐射体20还可以与一个第一辐射体10相耦合。多个第二辐射体20中可以是部分的第二辐射体20与第一辐射体10相耦合,也可以是全部的第二辐射体20与第一辐射体10耦合。
请参阅图3,当所述第二辐射体20与所述第一辐射体10耦合设置时,所述第二辐射体20与所述第一辐射体10之间具有耦合缝隙13。例如,所述耦合缝隙13的宽度可以为0.5~2mm,但不限于此尺寸。所述第二辐射体20与所述第一辐射体10通过所述耦合缝隙13容性耦合。其中,“容性耦合”是指,所述第二辐射体20与所述第一辐射体10之间产生电场,所述第二辐射体20上的电信号能够通过电场传递至所述第一辐射体10,及所述第一辐射体10上的电信号能够通过电场传递至所述第二辐射体20,以使所述第一辐射体10与所述第二辐射体20即使在不直接接触或不直接连接的状态下也能够实现电信号导通,也可称为第二辐射体20与第一辐射体10共口径。
如此,第一辐射体10也能够用于支持MHB频段的移动通信信号、UHB频段的移动通信信号、Wi-Fi信号、GNSS信号中的至少一者,或者说,第二辐射体20也能够支持低频频段。也就是说,第一辐射体10和第二辐射体20能够相互复用,如此,在有限的辐射体长度下,实现了所支持的频段多、频带宽,且所需的辐射体长度相对较短,节省了电子设备1000上的空间,以腾出空间设置多个第一辐射体10。
本实施方式中,所有的第一辐射体10皆能够接收低频信号。第一辐射体10的数量越多,对于低频信号的接收增强,更利于提升低频的覆盖广度和深度。再例如,多个第一辐射体10方向图皆朝向同一方向时,多个第一辐射体10的信号增益叠加,进而能够应用于农村、戈壁、山川、河流、森林等区域以连接到更远距离的天线基站,如此,可在人烟较少的区域设置相对较远距离的基站,提升低频覆盖广度;或者,在电梯、地下车库、仓库等信号相对较弱的区域也能够具有较好的信号强度,提升覆盖深度,确保通讯质量。
此外,不同的第一辐射体10还可以朝向不同的方向,即至少两个第一辐射体10的方向图朝向不同,则至少两个第一辐射体10的方向图互补,以提高天线系统100对于低频信号的接收角度范围,提升低频覆盖广度。例如,当用户手握持具有该天线系统100的电子设备1000时,用户握死部分第一辐射体10,多支第一辐射体10之间可以相互切换,以切换至工作效率较高的第一辐射体10工作,以确保电子设备1000在握持状态也具有较高的工作效率。
请参阅图5,所述天线系统100还包括第一馈电系统30。所述第一馈电系统30电连接所述第二辐射体20。第一馈电系统30包括第一馈源31及第三匹配电路32(其中,第一匹配电路和第二匹配电路在后续进行说明)。第一馈源31电连接射频信号源。射频信号源包括但不限于射频收发模组、射频接收模组、射频发射模组等中的至少一者。本申请中,射频信号源用于接收或发射MHB频段的移动通信信号、UHB频段的移动通信信号、Wi-Fi信号、GNSS信号中的至少一者。
第三匹配电路32电连接于所述第二辐射体20与所述第一馈源31之间。第三匹配电路32包括但不限于电容器件、电感器件、开关调谐器件等形成的匹配电路。其中,第三匹配电路32用于调谐所电连接的第二辐射体20的阻抗,以使第二辐射体20对于所支持的频段具有较高的收发效率。第二辐射体20在第一馈电系统30的激励下产生谐振模式以支持所需支持的频段。例如,第二辐射体20用于支持MHB频段。其中,第二辐射体20在第一馈电系统30的激励下产生1/4波长模式、1/2波长模式、3/4波长模式、1个波长模式中的至少一者的谐振模式以支持MHB频段。其中,产生1/4波长模式、或1/2波长模式、或3/4波长模式、或1个波长模式的谐振模式的电流可以分布在第二辐射体20的局部或全部。可选的,第二辐射体20在大于或等于1000MHz且小于3000MHz频段内产生多个谐振模式,多个谐振模式可形成较大的支持带宽,进而实现对于1000MHz~3000MHz频段的全覆盖。其他的频段也如上述的实施方式进行支持,在此不再一一赘述。
此外,至少一个所述第一辐射体10还在所述第一馈电系统30的激励下产生1/4波长模式、1/2波长模式、3/4波长模式、1个波长模式中的至少一者的谐振模式。其中,产生1/4波长模式、或1/2波长模式、或3/4波长模式、或1个波长模式的谐振模式的电流可以分布在第一辐射体10的局部或全部。
换言之,所述第一馈电系统30不仅可以利用其直接电连接的第二辐射体20收发MHB频段,还能够复用原本用于支持低频信号的第一辐射体10收发MHB频段,如此,第二辐射体20的长度小于收发MHB频段的辐射体长度,可实现在支持多频段、超宽带的同时还能够减小辐射体的整体长度,如此,节省电子设备1000上的空间,利于电子设备1000上设置更多数量的第一辐射体10。
请参阅图5,所述天线系统100还包括第二馈电系统40。所述第二馈电系统40电连接所述第一辐射体10。第二馈电系统40包括第二馈源41及第四匹配电路42。第二馈源41电连接射频信号源。射频信号源包括但不限于射频收发模组、射频接收模组、射频发射模组等中的至少一者。本申请中,射频信号源用于接收或发射低频信号,具体频段为0~1000MHB,信号类型包括但不限于为4G移动通信信号、5G移动通信信号。
第四匹配电路42电连接于所述第一辐射体10与所述第二馈源41之间。第四匹配电路42包括但不限于电容器件、电感器件、开关调谐器件等形成的匹配电路。其中,第四匹配电路42用于调谐所电连接的第一辐射体10的阻抗,以使第一辐射体10对于所支持的频段具有较高的收发效率。第一辐射体10在第二馈电系统40的激励下产生谐振模式以支持低频频段。例如,第一辐射体10在第二馈电系统40的激励下产生1/4波长模式、1/2波长模式、3/4波长模式、1个波长模式中的至少一者的谐振模式以支持MHB频段。其中,产生1/4波长模式、或1/2波长模式、或3/4波长模式、或1个波长模式的谐振模式的电流可以分布在第一辐射体10的局部或全部。可选的,第一辐射体10在第二馈电系统40的激励下产生1/4波长模式的谐振模式,其中,1/4波长模式为基态,具有较高的辐射效率,且能够充分利用第一辐射体10上的全部长度。
此外,所述第二辐射体20还在所述第二馈电系统40的激励下产生1/4波长模式、1/2波长模式、3/4波长模式、1个波长模式中的至少一者的谐振模式。
其中,产生1/4波长模式、或1/2波长模式、或3/4波长模式、或1个波长模式的谐振模式的电流可以分布在第二辐射体20的局部或全部。
换言之,所述第二馈电系统40不仅可以利用其直接电连接的第一辐射体10收发低频频段,还能够复用原本用于支持MHB频段的第二辐射体20收发低频频段,如此,实际收发低频频段的辐射体长度大于第一辐射体10的长度,可实现在支持多频段、超宽带的同时还能够减小辐射体的整体长度,如此,节省电子设备1000上的空间,利于电子设备1000上设置更多数量的第一辐射体10。
本申请对于第一辐射体10、第二辐射体20的材质、形状、构造不做具体的限定。在材质方面,所述第一辐射体10、第二辐射体20的材质为导电材质,具体材质包括但不限于为铜、金、银等金属,或铜、金、银相互形成的合金,或铜、金、银与其他材料形成的合金;石墨烯、或由石墨烯与其他材料结合形成的导电材料;氧化锡铟等氧化物导电材料;碳纳米管及聚合物形成混合材料等等。从构造方面,第一辐射体10、第二辐射体20包括但不限于金属边框310辐射体、内嵌在塑料边框310内的导电辐射体、成型于柔性电路板(Flexible PrintedCircuit board,FPC)上的柔性电路板辐射体、通过激光直接成型(Laser DirectStructuring,LDS)的激光直接成型辐射体、通过印刷直接成型(Print DirectStructuring,PDS)的印刷直接成型辐射体、导电片辐射体等。从形状方面,所述第一辐射体10、所述第二辐射体20的形状皆包括但不限于条状、片状、杆状、涂层、薄膜等。当所述第一辐射体10及所述第二辐射体20皆呈条状时,本申请对于所述第一辐射体10、所述第二辐射体20的延伸轨迹不做限定,故所述第一辐射体10、所述第二辐射体20皆可呈直线、曲线、多段弯折等轨迹延伸。上述的延伸轨迹可为宽度均匀的线条,也可以为宽度渐变、设有加宽区域等宽度不等的条形。
本实施方式中,以第一辐射体10、第二辐射体20皆为导电边框辐射体为例进行举例说明。
请参阅图5,所述第二辐射体20具有第一接地端21和第一耦合端22,以及位于所述第一接地端21与所述第一耦合端22之间的第一馈电点A。所述第一馈电系统30电连接所述第一馈电点A。图5所示的所述第一接地端21和第一耦合端22为呈直线条形的所述第二辐射体20的相对两端,仅仅为一种示例,并不能对本申请提供的所述第二辐射体20的形状造成限定。在其他实施方式中,所述第二辐射体20也可以呈弯折状,所述第一接地端21和第一耦合端22可不沿直线方向相对,但第一接地端21和第一耦合端22分别为所述第二辐射体20的两个末端。
第一馈电系统30电连接所述第二辐射体20的第一馈电点A。可选的,第一馈电系统30可设于电子设备1000内的电路板上,通过导电弹片与第二辐射体20的第一馈电点A电连接。当然,在其他实施方式中,第一馈电系统30还可以通过导电卡合件、导电胶、导电焊接盘等方式与第二辐射体20的第一馈电点A电连接。
请参阅图5,所述第一辐射体10具有作用端11和第二耦合端12,以及位于所述作用端11与所述第二耦合端12之间的第二馈电点B。图5所示的所述作用端11和第二耦合端12为呈直线条形的所述第一辐射体10的相对两端,仅仅为一种示例,并不能对本申请提供的所述第一辐射体10的形状造成限定。在其他实施方式中,所述第一辐射体10也可以呈弯折状,作用端11和第二耦合端12可不沿直线方向相对,但作用端11和第二耦合端12分别为所述第一辐射体10的两个末端。
所述第二耦合端12与所述第一耦合端22之间为所述耦合缝隙13。当第二辐射体20、第一辐射体10集成于电子设备1000的边框310上时,所述第一辐射体10与所述第二辐射体20可沿直线排列或大致沿直线排列(即在设计过程中具有较小的公差)。当然,在其他实施方式中,所述第一辐射体10与所述第二辐射体20还可在延伸方向上错开设置,以形成避让空间。所述第二耦合端12与所述第一耦合端22相对且间隔设置。所述耦合缝隙13为所述第一辐射体10与所述第二辐射体20之间的断缝,例如,所述耦合缝隙13的宽度可以为0.5~2mm,但不限于此尺寸。所述第一辐射体10和所述第二辐射体20可看作为导电边框310被耦合缝隙13隔断而形成的两个部分。在边框310成型的过程中,会在耦合缝隙13中填充绝缘介质,以确保整个边框310的完整性和结构强度。
所述第二馈电系统40电连接所述第一辐射体10上的第二馈电点B。可选的,第二馈电系统40可设于电子设备1000内的电路板上,通过导电弹片与第一辐射体10的第二馈电点B电连接。当然,在其他实施方式中,第二馈电系统40还可以通过导电卡合件、导电胶、导电焊接盘等方式与第一辐射体10的第二馈电点B电连接。
请参阅图5,所述第一接地端21接地。可以理解的,本申请中所述的“接地”是指电连接参考地或者说电连接参考地系统GND。
具体的,所述第一接地端21电连接参考地系统GND,其电连接方式包括但不限于直接焊接、或通过同轴线、微带线、导电弹片、导电胶等方式间接电连接。参考地系统GND可以为一个独立的整体结构,也可以是多个相互独立但相互电连接的结构。
可选的,所述天线系统100自身具有参考地系统GND。该参考地系统GND的具体形式包括但不限于金属导电板件、成型于柔性电路板内部、硬质电路板中的金属导电层等。当所述天线系统100设于所述电子设备1000内时,所述天线系统100的参考地系统GND电连接至所述电子设备1000的参考地。再可选的,所述天线系统100本身不具有参考地系统GND,所述天线系统100的所述第一接地端21通过直接电连接或通过导电件间接电连接至所述电子设备1000的参考地系统GND或所述电子设备1000内的电子器件的参考地系统GND。本实施例中,所述天线系统100设于所述电子设备1000,所述电子设备1000为手机,参考地系统GND为手机所述中板330的镁铝金属合金板。后续所述天线系统100的其他结构电连接参考地系统GND,可参考上述的任意一种电连接至参考地系统GND的实施方式。
本申请对于作用端11的设计包括但不限于以下的实施方式。
在第一种作用端11的实施方式中,请参阅图5,所述作用端11接地,即电连接参考地系统GND。作用端11也可以成为“接地端”。此时,第一辐射体10形成倒F天线。
第一辐射体10复用作为第一馈电系统30收发MHB频段的辐射体。举例而言,所述第一馈电系统30至少激励所述第二耦合端12与所述第二馈电点B之间的部分产生谐振。可选的,第一馈电系统30激励所述第二耦合端12与所述第二馈电点B之间的部分产生MHB频段对应的1/4波长模式的谐振模式。图5所示1/4波长模式的谐振电流(图5中虚线箭头所示)主要分布在所述第二耦合端12与所述第二馈电点B之间。当然,也可以有少部分的谐振电流分布在第二馈电点B与作用端11之间、或者分布在第二辐射体20上。可以理解的,上述的1/4波长模式只是第一馈电系统30收发MHB频段的其中一个谐振模式。
图5所示1/4波长模式的谐振电流的方向为从所述第二馈电点B流向所述第二耦合端12(即耦合缝隙13)。当然,谐振电流的方向还可以从所述第二耦合端12(即耦合缝隙13)流向所述第二馈电点B。
其中,从一种便于理解角度说明,1/4波长模式可理解为所述第二耦合端12与所述第二馈电点B之间的有效电长度约为谐振模式的中心频率对应的介质波长(在介质中的波长)的1/4倍,此描述为对于术语便于理解的解释,但不能作为所述第二耦合端12与所述第二馈电点B之间的长度的限定。
通过对所述第二耦合端12与所述第二馈电点B之间的有效电长度进行设计,即对第二馈电点B的位置进行设计,以使所述第二耦合端12与所述第二馈电点B之间的有效电长度对应于所需支持所述MHB频段的1/4介质波长。其中,所述的“对应”可理解为所述第二耦合端12与所述第二馈电点B之间的有效电长度约为所需支持所述MHB频段的1/4介质波长。其中,1/4波长模式也可以称为基态,基态下具有较高的天线效率,进而提高对于所需支持所述MHB频段的收发效率。
需要说明的是,本申请所述第二耦合端12与所述第二馈电点B之间的有效电长度约为某一频段的某一介质波长,并不限定第二耦合端12与所述第二馈电点B之间的物理长度为该频段的该介质波长。因为可以在第二耦合端12与所述第二馈电点B之间电连接一些调谐器件,以调谐第二耦合端12与所述第二馈电点B之间的有效电长度,例如,通过设置电感、电容,以增加或减小第二耦合端12与所述第二馈电点B之间的有效电长度。
以上为第一辐射体10复用作为收发MHB频段的辐射体的一种具体举例,在其他实施方式中,通过对第二馈电点B的位置设计,还可以使第一馈电系统30激励所述第二耦合端12与所述第二馈电点B之间的部分产生MHB频段对应的1/2、3/4或1倍波长模式的谐振模式。
在第二种作用端11的实施方式中,请参阅图6,所述作用端11为自由端。即作用端11不电连接于参考地系统GND,也不会与其他的辐射体形成耦合。在电子设备1000的边框310上,作用端11可通过绝缘断缝与其他的辐射体进行隔开。此时,第一辐射体10形成T型天线。
当然,第一辐射体10的形式不限于上述的倒F天线、T型天线,还可以是回路天线(LOOP天线)等。
请参阅图6,所述第一辐射体10还可以具有位于所述第二馈电点B与所述第二耦合端12之间的第一匹配点D。
请参阅图6,所述天线系统100还包括第一匹配电路M1。所述第一匹配电路M1的一端电连接所述第一匹配点D,所述第一匹配电路M1的另一端接地。所述第一馈电系统30至少激励所述第二耦合端12与所述第一匹配点D之间的部分产生谐振。可选的,第一馈电系统30激励所述第二耦合端12与所述第一匹配点D之间的部分产生MHB频段对应的1/4波长模式的谐振模式。图6所示1/4波长模式的谐振电流(图6中虚线箭头所示)主要分布在所述第二耦合端12与所述第一匹配点D之间。当然,也可以有少部分的谐振电流分布在第一匹配点D与作用端11之间、或者分布在第二辐射体20上。可以理解的,上述的1/4波长模式只是第一馈电系统30收发MHB频段的其中一个谐振模式。
所述第一匹配电路M1包括电容器件、电感器件、开关调谐器件中的至少一者。可以理解的,第一匹配电路M1对MHB频段对应的1/4波长模式的谐振电流呈低阻抗状态,即可将MHB频段对应的1/4波长模式的谐振电流回地,增加了MHB频段的谐振电流的路径,以支持MHB频段对应的1/4波长模式。
图6所示1/4波长模式的谐振电流的方向为从所述第一匹配点D流向所述第二耦合端12(即耦合缝隙13)。当然,谐振电流的方向还可以从所述第二耦合端12(即耦合缝隙13)流向所述第一匹配点D。
通过对所述第二耦合端12与所述第一匹配点D之间的有效电长度、第一匹配电路M1进行设计,以使支持所述MHB频段的1/4介质波长的谐振电流经第一匹配电路M1回地,以支持MHB频段对应的1/4波长模式。
以上为第一辐射体10复用作为第一馈电系统30收发MHB频段的辐射体的一种具体举例,在其他实施方式中,通过对第一匹配点D的位置设计,还可以使第一馈电系统30激励所述第二耦合端12与所述第一匹配点D之间的部分产生MHB频段对应的1/2、3/4或1倍波长模式的谐振模式。
以上为第一辐射体10复用为第一馈电系统30的辐射体,以下对第二辐射体20复用为第二馈电系统40的辐射体进行举例说明。
请参阅图7,所述第二辐射体20还具有位于所述第一接地端21与所述第一耦合端22之间的第二匹配点E。所述天线系统100还包括第二匹配电路M2。所述第二匹配电路M2包括电容器件。所述第二匹配电路M2的一端电连接所述第二匹配点E,所述第二匹配电路M2的另一端接地。所述第二馈电系统40至少用于激励所述第一耦合端22与所述第二匹配点E之间的部分产生谐振。可选的,第二馈电系统40激励所述第一耦合端22与所述第二匹配点E之间的部分产生低频频段对应的1/4波长模式的谐振模式。图7所示1/4波长模式的谐振电流(图7中虚线箭头所示)主要分布在所述第一耦合端22与所述第二匹配点E之间。当然,也可以有少部分的谐振电流分布在第二匹配点E与作用端11之间、或者分布在第一辐射体10上。可以理解的,上述的1/4波长模式只是第二馈电系统40收发低频频段的其中一个谐振模式。
由于低频频段需要相对较长的辐射体支持,而第二辐射体20的物理长度相对较短,故通过设置所述第二匹配电路M2包括电容器件。电容器件接地。电容器件将所述第一耦合端22与所述第二匹配点E之间的部分产生谐振的谐振频率向低偏移。例如,原本所述第一耦合端22与所述第二匹配点E之间的部分产生谐振的谐振频率为1500MHz,通过在第二匹配点E设置电容器件,电容器件将谐振频率从1500MHz调节至1000MHz附近,以实现第二辐射体20对于低频频段的支持。电容器件对上述低频频段对应的1/4波长模式的谐振电流呈低阻抗状态,即可将上述低频频段对应的1/4波长模式的谐振电流回地,增加了低频频段的谐振电流的路径,以支持低频频段对应的1/4波长模式。
图7所示1/4波长模式的谐振电流的方向为从所述第一耦合端22(即耦合缝隙13)流向所述第二匹配点E。当然,谐振电流的方向还可以从所述第二匹配点E流向所述第一耦合端22(即耦合缝隙13)。
通过对所述第一耦合端22与所述第二匹配点E之间的有效电长度、第二匹配电路M2进行设计,以使支持低频频段的1/4介质波长的谐振电流在第二辐射体20上经第二匹配电路M2回地,以支持低频频段对应的1/4波长模式,实现第二辐射体20对于低频频段的支持,进而实现第二辐射体20的复用。
以上为第二辐射体20复用作为第二馈电系统40收发低频频段的辐射体的一种具体举例。在其他实施方式中,通过对第二匹配点E的位置设计,还可以使第二馈电系统40激励所述第一耦合端22与所述第二匹配点E之间的部分产生低频频段对应的1/2、3/4或1倍波长模式的谐振模式。
以上为第一辐射体10与第二辐射体20的结构举例,以下对于本申请提供的天线系统100中至少三个第一辐射体10的工作状态进行举例。
在一般技术中,天线系统100的辐射系统会受到手握持的影响,例如,不同手握姿势时,会握住不同天线(即辐射体),导致该天线的辐射效率低,工作环境差。例如,图8中,竖握时天线ANT0有很大概率被握死,横握时天线ANT1有很大概率被握死。而用户的握持手势是不确定的,也就是说,电子设备1000中的天线可能会发生被握死的现象,而发射天线(发射天线为用于发射的辐射体)被握死的话将导致电子设备1000无法与基站进行连接或连接不良,即电子设备1000无信号或信号极弱,导致用户的体验。
本实施例中,请参阅图9,所述天线系统100还包括至少三个第一射频模组50、至少一个第一控制模组60及第一检测模组70。
请参阅图9,至少三个所述第一射频模组50中包括至少一个第一射频接收模组51和至少一个第一射频收发模组52。
所述第一射频收发模组52用于接收和发射低频信号。可以理解的,第一射频收发模组52集成有射频接收模组和射频发射模组。其中,射频接收模组电连接功率源。需要说明的是,射频接收模组和射频发射模组集成在一个芯片(即,第一射频收发模组52)中,以使该芯片具有接收和发射信息的作用。其中,第一射频收发模组52可同时实现射频信号的接收和发射(即FDD模式);也可以通过开关切换在第一时间段内发射射频信号,及通过开关切换在第二时间内接收射频信号(即TDD模式)。第一射频收发模组52可在上述的两种模式下切换。
所述第一射频接收模组51用于接收低频信号,第一射频接收模组51能够接收任意频段的低频信号。
可选的,第一射频模组50的总数与第一辐射体10的总数量相同。
所述第一控制模组60电连接至少两个所述第一射频模组50、所述第一检测模组70及至少两个第一辐射体10。可以理解的,所述第一控制模组60通过第一馈电系统30的第一馈源31电连接第一辐射体10(结合参考图5及图9)。当第一辐射体10的数量为三个时,第一控制模组60可电连接两个、三个第一辐射体10。当第一辐射体10的数量为四个时,第一控制模组60可电连接两个、三个或四个第一辐射体10。
请参阅图10,所述第一检测模组70用于至少两个第一辐射体10(可能是两个、三个或四个)中确定出信号强度最高的第一辐射体10。可选的,所述第一检测模组70检测所述第一控制模组60所电连接的所述第一辐射体10的信号强度,并根据所述信号强度确定至少一个目标第一辐射体10a和至少一个非目标第一辐射体10b。其中,所述目标第一辐射体10a的信号强度大于所述非目标第一辐射体10b的信号强。进一步地,所述第一控制模组60所电连接的所述第一辐射体10中,信号强度最大的第一辐射体10为目标第一辐射体10a,剩下的第一辐射体10为非目标第一辐射体10b。可选的,第一检测模组70通过在第一射频模组50端检测信号接收强度以检测第一辐射体10的信号强度,进而确定第一辐射体10的工作环境是否良好。
请参阅图10,第一控制模组60包括第一开关模块61和控制所述第一开关模块61工作的控制器(未图示)。第一开关模块61的输入端电连接于上述的至少一个第一射频收发模组52、上述的至少一个第一射频接收模组51,第一开关模块61的输出端电连接于至少三个第一辐射体10。需要说明的是,上述对于第一开关模块61的输入端和输出端划分是射频信号从第一射频模组50至辐射体端的方向为参考进行描述,并不限定射频信号只能从第一射频模组50至辐射体端的方向进行传输,本申请中的射频信号还可以从辐射端至第一射频模组50的方向传输。
本申请对于第一开关模块61的具体结构不做限定,可选的,第一开关模块61具有至少两个输入端、至少两个输出端,即第一开关模块61需要实现至少两路的切换功能,第一开关模块61可以是一个开关元件,也可以是多个开关元件的组合形成,这些开关元件包括但不限于为DP4T(双刀4掷开关)、DPDT(双刀双掷开关)、SP4T(单刀4掷开关)、SPST(单刀双掷开关)、SPnT(单刀n掷开关)。比如,4个DPDT(双刀双掷开关)实现4P4T(4刀4掷开关)的功能。
请参阅图10,所述第一控制模组60用于在所述第一检测模组70确定所述目标第一辐射体10a之后,切换所述第一射频收发模组52电连接至所述目标第一辐射体10a。且所述第一控制模组60还用于在所述第一检测模组70确定所述非目标第一辐射体10b之后切换所述第一射频接收模组51电连接至所述非目标第一辐射体10b。
可选的,所述第一检测模组70通过在第一射频模组50端检测多个第一辐射体10的信号接收强度,并比较多个信号接收强度的大小,确定信号接收强度最大的第一辐射体10为目标第一辐射体10a,及确定信号接收强度较小的第一辐射体10为非目标第一辐射体10b,并将确定的目标第一辐射体10a、非目标第一辐射体10b的位置以电信号形式发送至控制器,控制器通过切换第一开关模块61,使第一射频收发模组52电连接至信号强度最高的第一辐射体10,及使第一射频收发模组52电连接至其他信号强度的第一辐射体10。
上述的过程可以是实时动态的过程。即第一检测模组70实时检测多个第一辐射体10的信号接收强度,控制器实时调节第一开关模块61,实现智能切换,以确保无论多个第一辐射体10的工作环境如何变化(或者手握姿势如何变化),都能够将信号接收强度最优的第一辐射体10作为发射辐射体,其他的第一辐射体10作为接收辐射体,以在不同的手握姿势时保持发射辐射体具有较好的信号质量,提高电子设备1000的信号稳定性,提高用户的使用体验。
本申请提供了多个不同工作模式的天线系统100的实施例,以实现在不同握持手势下皆能够具有较高的信号强度。
在第一种工作模式的天线系统100的实施例中,所述第一辐射体10的数量为三个。三个所述第一辐射体10中至少两者的辐射朝向不同。
本实施例中,请参阅图11,以三个第一辐射体10为导电边框辐射体为例。电子设备1000的边框310大致呈矩形。三个第一辐射体10中至少两者设于边框310的不同边,以实现三个第一辐射体10中的至少两者的辐射朝向不同。三个第一辐射体10中的至少两者的辐射朝向不同,一方面,以避免多个第一辐射体10皆被相同的握持手势遮挡,增加在不同握持手势下皆有第一辐射体10未被握持的概率,以确保在不同握持手势下,皆可以切换到适合的工作环境的第一辐射体10作为目标第一辐射体10a;另一方面,可增加第一辐射体10的方向图的互补,以提高低频信号的覆盖角度。
请参阅图11,三个所述第一辐射体10分别记为第一子辐射体101、第二子辐射体102、第三子辐射体103。以电子设备1000的后盖320侧的视角为例,边框310包括依次设置的第一侧边311、第二侧边312、第三侧边313、第四侧边314。其中,第一侧边311为顶边,第二侧边312为朝向图11所示的边框310的视角的左手边,第三侧边313为底边,第四侧边314为朝向图11所示的边框310的视角的右手边。
三个所述第一辐射体10尽可能的排布在边框310的多侧,以在不同的方向辐射天线信号,还可以应对不同的握持手势。本实施方式以第一子辐射体101设于边框310的第二侧边312(例如,中间部分)、第二子辐射体102设于边框310的第三侧边313(即底边)、第三子辐射体103设于边框310的第四侧边314的中间位置为例进行举例说明,不限于此布局方式。如此布局,当用户横屏握持(用户朝向显示屏)时,第一子辐射体101和第三子辐射体103未被遮挡,可具有较高的信号强度;当用户竖屏握持(用户朝向显示屏)时,第二子辐射体102未被遮挡,可具有较高的信号强度。
请参阅图12,所述至少三个第一射频模组50包括两个所述第一射频收发模组52及一个所述第一射频接收模组51。两个第一射频收发模组52分别记为第一收发模组521和第二收发模组522。所述第一控制模组60电连接三个所述第一辐射体10、所述第一收发模组521、所述第二收发模组522及所述第一射频接收模组51。第一控制模组60控制三个第一辐射体10分别电连接所述第一收发模组521、所述第二收发模组522及所述第一射频接收模组51。
在图11中,3P3T表示三刀三掷可以任意切换的第一开关模块61,不限于此方式,后面进行具体详述。TX1/RX表示电连接一个第一射频收发模组52的接口,TX2/RX表示电连接另一个第一射频收发模组52的接口。RX表示电连接第一射频接收模组51的接口。PA-1表示电连接一个第一射频收发模组52的第一个功率源。PA-2表示电连接另一个第一射频收发模组52的第二个功率源。
所述第一检测模组70用于根据三个所述第一辐射体10的信号强度确定三个所述第一辐射体10中的两者为两个所述目标第一辐射体10a,另一者为所述非目标第一辐射体10b。
请参阅图12,所述第一控制模组60用于在所述第一检测模组70确定两个所述目标第一辐射体10a之后切换所述第一收发模组521电连接至两个所述目标第一辐射体10a中的一者、切换所述第二收发模组522电连接至两个所述目标第一辐射体10a中的另一者、及在所述第一检测模组70确定所述非目标第一辐射体10b之后切换所述第一射频接收模组51电连接至所述非目标第一辐射体10b。
换言之,所述第一控制模组60根据三个第一辐射体10的信号强度,实时切换三个第一辐射体10中信号强度较强的两个第一辐射体10进行接收和发射工作,另一个信号强度相对较弱的第一辐射体10进行接收工作。从功能上进行划分,工作时形成了两个发射天线和三个接收天线,利于支持LB频段+LB频段,即利于支持两个不同的低频频段。
本实施例中,将两个第一辐射体10作为可发射可接收的辐射体。将可发射的辐射体称为发射天线,发射天线的数量越多,天线增益叠加,覆盖范围(通信距离)扩大很多倍。当多个发射天线方向图叠加时,多个发射天线的信号增益叠加,进而能够应用于农村、戈壁、山川、河流、森林等区域以连接到更远距离的天线基站,如此,可在人烟较少的区域设置相对较远距离的基站,提升低频覆盖广度;或者,在电梯、地下车库、仓库等信号相对较弱的区域也能够具有较好的信号强度,提升覆盖深度,确保通讯质量。当多个发射天线的方向图互补时,多个发射天线可提高信号覆盖角度,利于接收到不同方向的基站信号。
此外,发射天线越多的话,两支发射天线可以分别支持4G移动通信信号和5G移动通信信号,利于实现4G-5G双连接(即4G-5G ENDC);或者,电子设备1000具有双卡配置时,一个SM卡需要一支发射天线支持5G移动通信信号,另一个SM卡需要另一支发射天线支持4G-5G ENDC移动通信信号等。
综上,多个发射天线利于增加天线增益、扩大覆盖范围、提升信号质量,以支持双卡配置等。
本实施方式中以两个第一辐射体10用于发射,在其他实施方式中,还可以以三个或三个以上的第一辐射体10用于发射,一支发射天线可支持4G-5G ENDC,其他支发射天线支持4G移动通信信号、或5G移动通信信号、或4G-5G ENDC移动通信信号等。
多个接收天线(接收天线为用于接收的辐射体)能够增加空间分集,提升电子设备1000的下载数据,提高电子设备1000的上网速度,提升用户体验。
可选的,请参阅图11及图12,当用户横屏握持时,第一检测模组70检测到第一子辐射体101和第三子辐射体103的信号强度相对较高,确定第一子辐射体101和第三子辐射体103为目标第一辐射体10a,第二子辐射体102为非目标第一辐射体10b。控制器控制第一开关模块61切换第一收发模组521电连接至第一子辐射体101,及控制第一开关模块61切换第二收发模组522电连接至第三子辐射体103,及控制第一开关模块61切换第一射频接收模组51电连接至第二子辐射体102。
当用户竖屏握持(例如左手握持)时,第一检测模组70检测到第一子辐射体101、第二子辐射体102的信号强度相对较高,确定第一子辐射体101、第二子辐射体102为目标第一辐射体10a,第三子辐射体103为非目标第一辐射体10b。控制器控制第一开关模块61切换第一收发模组521电连接至第一子辐射体101,及控制第一开关模块61切换第二收发模组522电连接至第二子辐射体102,及控制第一开关模块61切换第一射频接收模组51电连接至第三子辐射体103。
以上第一检测模组70、第一控制模组60相配合以实现在不同的握持手势下的发射天线和接收天线的切换,以实现发射天线具有较好的信号强度,且由于发射天线同时能够实现接收,故天线系统100仍具有较好的信号收发能力。
本实施方式还能够以相对较少数量的第一辐射体10同时支持两个不同的低频频段,以下进行具体的说明。
可选的,所述第一收发模组521用于发射第一低频信号,所述第二收发模组522用于发射第二低频信号。第一低频信号和第二低频信号的频段不同,例如,第一低频信号为B20、N28中的一者,第二低频信号为B20、N28中的另一者。
所述第一控制模组60还用于在三个所述第一辐射体10中选择两者接收所述第一低频信号及选择另两者接收所述第二低频信号。例如,第一子辐射体101和第二子辐射体102支持B20的接收,第一子辐射体101和第三子辐射体103支持N28的接收,如此,实现了以三支第一辐射体10同时支持两个不同的低频频段,既实现了对于两个不同的低频频段的同时支持,还减少了第一辐射体10的数量,节省了所占据的空间,为电子设备1000设置其他的辐射体创造了空间条件。
对于本实施例提供的三个第一辐射体10而言,本申请对于第一控制模组60包括以下的设计:
本实施例提供的第一种第一控制模组60的实施方式中,请参阅图11,第一控制模组60包括三刀三掷可任意切换的第一开关模块61。即三个输入端的射频模组可以电连接至任意的第一辐射体10。
本申请还提供了第二种第一控制模组60的实施方式,请参阅图13,第一控制模组60包括双刀双掷可任意切换的第一开关模块61及一路射频模组与一路第一辐射体10固定电连接。即第一开关模块61的两个输入端的射频模组可以电连接至两个第一辐射体10中的任意一个。与第一辐射体10固定电连接的射频模组可以是第一收发模组521、或第二收发模组522、或第一射频接收模组51。其中,图13只是其中的一种实施方式。
当然,在本申请的其他实施方式中,每一路射频模组皆与一路第一辐射体10固定电连接。
本申请还提供了一种本实施方式的变形实施方式,请参阅图14,第一射频收发模组52的数量为一个,第一射频接收模组51的数量为2个。图14中的RX1表示电连接一个第一射频接收模组51的接口。图14中的RX2表示电连接另一个第一射频接收模组51的接口。图14中的TX1/RX表示电连接一个第一射频收发模组52的接口。第一控制模组60用于切换第一射频收发模组52电连接至三个第一辐射体10中信号强度相对较高的第一辐射体10,两个第一射频接收模组51电连接至三个第一辐射体10中两个强信号度相对较弱的第一辐射体10。在工作时,第一控制模组60还可控制第一射频收发模组52与一个第一射频接收模组51一起工作,以支持一个低频信号;或者,切换至第一射频收发模组52与另一个第一射频接收模组51一起工作,以支持一个低频信号。
在第二种工作模式的天线系统100的实施例中,请参阅图15,所述第一辐射体10的数量为四个。四个所述第一辐射体10中至少两者的辐射朝向不同。四个所述第一辐射体10中至少两者的辐射朝向不同的作用可参考第一种工作模式的天线系统100中三个所述第一辐射体10中至少两者的辐射朝向不同的作用,在此不再赘述。
请参阅图15,四个所述第一辐射体10分别记为第一子辐射体101、第二子辐射体102、第三子辐射体103及第四子辐射体104。
本实施方式以第一子辐射体101设于边框310的第二侧边312(例如,中间部分)、第二子辐射体102设于边框310的第三侧边313(即底边)、第三子辐射体103设于边框310的第四侧边314的中间位置、第四子辐射体104设于边框310的第二侧边312靠近第三侧边313的位置为例进行举例说明,不限于此布局方式。如此布局,当用户横屏握持时,第一子辐射体101和第三子辐射体103未被遮挡,可具有较高的信号强度;当用户竖屏握持时,第二子辐射体102未被遮挡,第四子辐射体104不易被遮挡,可具有较高的信号强度。
请参阅图16,所述至少三个第一射频模组50包括至少一个所述第一射频收发模组52及至少两个所述第一射频接收模组51。至少一个所述第一控制模组60电连接至少两个所述第一辐射体10、至少一个所述第一射频收发模组52及至少一个所述第一射频接收模组51。
本实施方式中,所述至少三个第一射频模组50包括一个第一射频收发模组52及三个所述第一射频接收模组51。三个第一射频接收模组51分别为第一接收模组511、第二接收模组512和第三接收模组513。
图15中TX1/RX为电连接第一射频收发模组52的接口。RX1、RX2及RX3分别是电连接第一接收模组511、第二接收模组512和第三接收模组513的接口。4P4T为4进4出且可以任意切换的第一开关模块61。
所述第一检测模组70用于根据至少一个所述第一控制模组60所电连接的所述第一辐射体10的信号强度在四个所述第一辐射体10中确定一个所述目标第一辐射体10a和三个所述非目标第一辐射体10b。其中,至少一个所述第一控制模组60所电连接的所述第一辐射体10可以是两个、三个或四个第一辐射体10。
请参阅图17,所述第一控制模组60用于切换所述第一射频收发模组52电连接至所述目标第一辐射体10a,及控制三个所述第一射频接收模组51分别电连接至三个所述非目标第一辐射体10b。
对于本实施例提供的四个第一辐射体10、一个第一射频收发模组52及三个所述第一射频接收模组51而言,本申请对于第一控制模组60包括以下的设计:
本实施例提供的第一种第一控制模组60的实施方式中,请参阅图16,第一控制模组60包括四刀四掷且可任意切换的第一开关模块61,四个所述第一辐射体10皆电连接所述第一开关模块61的输出端。所述第一射频收发模组52可电连接至任意一个第一辐射体10。
所述第一控制模组60电连接四个所述第一辐射体10、所述第一射频收发模组52、所述第一接收模组511、所述第二接收模组512及所述第三接收模组513。
所述第一检测模组70用于根据四个所述第一辐射体10的信号强度确定四个所述第一辐射体10中的一者为所述目标第一辐射体10a,另三者为三个所述非目标第一辐射体10b。
所述第一控制模组60用于在所述第一检测模组70确定所述目标第一辐射体10a之后切换所述第一射频收发模组52电连接至所述目标第一辐射体10a,及在所述第一检测模组70确定三个所述非目标第一辐射体10b之后切换所述第一接收模组511、所述第二接收模组512及所述第三接收模组513分别电连接至三个所述非目标第一辐射体10b。
换言之,所述第一控制模组60根据四个第一辐射体10的信号强度,实时切换四个第一辐射体10中信号强度较强的一个第一辐射体10进行接收和发射工作,另三个信号强度相对较弱的第一辐射体10进行接收工作。
多个接收天线能够提升电子设备1000的下载数据,提高电子设备1000的上网速度,提升用户体验。
可选的,请参阅图15及图16,当用户横屏握持时,第一检测模组70检测到第一子辐射体101的信号强度相对较高,确定第一子辐射体101为目标第一辐射体10a,其他的第一辐射体10为非目标第一辐射体10b。控制器控制第一开关模块61切换第一射频收发模组52电连接至第一子辐射体101,及控制第一开关模块61切换第一接收模组511、第二接收模组512和第三接收模组513分别电连接第二子辐射体102、第三子辐射体103、第四子辐射体104。
请参阅图15及图16,当用户竖屏握持(例如右手握持)时,第一检测模组70检测到第三子辐射体103的信号强度相对较高,确定第三子辐射体103为目标第一辐射体10a,其他的第一辐射体10为非目标第一辐射体10b。控制器控制第一开关模块61切换第一射频收发模组52电连接至第三子辐射体103,及控制第一开关模块61切换第一接收模组511、第二接收模组512和第三接收模组513分别电连接第二子辐射体102、第一子辐射体101、第四子辐射体104。
以上第一检测模组70、第一控制模组60相配合以实现在不同的握持手势下的发射天线和接收天线的切换,以实现发射天线具有较好的信号强度,且由于发射天线同时能够实现接收,故天线系统100仍具有较好的信号收发能力。第一控制模组60能够切换第一射频收发模组52电连接至四个第一辐射体10中的任意一个,那么每个第一辐射体10皆能够支持信号发射和接收,如此,实现了低频段的4*4多进多出(Multiple input Multiple output,MIMO),低频信号可以为5G或4G信号,即利于实现包括5G独立组网(SA)或非独立组网(NSA)低频段的4*4MIMO,利于提升天线信号的深度覆盖、增加吞吐量和提升下载速度,还实现5G独立组网(SA)低频段探照参考信号(Sounding Reference Signal,SRS)的1发射4接收。
本申请还提供了第二种第一控制模组60的实施方式,请参阅图18,第一控制模组60包括三刀三掷且可任意切换的第一开关模块61,三个所述第一辐射体10电连接所述第一开关模块61,另一个所述第一辐射体10电连接所述第一射频接收模组51或所述第一射频收发模组52。即第一开关模块61的三个输入端的第一射频模组50可以电连接至三个第一辐射体10中的任意一个。与第一辐射体10固定电连接的第一射频模组50可以是第一射频收发模组52、或第一接收模组511、或第二接收模组512、或第三接收模组513。
换言之,所述第一控制模组60根据三个第一辐射体10的信号强度,实时切换三个第一辐射体10中信号强度较强的一个第一辐射体10进行接收和发射工作,另两个个信号强度相对较弱的第一辐射体10进行接收工作。
多个接收天线能够提升电子设备1000的下载数据,提高电子设备1000的上网速度,提升用户体验。
第一控制模组60未电连接的第一辐射体10固定连接一个第一射频模组50。包括以下实施方式:
请参阅图18,三个所述第一辐射体10电连接所述第一开关模块61,另一个所述第一辐射体10电连接所述第一射频接收模组51。图18中RX4是电连接第一射频接收模组51的接口。未电连接第一控制模组60的第一辐射体10用于接收低频信号。如此,本实施方式中,四支第一辐射体10在工作时一支发射天线以及四支接收天线。其中,一支发射天线可以在第一子辐射体101、第二子辐射体102、第三子辐射体103中任意切换。三支接收天线可以在第一子辐射体101、第二子辐射体102、第三子辐射体103中任意切换,而另一支接收天线为固定天线。
本实施方式中,未电连接第一控制模组60的第一辐射体10位于边框310的第二侧边312靠近第三侧边313的位置。边框310的第二侧边312靠近第三侧边313的位置容易在握持时发生遮挡,所以在边框310的第二侧边312靠近第三侧边313的位置不设置发射天线,在其他相对不易被握持遮挡的位置切换发射天线,可相对提高发射天线的辐射效率。相较于四个输入输出的开关模块,减少了控制端数量,节省成本。
当然,在其他实施方式中,固定天线还可以为设于在第二侧边312其他位置的第一辐射体10,设置在第一侧边311的第一辐射体10,设置在第三侧边313的第一辐射体10,以及设置在第四侧边314的第一辐射体10。
本申请还提供了第三种第一控制模组60的实施方式,所述第一控制模组60的数量为两个。每个所述第一控制模组60包括双刀双掷且任意切换的第一开关模块61。四个所述第一辐射体10中的两者电连接一个所述第一控制模组60,四个所述第一辐射体10中的另两者电连接另一个所述第一控制模组60。
当然,在本申请的其他实施方式中,每一路第一射频模组50皆与一路第一辐射体10固定电连接。
在第三种工作模式的天线系统100的实施例中,请参阅图19,本实施例与第二种工作模式的天线系统100的实施例大致相同,所述第一辐射体10的数量为四个,四个所述第一辐射体10中至少两者的辐射朝向不同。四个所述第一辐射体10分别记为第一子辐射体101、第二子辐射体102、第三子辐射体103及第四子辐射体104。本实施方式以第一子辐射体101设于边框310的第二侧边312的中间部分、第二子辐射体102设于边框310的第三侧边313(即底边)、第三子辐射体103设于边框310的第四侧边314的中间位置、第四子辐射体104设于边框310的第二侧边312靠近第三侧边313的位置为例进行举例说明,不限于此布局方式。
本实施例与第二种工作模式的天线系统100的实施例不同主要在于:
请参阅图20及图21,所述至少三个第一射频模组50包括两个所述第一射频收发模组52及两个所述第一射频接收模组51。
所述第一检测模组70用于根据至少一个所述第一控制模组60所电连接的所述第一辐射体10的信号强度在四个所述第一辐射体10中确定两个所述目标第一辐射体10a和两个所述非目标第一辐射体10b。
所述第一控制模组60用于切换两个所述第一射频收发模组52分别电连接至两个所述目标第一辐射体10a,及切换两个所述第一射频接收模组51分别电连接至两个所述非目标第一辐射体10b。
两个第一射频接收模组51分别为第一接收模组511和第二接收模组512。第一射频收发模组52的数量为两个。两个第一射频收发模组52分别为第一收发模组521和第二收发模组522。
图19中TX1/RX为电连接一个第一收发模组521的接口。TX2/RX为电连接另一个第二收发模组522的接口。RX1及RX2分别是电连接第一接收模组511及第二接收模组512的接口。4P4T为4进4出且可以任意切换的第一开关模块61。
对于本实施例提供的四个第一辐射体10、两个第一射频收发模组52及两个所述第一射频接收模组51而言,本申请对于第一控制模组60包括以下的设计:
本实施例提供的第一种第一控制模组60的实施方式中,请参阅图20及图21,第一控制模组60包括四刀四掷且可任意切换的第一开关模块61,四个所述第一辐射体10皆电连接所述第一开关模块61的输出端。所述第一射频收发模组52可电连接至任意一个第一辐射体10。
所述第一控制模组60电连接四个所述第一辐射体10、所述第一接收模组511、所述第二接收模组512、所述第一收发模组521和所述第二收发模组522。
所述第一检测模组70用于根据四个所述第一辐射体10的信号强度确定四个所述第一辐射体10中的两者分别为两个所述目标第一辐射体10a,另两者分别为两个所述非目标第一辐射体10b。
所述第一控制模组60用于在所述第一检测模组70确定两个所述目标第一辐射体10a之后切换所述第一收发模组521和所述第二收发模组522分别电连接至两个所述目标第一辐射体10a,及在所述第一检测模组70确定两个所述非目标第一辐射体10b之后切换所述第一接收模组511和所述第二接收模组512分别电连接至两个所述非目标第一辐射体10b。在功能上,实现两个第一辐射体10发射和四个第一辐射体10接收。
换言之,所述第一控制模组60根据四个第一辐射体10的信号强度,实时切换四个第一辐射体10中信号强度较强的两个第一辐射体10进行接收和发射工作,另两个信号强度相对较弱的第一辐射体10进行接收工作。
多个接收天线能够提升电子设备1000的下载数据,提高电子设备1000的上网速度,提升用户体验。
本实施例提供的第二种第一控制模组60的实施方式,请参阅图22,所述第一控制模组60的数量为两个,每个所述第一控制模组60包括双刀双掷且任意切换的开关模块,四个所述第一辐射体10中的两者电连接一个所述第一控制模组60,四个所述第一辐射体10中的另两者电连接另一个所述第一控制模组60。两个第一控制模组60分别为相互独立的第一开关模块61和第二开关模块62。第一开关模块61为双刀双掷可任意切换的开关。第二开关模块62为双刀双掷可任意切换的开关。即双开关模块实现4天线切换。
第一开关模块61的两个输入端可以在第一收发模组521、第一接收模组511、第二收发模组522和第二接收模组512中任意的两者。第一开关模块61的两个输出端可以在第一子辐射体101、第二子辐射体102、第三子辐射体103和第四子辐射体104中任意的两者。
举例而言,请参阅图22,第一开关模块61的两个输入端分别电连接第一收发模组521(图22中TX1/RX为电连接第一收发模组521的接口)和第一接收模组511(图22中RX1为电连接第一接收模组511的接口);第一开关模块61的两个输出端分别电连接第一子辐射体101和第四子辐射体104。第二开关模块62的两个输入端分别电连接第二收发模组522(图22中TX2/RX为电连接第二收发模组522的接口)和第二接收模组512(图22中RX2为电连接第二接收模组512的接口);第二开关模块62的两个输出端分别电连接第二子辐射体102和第三子辐射体103。可选的,第一开关模块61和第二开关模块62皆为双刀双掷开关。
由于第一子辐射体101、第四子辐射体104设于边框310的整体左侧(以图22为参考),第二子辐射体102、第三子辐射体103靠近于边框310的整体右侧,通过设置第一子辐射体101、第四子辐射体104中的一者为发射天线,第二子辐射体102、第三子辐射体103中的一者为发射天线,如此,两个发射天线的方向图互补,以提高天线系统100的信号覆盖广度。
此外,在研发过程中发现,第一子辐射体101容易激励起参考地系统GND的横向电流(沿第一侧边311的方向),第四子辐射体104容易激励起参考地系统GND的纵向电流(沿第四侧边314的方向),第一子辐射体101在参考地系统GND上激励起的电流模式与第四子辐射体104在参考地系统GND上激励起的电流模式不同,则第一子辐射体101和第四子辐射体104的方向图不同,如此实现第一子辐射体101的方向图和第四子辐射体104的方向图至少部分互补,如此,提高天线系统100的覆盖广度。相应地,第三子辐射体103容易激励起参考地系统GND的横向电流,第二子辐射体102容易激励起参考地系统GND的纵向电流,第三子辐射体103在参考地系统GND上激励起的电流模式与第二子辐射体102在参考地系统GND上激励起的电流模式不同,则第二子辐射体102和第三子辐射体103的方向图不同,如此实现第二子辐射体102的方向图和第三子辐射体103的方向图至少部分互补,如此,提高天线系统100的覆盖广度。
再举例而言,在其他的实施方式中,请参阅图23,第一开关模块61的两个输入端分别电连接第一收发模组521(图23中TX1/RX为电连接第一收发模组521的接口)和第一接收模组511(图23中RX1为电连接第一接收模组511的接口);第一开关模块61的两个输出端分别电连接第一子辐射体101和第二子辐射体102。第二开关模块62的两个输入端分别电连接第二收发模组522(图23中TX2/RX为电连接第二收发模组522的接口)和第二接收模组512(图23中TX2/RX为电连接第二接收模组512的接口);第二开关模块62的两个输出端分别电连接第三子辐射体103和第四子辐射体104。
由于第一子辐射体101容易在参考地系统GND上激励起横向电流,第二子辐射体102容易在参考地系统GND上激励起纵向电流,而且第一子辐射体101与的第二子辐射体102呈对角设置。第一子辐射体101的方向图与的第二子辐射体102的方向图互补,以提高天线系统100的覆盖广度;相应地,第三子辐射体103容易在参考地系统GND上激励起横向电流,第四子辐射体104容易在参考地系统GND上激励起纵向电流,而且第三子辐射体103与的第四子辐射体104呈对角设置。第三子辐射体103的方向图与的第四子辐射体104的方向图互补,以提高天线系统100的覆盖广度。
当然,在其他实施方式中,第一开关模块61的两个输入端分别电连接第一收发模组521和第一接收模组511;第二开关模块62的两个输入端分别电连接第二收发模组522和第二接收模组512;第一开关模块61的两个输出端分别电连接第一子辐射体101和第三子辐射体103。第二开关模块62的两个输出端分别电连接第二子辐射体102和第四子辐射体104。
本申请还提供了第三种第一控制模组60的实施方式,请参阅图24,所述第一控制模组60包括三刀三掷且任意切换的第一开关模块61,三个所述第一辐射体10电连接所述第一开关模块61,另一个所述第一辐射体10电连接所述第一射频接收模组51或所述第一射频收发模组52。
即第一开关模块61的三个输入端的第一射频模组50可以电连接至三个第一辐射体10中的任意一个。与第一辐射体10固定电连接的第一射频模组50可以是第一收发模组521、或第二收发模组522、或第一接收模组511、或第二接收模组512。
换言之,所述第一控制模组60根据三个第一辐射体10的信号强度,实时切换三个第一辐射体10中信号强度较强的一个第一辐射体10进行接收和发射工作,另两个个信号强度相对较弱的第一辐射体10进行接收工作。
多个接收天线能够提升电子设备1000的下载数据,提高电子设备1000的上网速度,提升用户体验。
第一控制模组60未电连接的第一辐射体10固定连接一个第一射频模组50。包括以下实施方式:
请参阅图25,三个所述第一辐射体10电连接所述第一开关模块61,另一个所述第一辐射体10电连接所述第一射频收发模组52。未电连接第一控制模组60的第一辐射体10用于发射和接收低频信号。如此,本实施方式中,四支第一辐射体10在工作时两支发射天线以及四支接收天线。其中,一支发射天线可以在第一、第二、第三子辐射体103中任意切换。另一支发射天线为固定天线。三支接收天线可以在第一子辐射体101、第二子辐射体102、第三子辐射体103中任意切换,而另一支接收天线为固定天线。
本实施方式中,未电连接第一控制模组60的第一辐射体10位于边框310的第二侧边312靠近第三侧边313的位置,当然,在其他实施方式中,固定天线还可以为设于在第二侧边312其他位置的第一辐射体10,设置在第一侧边311的第一辐射体10,设置在第三侧边313的第一辐射体10,以及设置在第四侧边314的第一辐射体10。
当然,在本申请的其他实施方式中,每一路第一射频模组50皆与一路第一辐射体10固定电连接。
本实施例提供的四个第一辐射体10中,其中两个作为发射天线及四个皆作为接收天线,相较于第一种工作模式提供的天线系统100,接收天线的数量增加,以实现4*4MIMO,实现了4*4多进多出(4*4多MIMO),利于天线信号的深度覆盖、增加吞吐量和提升下载速度;相较于第二种工作模式提供的天线系统100,发射天线的数量增加,利于增加天线增益、扩大覆盖范围、提升信号质量,以支持双卡配置等,还实现5G独立组网(SA)低频段探照参考信号(Sounding Reference Signal,SRS)的2发射4接收。
请参阅图3及图4,所述电子设备1000还包括参考地系统GND。所述至少三个第一辐射体10依次排列呈环形环绕于所述参考地系统GND的外围设置。
可选的,以所述参考地系统GND大致呈矩形为例进行举例说明,当然,本申请并不限定该参考地系统GND的形状。所述参考地系统GND包括依次连接的第一边81、第二边82、第三边83及第四边84。结合参考图11,其中,参考地系统GND的第一边81与边框310的第一侧边311相对设置。参考地系统GND的第二边82与边框310的第二侧边312相对设置。参考地系统GND的第三边83与边框310的第三侧边313相对设置。参考地系统GND的第四边84与边框310的第四侧边314相对设置。
所述至少三个第一辐射体10分别朝向至少三侧设置。可选的,所述至少三个第一辐射体10设于所述参考地系统GND的至少三边。例如,当第一辐射体10的数量为三个时,三个第一辐射体10分别设于参考地系统GND的第二边82、第三边83及第四边84。当第一辐射体10的数量为四个时,四个第一辐射体10分别设于第二边82、第三边83及第四边84;或者,分别设于第一边81、第二边82、第三边83及第四边84。
朝向同一侧设置的多个所述第一辐射体10中,至少两个所述第一辐射体10的谐振模式不同。换言之,在设于所述参考地系统GND同一边的多个所述第一辐射体10中,至少两个所述第一辐射体10的谐振模式不同。例如,两个第一辐射体10皆设于第二边82时,这两个第一辐射体10的谐振模式不同,例如,一者为1/4波长模式,另一者为1/2波长模式,如此,这两个第一辐射体10的电流模式不同,方向图不同,利于这两个第一辐射体10的方向图互补,利于提升天线系统100的覆盖广度。
所述第一边81的长度小于所述第二边82的长度。即第一边81为短边,第三边83为短边;第二边82为长边,第四边84为长边。
可选的,所述至少三个第一辐射体10包括依次排列呈环形的第一子辐射体101、第二子辐射体102及第三子辐射体103。所述第一子辐射体101沿第一方向延伸。其中,第一方向为第二边82所延伸方向。可选的,所述第一子辐射体101设于所述参考地系统GND的第二边82(例如,中间部分)的外侧且沿第二边82延伸。可选的地,第一子辐射体101可集成于第二侧边312。所述第二子辐射体102相对靠近所述第一子辐射体101沿第二方向延伸,所述第二方向与所述第一方向相交(相交角度为(0~90°])。可选的,第一方向垂直第二方向。所述第二子辐射体102相对远离所述第一子辐射体101的部分沿所述第一方向延伸。可选的,所述第二子辐射体102的一部分设于所述参考地系统GND的第三边83外且沿第三边83延伸,所述第二子辐射体102的另一部分设于所述第四边84外且沿第四边84延伸。可选的地,第二子辐射体102可集成于第三侧边313和第四侧边314。所述第三子辐射体103与所述第一子辐射体101相对设置且沿所述第一方向延伸。所述第三子辐射体103设于所述参考地系统GND的第四边84(例如,中间部分)外且沿第四边84延伸。可选的地,第三子辐射体103可集成于第四侧边314。
当然,上述的第一子辐射体101、第二子辐射体102及第三子辐射体103还可以设于其他的位置。
请参阅图3,所述至少三个第一辐射体10包括位于所述第一子辐射体101与所述第二子辐射体102之间的第四子辐射体104。所述第四子辐射体104靠近于所述第一子辐射体101的部分沿所述第一方向延伸,所述第四子辐射体104靠近于所述第二子辐射体102的部分沿所述第二方向延伸。可选的,所述第四子辐射体104的一部分设于所述参考地系统GND的第二边82外且沿第二边82延伸,所述第四子辐射体104的另一部分设于所述参考地系统GND的第三边83外且沿第三边83延伸。可选的地,所述第四子辐射体104的一部分集成于第二侧边312,所述第四子辐射体104的另一部分集成于第三侧边313。或者,所述第四子辐射体104位于所述第一子辐射体101与所述第三子辐射体103之间,且与所述第二子辐射体102相对设置。可选的,所述第四子辐射体104设于所述参考地系统GND的第一边81外且沿第一边81延伸。可选的地,所述第四子辐射体104集成于第一侧边311。
请参阅图3及图4,所述第二辐射体20包括第一耦合辐射体201和第二耦合辐射体202。所述第一耦合辐射体201位于所述第一子辐射体101与所述第二子辐射体102之间,所述第一耦合辐射体201沿所述第二方向延伸且与所述第二子辐射体102耦合。可选的,所述第一耦合辐射体201设于所述第三边83外且沿第三边83延伸,且与所述第二子辐射体102耦合。可选的地,所述第一耦合辐射体201集成于第三侧边313。可选的,当第四子辐射体104设于第二边82靠近第三边83的位置时,第一耦合辐射体201的接地端可与第四子辐射体104的接地端共用。第一耦合辐射体201与第四子辐射体104相互独立。所述第二耦合辐射体202位于所述第三子辐射体103远离所述第二子辐射体102的一侧,所述第二耦合辐射体102沿所述第一方向延伸且与所述第三子辐射体103耦合。可选的,所述第二耦合辐射体202设于所述第四边84外且沿第四边84延伸,且与所述第三子辐射体103耦合。可选的地,所述第二耦合辐射体202集成于第二侧边312。所述第二耦合辐射体202可设于第三子辐射体103靠近第一边81的一侧,利于竖屏握持时不易被遮挡。
第二辐射体20的形式不限于上述的倒F天线、T型天线,还可以是回路天线(LOOP天线)等。
本申请中的第一耦合辐射体201和第二耦合辐射体202所支持的频段可以相同或不同。本实施方式通过设置第一耦合辐射体201和第二耦合辐射体202分别设于第三边83和第四边84。在用户横屏握持电子设备1000时,第一耦合辐射体201被握持,而第二耦合辐射体202未被握持;在用户竖屏握持电子设备1000时,第一耦合辐射体201和第二耦合辐射体202皆不易被握持。如此,确保在不同用户握持方式下,第一耦合辐射体201和第二耦合辐射体202至少一者的工作环境良好。
请参阅图26,所述第二辐射体20还包括第三耦合辐射体203。所述第三耦合辐射体203位于所述第一子辐射体101远离所述第二子辐射体102的一端,所述第三耦合辐射体203沿所述第一方向延伸且与所述第一子辐射体101耦合。可选的,所述第三耦合辐射体203设于所述第二边82外且沿所述第二边82延伸,且与所述第一子辐射体101耦合。可选的地,所述第三耦合辐射体203集成于第二侧边312。第三耦合辐射体203设于所述第一子辐射体101靠近第一边81的一侧。第三耦合辐射体203用于支持MHB频段的移动通信信号、UHB频段的移动通信信号、Wi-Fi信号、GNSS信号中的至少一者。
请参阅图26,所述天线系统100还包括顶部辐射体204。所述顶部辐射体204与所述第二子辐射体102相对设置,且沿所述第二方向延伸。可选的,所述顶部辐射体204设于所述第一边81外且沿第一边81延伸。可选的地,顶部辐射体204集成于第一侧边311。所述顶部辐射体204用于支持MHB频段的移动通信信号、UHB频段的移动通信信号、Wi-Fi信号、GNSS信号中的至少一者。顶部辐射体204可不与第一辐射体10相耦合。该顶部辐射体204利于竖屏握持时不易被遮挡。
请参阅图27,所述天线系统100还包括第二检测模组90、多个第二射频模组110及至少一个第二控制模组120。所述第二射频模组110包括至少一个第二射频收发模组111及至少一个第二射频接收模组112。
可选的,当顶部辐射体204与第一耦合辐射体201、第二耦合辐射体202、第三耦合辐射体203所支持的频段皆为同一类,例如皆为MHB频段。可将顶部辐射体记为未与第一辐射体10耦合的第二辐射体20。第二辐射体20的数量为四个,分别为第一耦合辐射体201、第二耦合辐射体202、第三耦合辐射体203、顶部辐射体204。
四个第二辐射体20分别设于参考地系统GND的第一边81、第二边82、第三边83及第四边84,以实现四个第二辐射体20的方向图互补且确保在不同的握持手势下皆具有第二辐射体20未被用户手部遮挡,具有良好的工作环境。四个第二辐射体20中三个与第一辐射体10耦合一个未与第一辐射体10耦合,其中,未与第一辐射体10耦合的第二辐射体20位于参考地系统GND的第一边81,三个第二辐射体20分别位于第二边82、第三边83及第四边84。当然,第二辐射体20的数量还可以为两个、三个、或者四个以上等,本申请对此不做具体的限定。同样的,本申请对于与第一辐射体10耦合的第二辐射体20的数量和位置也不做具体的限定。本申请对于未与第一辐射体10耦合的第二辐射体20的数量和位置也不做具体的限定。
四个第二辐射体20中每个第二辐射体20皆为即可发射又可接收的天线。在工作时,四个第二辐射体20中至少一个用于发射MHB频段的移动通信信号、UHB频段的移动通信信号、Wi-Fi信号、GNSS信号中的至少一者,四个第二辐射体20中皆可接收MHB频段的移动通信信号、UHB频段的移动通信信号、Wi-Fi信号、GNSS信号中的至少一者。
请参阅图28,所述第二检测模组90用于检测多个所述第二辐射体20的信号强度,并根据多个所述第二辐射体20的信号强度确定至少一个目标第二辐射体20a和至少一个非目标第二辐射体20b。其中,所述目标第二辐射体20a的信号强度大于所述非目标第二辐射体20b的信号强度。
进一步地,四个第二辐射体20中,信号强度最大的第二辐射体20为目标第二辐射体20a,剩下的第二辐射体20为非目标第二辐射体20b。可选的,第二检测模组90通过在第二射频模组110端检测信号接收强度以检测第二辐射体20的信号强度,进而确定第二辐射体20的工作环境。
所述第二射频收发模组111用于接收和发射MHB频段的移动通信信号、UHB频段的移动通信信号、Wi-Fi信号、GNSS信号中的至少一者,所述第二射频接收模组112用于接收中MHB频段的移动通信信号、UHB频段的移动通信信号、Wi-Fi信号、GNSS信号中的至少一者。
所述第二控制模组120电连接所述第二射频收发模组111、所述第二射频接收模组112、所述第二检测模组90及多个所述第二辐射体20。所述第二控制模组120用于在所述第二检测模组90确定至少一个所述目标第二辐射体20a之后切换所述第二射频收发模组111电连接至所述目标第二辐射体20a,及用于在所述第二检测模组90确定至少一个所述非目标第二辐射体20b之后切换所述第二射频接收模组112电连接至所述非目标第二辐射体20b。
可选的,所述第二检测模组90通过在第二射频模组110端检测多个第二辐射体20的信号接收强度,并比较多个信号接收强度的大小,确定信号接收强度最大的第二辐射体20为目标第二辐射体20a,及确定信号接收强度较小的第二辐射体20为非目标第二辐射体20b,并将目标第二辐射体20a、非目标第二辐射体20b以电信号形式发送至控制器,控制器通过切换第三开关模块,使第二射频收发模组111电连接至信号强度最高的第二辐射体20,及使第二射频接收模组112电连接至其他信号强度的第二辐射体20。
可选的,第二控制模组120可切换四个第二辐射体20中的任意一个第二辐射体20电连接至第二射频收发模组111。第二控制模组120可切换四个第二辐射体20中的任意一个第二辐射体20电连接至第二射频接收模组112。
上述的过程可以是实时动态的过程。即第二检测模组90实时检测多个第二辐射体20的信号接收强度,控制器实时调节第三开关模块,实现智能切换,以确保无论多个第二辐射体20的工作环境如何变化(或者手握姿势如何变化),都能够将信号接收强度最优的第二辐射体20作为发射辐射体,其他的第二辐射体20作为接收辐射体,以在不同的手握姿势时保持发射辐射体具有较好的信号质量,提高电子设备1000的信号稳定性,提高用户的使用体验。
第二辐射体20所电连接的第二射频模组110、第二控制模组120的设置以及切换方式可以参考第一辐射体10所电连接的第一射频模组50、第一控制模组60以及切换方式,在此不再一一赘述。
本申请中由于设置支持其他频段(例如MHB频段、或UHB频段、或Wi-Fi信号、或GNSS信号)的至少一个第二辐射体20与第一辐射体10耦合,如此,在支持上述的MHB频段、或UHB频段、或Wi-Fi信号、或GNSS信号的同时,还节省了电子设备1000上的空间,如此可设置三个、四个或四个以上的第一辐射体10。三个或四个第一辐射体10中可设置至少一个第一辐射体10为发射天线,且设置第一射频收发模组52、第一射频接收模组51与多个第一辐射体10非固定电连接,而是通过开关模块实现输入端的第一射频收发模组52、第一射频接收模组51皆可以与任意一个第一辐射体10电连接,如此,在用户不同的握持手势下,天线系统100可以根据检测到的多个第一辐射体10的信号强度来确定第一射频收发模组52连接哪一个第一辐射体10,利于在不同的握持手势下实现智能选择发射天线的位置,确保在不同的握持手势下皆较高的信号强度;多个第一辐射体10中可设置多个发射天线,利于增加天线增益、扩大覆盖范围、提升信号质量,以支持双卡配置等;多个第一辐射体10皆能够作为接收天线,利于增加信号覆盖深度和广度,利于提升下载速度。本实施方式提供的天线系统100还可以实现LB频段4*4MIMO,MHB频段4*4MIMO,还能够实现3个低频辐射体的智能天线切换或4个低频辐射体的智能天线切换,3个中高频辐射体的智能天线切换或4个中高频辐射体的智能天线切换;还实现5G独立组网(SA)低频段探照参考信号(Sounding ReferenceSignal,SRS)的1发射4接收、或2发射4接收等。
以上所述是本申请的部分实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。
Claims (22)
1.一种天线系统,其特征在于,包括:
至少三个第一辐射体,所述至少三个第一辐射体中至少一者能够发射预设低频信号,所有的所述第一辐射体皆至少能够接收所述预设低频信号;以及
至少一个第二辐射体,至少一个所述第二辐射体与至少一个所述第一辐射体之间通过耦合缝隙耦合,所述第二辐射体所支持的频段的最小值大于或等于所述预设低频信号的频段的最大值。
2.如权利要求1所述的天线系统,其特征在于,所述天线系统还包括第一馈电系统,所述第一馈电系统电连接所述第二辐射体,至少一个所述第一辐射体在所述第一馈电系统的激励下产生1/4波长模式、1/2波长模式、3/4波长模式、1个波长模式中的至少一者的谐振模式。
3.如权利要求2所述的天线系统,其特征在于,所述天线系统还包括第二馈电系统,所述第二馈电系统电连接所述第一辐射体,所述第二辐射体在所述第二馈电系统的激励下产生1/4波长模式、1/2波长模式、3/4波长模式、1个波长模式中的至少一者的谐振模式。
4.如权利要求3所述的天线系统,其特征在于,所述第二辐射体具有第一接地端和第一耦合端,以及位于所述第一接地端与所述第一耦合端之间的第一馈电点;所述第一馈电系统电连接所述第一馈电点;
所述第一辐射体具有作用端和第二耦合端,以及位于所述作用端与所述第二耦合端之间的第二馈电点;所述第二耦合端与所述第一耦合端之间为所述耦合缝隙,所述第二馈电系统电连接所述第二馈电点。
5.如权利要求4所述的天线系统,其特征在于,所述作用端接地;所述第一馈电系统至少激励所述第二耦合端与所述第二馈电点之间的部分产生谐振。
6.如权利要求4所述的天线系统,其特征在于,所述作用端为自由端,所述第一辐射体还具有位于所述第二馈电点与所述第二耦合端之间的第一匹配点;所述天线系统还包括第一匹配电路,所述第一匹配电路包括电容器件、电感器件、开关调谐器件中的至少一者,所述第一匹配电路的一端电连接所述第一匹配点,所述第一匹配电路的另一端接地;所述第一馈电系统至少激励所述第二耦合端与所述第一匹配点之间的部分产生谐振。
7.如权利要求4所述的天线系统,其特征在于,所述第二辐射体还具有位于所述第一接地端与所述第一耦合端之间的第二匹配点;所述天线系统还包括第二匹配电路,所述第二匹配电路包括电容器件,所述第二匹配电路的一端电连接所述第二匹配点,所述第二匹配电路的另一端接地;所述第二馈电系统至少用于激励所述第一耦合端与所述第二匹配点之间的部分产生谐振。
8.如权利要求1~7任意一项所述的天线系统,其特征在于,所述天线系统还包括:
至少三个第一射频模组,至少三个所述第一射频模组中包括至少一个第一射频接收模组和至少一个第一射频收发模组;
至少一个第一控制模组,所述第一控制模组电连接至少两个所述第一射频模组及至少两个所述第一辐射体;及
第一检测模组,所述第一检测模组用于检测至少一个所述第一控制模组所电连接的所述第一辐射体的信号强度,并根据所述信号强度确定至少一个目标第一辐射体和至少一个非目标第一辐射体,其中,所述目标第一辐射体的信号强度大于所述非目标第一辐射体的信号强;所述第一控制模组用于切换所述第一射频收发模组电连接至所述目标第一辐射体,及用于切换所述第一射频接收模组电连接至所述非目标第一辐射体。
9.如权利要求8所述的天线系统,其特征在于,所述第一辐射体的数量为三个,三个所述第一辐射体中至少两者的辐射朝向不同;
所述至少三个第一射频模组包括两个所述第一射频收发模组及一个所述第一射频接收模组,所述第一控制模组电连接三个所述第一辐射体、一个所述第一射频收发模组及两个所述第一射频接收模组;
所述第一检测模组用于根据三个所述第一辐射体的信号强度确定三个所述第一辐射体中的两者为两个所述目标第一辐射体,另一者为所述非目标第一辐射体;
所述第一控制模组用于切换一个所述第一射频收发模组电连接至两个所述目标第一辐射体中的一者、切换另一个所述第一射频收发模组电连接至两个所述目标第一辐射体中的另一者、及切换所述第一射频接收模组电连接至所述非目标第一辐射体。
10.如权利要求9所述的天线系统,其特征在于,两个所述第一射频收发模组用于分别发射第一低频信号和发射第二低频信号;
所述第一控制模组还用于在三个所述第一辐射体中选择两者接收所述第一低频信号及选择另两者接收所述第二低频信号。
11.如权利要求8所述的天线系统,其特征在于,所述第一辐射体的数量为四个,四个所述第一辐射体中至少两者的辐射朝向不同;
所述至少三个第一射频模组包括至少一个所述第一射频收发模组及至少两个所述第一射频接收模组,至少一个所述第一控制模组电连接至少两个所述第一辐射体、至少一个所述第一射频收发模组及至少一个所述第一射频接收模组。
12.如权利要求11所述的天线系统,其特征在于,所述至少三个第一射频模组包括一个所述第一射频收发模组及三个所述第一射频接收模组;
所述第一检测模组用于根据至少一个所述第一控制模组所电连接的所述第一辐射体的信号强度在四个所述第一辐射体中确定一个所述目标第一辐射体和三个所述非目标第一辐射体;
所述第一控制模组用于切换所述第一射频收发模组电连接至所述目标第一辐射体,及控制三个所述第一射频接收模组分别电连接至三个所述非目标第一辐射体。
13.如权利要求11所述的天线系统,其特征在于,所述至少三个第一射频模组包括两个所述第一射频收发模组及两个所述第一射频接收模组;所述第一检测模组用于根据至少一个所述第一控制模组所电连接的所述第一辐射体的信号强度在四个所述第一辐射体中确定两个所述目标第一辐射体和两个所述非目标第一辐射体;
所述第一控制模组用于切换两个所述第一射频收发模组分别电连接至两个所述目标第一辐射体,及切换两个所述第一射频接收模组分别电连接至两个所述非目标第一辐射体。
14.如权利要求11或12所述的天线系统,其特征在于,所述第一控制模组包括四刀四掷的开关模块,四个所述第一辐射体皆电连接所述开关模块;或,所述第一控制模组包括三刀三掷的开关模块,三个所述第一辐射体电连接所述开关模块,另一个所述第一辐射体电连接所述第一射频接收模组或所述第一射频收发模组;或,所述第一控制模组的数量为两个,每个所述第一控制模组包括双刀双掷的开关模块,四个所述第一辐射体中的两者电连接一个所述第一控制模组,四个所述第一辐射体中的另两者电连接另一个所述第一控制模组。
15.如权利要求1所述的天线系统,其特征在于,所述第二辐射体所支持的信号包括MHB频段的移动通信信号、UHB频段的移动通信信号、Wi-Fi信号、GNSS信号中的至少一者。
16.如权利要求1~7、9~13、15任意一项所述的天线系统,其特征在于,所述至少三个第一辐射体分别朝向至少三侧设置;朝向同一侧设置的多个所述第一辐射体中,至少两个所述第一辐射体的谐振模式不同。
17.如权利要求16所述的天线系统,其特征在于,所述至少三个第一辐射体包括依次排列呈环形的第一子辐射体、第二子辐射体及第三子辐射体,所述第一子辐射体沿第一方向延伸,所述第二子辐射体相对靠近所述第一子辐射体的部分沿第二方向延伸,所述第二方向与所述第一方向相交,所述第二子辐射体相对远离所述第一子辐射体的部分沿所述第一方向延伸,所述第三子辐射体与所述第一子辐射体相对设置且沿所述第一方向延伸。
18.如权利要求17所述的天线系统,其特征在于,所述至少三个第一辐射体包括位于所述第一子辐射体与所述第二子辐射体之间的第四子辐射体,所述第四子辐射体靠近于所述第一子辐射体的部分沿所述第一方向延伸,所述第四子辐射体靠近于所述第二子辐射体的部分沿所述第二方向延伸;或者,所述第四子辐射体位于所述第一子辐射体与所述第三子辐射体之间,且与所述第二子辐射体相对设置。
19.如权利要求17或18所述的天线系统,其特征在于,所述第二辐射体包括第一耦合辐射体和第二耦合辐射体,所述第一耦合辐射体位于所述第一子辐射体与所述第二子辐射体之间,所述第一耦合辐射体沿所述第二方向延伸且与所述第二子辐射体耦合;所述第二耦合辐射体位于所述第三子辐射体远离所述第二子辐射体的一侧,所述第二耦合辐射体沿所述第一方向延伸且与所述第三子辐射体耦合。
20.如权利要求19所述的天线系统,其特征在于,所述第二辐射体还包括第三耦合辐射体,所述第三耦合辐射体位于所述第一子辐射体远离所述第二子辐射体的一端,所述第三耦合辐射体沿所述第一方向延伸且与所述第一子辐射体耦合;所述天线系统还包括顶部辐射体,所述顶部辐射体与所述第二子辐射体相对设置,且沿所述第二方向延伸,所述顶部辐射体用于支持MHB频段的移动通信信号、UHB频段的移动通信信号、Wi-Fi信号、GNSS信号中的至少一者。
21.如权利要求1~7、9~13、15、17、18、20任意一项所述的天线系统,其特征在于,所述天线系统还包括第二检测模组、多个第二射频模组、及至少一个第二控制模组;所述第二射频模组包括至少一个第二射频收发模组及至少一个第二射频接收模组;
所述第二辐射体的数量为多个,所述第二检测模组用于检测多个所述第二辐射体的信号强度,并根据多个所述第二辐射体的信号强度确定至少一个目标第二辐射体和至少一个非目标第二辐射体,其中,所述目标第二辐射体的信号强度大于所述非目标第二辐射体的信号强度;
所述第二控制模组电连接所述第二射频收发模组、所述第二射频接收模组、所述第二检测模组及多个所述第二辐射体,所述第二控制模组用于切换所述第二射频收发模组电连接至所述目标第二辐射体,及用于切换所述第二射频接收模组电连接至所述非目标第二辐射体。
22.一种电子设备,其特征在于,包括如权利要求1~21任意一项所述的天线系统。
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