CN117157832A - 天线组件和终端设备 - Google Patents
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Abstract
本公开关于一种天线组件和终端设备，所述天线组件包括：第一辐射臂和第二辐射臂，其中，第一辐射臂与第二辐射臂之间设置有第一缝隙，第一辐射臂靠近第一缝隙的一端设置有扼流单元；其中，扼流单元具有第一状态和第二状态；其中，在第一辐射臂收发第一频段的信号时，扼流单元处于第一状态；在第二辐射臂收发第二频段的信号时，扼流单元处于第二状态。由此，该天线组件能够在不额外增加电容和电感元器件的基础上，解决天线之间的耦合问题，提高天线之间的隔离度。
Description
本公开涉及通信技术领域，尤其涉及一种天线组件和终端设备。
近年来，随着终端设备通讯的高速发展，终端设备的天线作为接收和发射信号的载体，在无线通讯中扮演着重要的角色。而对于天线来说，覆盖频段则日益增多，但同时留给天线的空间却越来越小，如何能使布置在狭窄空间的各天线之间的隔离度保持在一定水平，这成了天线设计的一大难题。
传统天线设计时，针对天线之间的隔离度问题，常在匹配端使用添加LC电路的方案，但是此种方案会增加匹配电路的面积，不利于集成化，且此种方案起到的隔离效果并不如意。因此，如何提高天线之间的隔离度是目前亟待解决的问题。
发明内容
本公开提供一种天线组件和终端设备，以至少解决相关技术中天线耦合问题导致的隔离效果不好的问题。本公开的技术方案如下：
根据本公开实施例的第一方面，提出一种天线组件，该天线组件包括：第一辐射臂和第二辐射臂，其中，所述第一辐射臂与所述第二辐射臂之间设置有第一缝隙，所述第一辐射臂靠近所述第一缝隙的一端设置有扼流单元；其中，所述扼流单元具有第一状态和第二状态；其中，
在所述第一辐射臂收发第一频段的信号时，所述扼流单元处于第一状态；
在所述第二辐射臂收发第二频段的信号时，所述扼流单元处于第二状态。
在本公开的一个实施例之中，所述扼流单元是基于终端设备的中框设置的。
在本公开的一个实施例之中，所述扼流单元包括第一板、第二板、第三板和第四板；其中，所述第一板远离所述第一缝隙的一端和所述第二板远离所述第一缝隙的一端通过所述第三板连接，所述第一板靠近所述第一缝隙的一端和所述第二板靠近所述第一缝隙的一端通过所述第四板连接；其中，
在所述第一板上靠近所述第一缝隙的一端设置有第二缝隙；
在所述第二板上远离所述第一缝隙的一端设置有第三缝隙。
在本公开的一个实施例之中，所述扼流单元还包括弯折线；其中，
所述弯折线的一端与所述第二缝隙远离所述第一缝隙的一端连接，所述弯折线的另一端与所述第三缝隙靠近所述第一缝隙的一端连接。
在本公开的一个实施例之中，所述弯折线包括第一部分、第二部分和第三部分；
其中，所述第一部分的一端与所述第二缝隙靠近所述第一缝隙的一侧连接，所述第二部分的一端与所述第一部分的另一端连接，所述第三部分的一端与所述第二部分的另一端连接，所述第三部分的另一端与所述第三缝隙靠近所述第一缝隙的一端连接。
在本公开的一个实施例之中，所述第一部分与所述第三部分平行设置，所述第二部分分别与所述第一板和所述第二板平行设置，所述第二部分分别与所述第一部分和所述第二部分垂直。
在本公开的一个实施例之中，所述第一板和所述第二板的长度范围均为15mm-21mm，所述第一板和所述第二板的宽度范围均为0.2mm-0.3mm；
所述第三板和所述第四板的长度范围均为1.5mm-2.5mm；
所述第一缝隙、所述第二缝隙和所述第三缝隙的长度范围均为0.8mm-1.2mm；
所述弯折线的长度范围为8mm-12mm，所述弯折线的宽度范围为0.05mm-0.15mm。
在本公开的一个实施例之中，所述第一缝隙、所述第二缝隙和所述第三缝隙处均填充聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT材料。
在本公开的另一个实施例之中，所述扼流单元还包括电感；其中，
所述电感的一端与所述第二缝隙远离所述第一缝隙的一端连接，所述电感的另一端与所述第三缝隙靠近所述第一缝隙的一端连接。
根据本公开实施例的第二方面，提出了一种终端设备，其包括上述的天线组件。
本公开的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：
通过本公开的实施例，天线组件包括第一辐射臂和第二辐射臂，其中，第一辐射臂与第二辐射臂之间设置有第一缝隙，第一辐射臂靠近第一缝隙的一端设置有扼流单元；其中，扼流单元具有第一状态和第二状态；其中，在第一辐射臂收发第一频段的信号时，扼流单元处于第一状态；在第二辐射臂收发第二频段的信号时，扼流单元处于第二状态。由此，该天线组件能够在不额外增加电容和电感元器件的基础上，解决天线之间的耦合问题，提高天线之间的隔离度。
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。
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理，并不构成对本公开的不当限定。
图1是相关技术的天线辐射结构的示意图；
图2是根据本公开一个实施例的天线组件的示意图；
图3是根据本公开一个实施例的天线组件的局部放大图；
图4是根据本公开一个实施例的扼流单元的示意图；
图5是根据本公开一个实施例的扼流单元的等效电路图；
图6是根据本公开一个实施例的扼流单元的斜视图；
图7是根据本公开一个实施例的扼流单元的正视图；
图8是根据本公开一个实施例的扼流单元的电流量级仿真示意图；
图9是根据本公开一个实施例的有无采用扼流单元时隔离度的比较示意图；
图10是根据本公开一个实施例的天线组件仿真参数示意图。
为了使本领域普通人员更好地理解本公开的技术方案，下面将结合附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开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、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
下面参考附图描述本公开实施例的天线组件和终端设备。
近年来，随着终端设备通讯的高速发展，终端设备的天线作为接收和发射信号的载体，在无线通讯中扮演着重要的角色。而对于天线来说，覆盖频段则日益增多，但同时留给天线的空间却越来越小，如何能在狭窄的空间内布置多个天线，同时还要各天线之间的隔离度保持在一定水平，这成了天线设计的一大难题。
相关技术中，为解决天线之间的耦合问题，提高天线之间隔离度，经常利用零散电容 电感器件在匹配电路上构建匹配、LC滤波电路，从而滤除特定频段的电流。
具体如图1所示，相关技术中的天线辐射结构，普遍是在天线端口设置匹配、LC滤波电路，通过该匹配、LC滤波电路对特定频段的电流进行滤除，以达到提升隔离度的目的，但此种方法所实现的带宽较窄，且在部分情况下，解耦效果并不明显。同时，增加匹配、LC滤波电路，就意味着或多或少的增加元器件的使用，这样成本就会提高。另外，匹配、LC滤波电路中器件的使用也会使得终端设备的损耗增加。
为此，本公开提出了一种天线组件，该天线组件能够在不增加元器件、缩减成本的基础上，基于终端设备的中框进行结构设计，使天线组件具备宽带滤波效果，达到高隔离度的目的。
图2是根据本公开一个实施例的天线组件的示意图。图3是根据本公开一个实施例的天线组件的局部放大图。
结合图2和图3所示，本公开实施例的天线组件，包括：第一辐射臂a和第二辐射臂b，其中，第一辐射臂a与第二辐射臂b之间设置有第一缝隙S1，第一辐射臂a靠近第一缝隙S1的一端设置有扼流单元a1，其中，扼流单元a1具有第一状态和第二状态。
其中，在第一辐射臂a收发第一频段的信号时，扼流单元a1处于第一状态；在第二辐射臂b收发第二频段的信号时，扼流单元a1处于第二状态。
需要说明的是，第一辐射臂a可以为GSM(Global System for Mobile Communications，全球移动通信系统)频段如2.1-2.7GHz的天线结构，如可以利用T型天线实线，并在第一辐射臂a远离第一缝隙S1处间隔设置两个上框点，这两个上框点用于馈电，即第一辐射臂a为双馈电的天线结构；第二辐射臂b可以为wifi(Wireless Fidelity，无线保真)频段如2.4GHz的天线结构，并在第二辐射臂b靠近第一缝隙S1的位置设置一个上框点，该上框点用于馈电，即第二辐射臂b为单馈电的天线结构。由此可知，GSM天线的2.1-2.7GHz频段覆盖wifi天线的2.4GHz频段和部分LTE(Long Term Evolution，长期演进)网络的频段。传统方案设计仿真中，这种头对尾的天线设计方案，在第一辐射臂a收发第一频段信号时，会同时产生二次谐波，此二次谐波会正好与第二辐射臂b的收发的第二频段信号重合，使得这两个辐射臂之间的隔离度变差，如小于-10dB。
该实施例中，扼流单元a1为第一辐射臂a的一部分，具体在第一辐射臂a收发第一频段的信号时，处于第一状态如短路状态；在第二辐射臂b收发第二频段的信号时，处于第二状态如开路状态。这样能够有效地阻止第二频段信号的电流流入第一辐射臂a的端口，以达到高隔离度的目的。由此，本公开的天线组件能够在不额外增加电容和电感元器件的基础上，解决天线之间的耦合问题，提高天线之间的隔离度。
在额外增加电容和电感元器件的基础上，为了进一步缩减成本，在本公开的实施例中，扼流单元a1是基于终端设备的中框设置的，也就是说，本公开中的扼流单元a1是基于中框结构本身设计的。
下面结合示例一来说明本公开的扼流单元a1。
图4是根据本公开一个实施例的扼流单元的示意图。
为了便于本领域技术人员识别第一缝隙S1的位置，在图4中示出了第二辐射臂b的部分辐射臂。
如图4所示，扼流单元a1包括第一板L1、第二板L2、第三板L3和第四板L4；其中，第一板L1远离第一缝隙S1的一端和第二板L2远离第一缝隙S1的一端通过第三板L3连接，第一板L1靠近第一缝隙S1的一端和第二板L2靠近第一缝隙S1的一端通过第四板L4连接；其中，在第一板L1上靠近第一缝隙S1的一端设置有第二缝隙S2；在第二板L2上远离第一缝隙S1的一端设置有第三缝隙S3。
如图4所示，扼流单元a1还包括弯折线W；其中，弯折线W的一端与第二缝隙S2远离第一缝隙S1的一端连接，弯折线W的另一端与第三缝隙S3靠近第一缝隙S1的一端连接。
其中，需要说明的是，第一板L1、第二板L2、第三板L3、第四板L4和弯折线W均是由金属材料构成的。
在该示例一中，图5是根据本公开一个实施例的扼流单元的等效电路图，如图5所示，C1由左部上下金属之间的耦合电容产生，即第三缝隙S3左边的第二板L2的部分和与其对应的第一板L1的部分产生；C2由左缝隙的耦合电容产生，即第三缝隙S3左边的第二板L2的部分和第三缝隙S3右边的第二板L2的部分之间的耦合电容产生；C3由右部上下金属之间的耦合电容产生，即第二缝隙S2右边的第一板L1的部分和与其对应的第二板L2的部分产生；C4由右缝隙的耦合电容产生，即第二缝隙S2左边的第一板L1的部分和第二缝隙S2右边的第一板L1的部分之间的耦合电容产生；C5由中部上下金属之间的耦合电容产生，即位于第二缝隙S2左边、第三缝隙S3右边的第一板L1的部分和与其对应的第二板L2的部分产生；L1由第一板L1和第二板L2之间的弯折线W的感性产生。
等效电路的具体链接关系为：电容C1、C2并联后与并联电路L1、C5串联，再与并联电路C3、C4串联。
该等效电路在本公开中的原理为：扼流单元a1在第一辐射臂a收发第一频段的信号时，处于第一状态如短路状态；在第二辐射臂b收发第二频段的信号时，处于第二状态如开路状态。这样能够有效地阻止第二频段信号的电流流入第一辐射臂a的端口，以达到高隔离 度的目的。
在该示例一中，为了便于本领域技术人员更好地识别扼流单元，本公开给出了扼流单元的斜视图和正视图。其中，图6是根据本公开一个实施例的扼流单元的斜视图；图7是根据本公开一个实施例的扼流单元的正视图。
下面继续结合图4来说明弯折线的具体结构。
如图4所示，弯折线W包括第一部分W1、第二部分W2和第三部分W3；其中，第一部分W1的一端与第二缝隙S2靠近第一缝隙S1的一侧连接，第二部分W2的一端与第一部分W1的另一端连接，第三部分W3的一端与第二部分W2的另一端连接，第三部分W3的另一端与第三缝隙S3靠近第一缝隙S1的一端连接。
如图4所示，第一部分W1与第三部分W3平行设置，第二部分W2分别与第一板L1和第二板L2平行设置，第二部分W2分别与第一部分W1和第二部分W2垂直。
如图4所示，扼流单元a1的尺寸如下：第一板L1和第二板L2的长度范围均为15mm-21mm，第一板L1和第二板L2的宽度范围均为0.2mm-0.3mm，第三板L3和第四板L4的长度范围均为1.5mm-2.5mm，第一缝隙S1、第二缝隙S2和第三缝隙S3的长度范围均为0.8mm-1.2mm，弯折线W的长度范围为8mm-12mm，弯折线W的宽度范围为0.05mm-0.15mm。作为一个优选示例，第一板L1和第二板L2的长度可均为18mm，第一板L1和第二板L2的宽度可均为0.25mm，第三板L3和第四板L4的长度可均为2mm，第一缝隙S1、第二缝隙S2和第三缝隙S3的长度可均为1mm，弯折线W的长度可为10mm，弯折线W的宽度可为0.1mm。
在该示例一中，扼流单元a1的结构为周期结构，可应用于整段中框，具体可通过改变尺寸值来控制对应LC的值，以滤除特定频段。例如，第一部分W1和第三部分W3设置的长度也可以不同，如一个稍微长点，一个稍微短点，也就是说，第二部分W2不与第一板L1和第二板L2平行设置。特殊地，弯折线W不设置第一部分W1和第三部分W3，直接使用一跟金属线，该金属线的宽度要比第二部分W1的宽度宽，或者长度要比第二部分W1的长度长，或者，宽度要比第二部分W1的宽度宽且长度要比第二部分W1的长度长，具体可根据实际需要进行设置。
对扼流单元a1的结构进行添加电流追踪器来检测电流量级时，结合图8可以清楚看见在2.1-2.7GHz频段的电流量级出现凹坑(2.522303，-173.3818)，有明显下滑，相比正常中框结构，最大隔离度差值达到240dBA。
传统方案设计仿真中，相关技术中头对尾的天线设计方案，在第一辐射臂a收发第一频段信号时，会同时产生二次谐波，此二次谐波会正好与第二辐射臂b的收发的第二频段 信号重合，使得这两个辐射臂之间的隔离度变差，如小于-10dB。
本公开的设计仿真中，如图9所示，将无扼流单元的S1,2与有扼流单元的S1,2(本公开的方案)进行比较，得到无扼流单元的S1,2的隔离度为-8.0265255，有扼流单元的S1,2的隔离度为-25.227129，由此可知，本公开在两个辐射臂相差1mm的情况下，隔离度达到了-25dBi，即将两个辐射臂的隔离度有效地提升了17dB。
图10是本公开一个实施例的天线组件仿真参数示意图。如图10所示，有扼流单元的S1,2的隔离度为-25.227129，有扼流单元的S2,2_wifi的隔离度为-7.7613491，在天线端口设置LC滤波电路(S11_B28)的隔离度为-0.89418424。由此可知，本公开天线在有扼流单元结构的情况下的辐射效果高于在天线端口匹配位上添加LC滤波结构方案。
下面结合示例二来说明本公开的扼流单元a1。
如图4所示，扼流单元a1包括第一板L1、第二板L2、第三板L3和第四板L4；其中，第一板L1远离第一缝隙S1的一端和第二板L2远离第一缝隙S1的一端通过第三板L3连接，第一板L1靠近第一缝隙S1的一端和第二板L2靠近第一缝隙S1的一端通过第四板L4连接；其中，在第一板L1上靠近第一缝隙S1的一端设置有第二缝隙S2；在第二板L2上远离第一缝隙S1的一端设置有第三缝隙S3。
扼流单元a1还包括电感；其中，电感的一端与第二缝隙S2远离第一缝隙S1的一端连接，电感的另一端与第三缝隙S3靠近第一缝隙S1的一端连接。
也就是说，本公开示例二的弯折线W结构可能会被其他电感等效结构或电感器件代替。
需要说明的是，本公开示例二的其他内容参见上述示例一中的内容，具体这里不再赘述。
在本公开的实施例中，第一缝隙S1、第二缝隙S2和第三缝隙S3处皆可填充聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT(Poly Butylene Terephthalate，聚对苯二甲酸丁二醇酯)材料，以稳固天线架构。
由此，本公开是基于第一辐射臂进行扼流单元结构设计，不占用额外的天线和匹配空间，减小天线设计面积；本公开利用扼流单元结构进行滤除电流，提升紧密型结构的隔离度，使得隔离度大于25dB；本公开的扼流单元的结构厚度为2mm，是基于中框结构本身设计的，不额外使用电容和电感元器件，缩减成本，并且本公开滤除频段较为灵活，通过改变扼流单元的结构尺寸，即可改变电容和电感的值，进而达到滤除不必要的频段电流。从而本公开提出的基于中框设计的扼流单元结构，用于解决终端设备多频段天线紧密设计时所带的耦合问题，有效提升了两天线之间的隔离度。例如，本公开设计的扼流单元的滤除频段在2.1-2.7GHz，覆盖部分LTE频段和wifi的2.45G频段，能够将天线的隔离度提升 近17dB。
需要说明的是，本公开实施例的扼流单元的结构不局限于手机的中框天线设置；本公开所使用的扼流单元与普通中框使用的匹配电路位置基本保持一致，即本公开中的扼流单元的结构对天线本身的影响甚微。
综上所述，通过本公开的实施例，天线组件包括第一辐射臂和第二辐射臂，其中，第一辐射臂与第二辐射臂之间设置有第一缝隙，第一辐射臂靠近第一缝隙的一端设置有扼流单元；其中，扼流单元具有第一状态和第二状态；其中，在第一辐射臂收发第一频段的信号时，扼流单元处于第一状态；在第二辐射臂收发第二频段的信号时，扼流单元处于第二状态。由此，该天线组件能够在不额外增加电容和电感元器件的基础上，解决天线之间的耦合问题，提高天线之间的隔离度。
基于上述实施例，本公开还提出了一种终端设备。
本公开实施例的终端设备包括上述的天线组件。其中，本公开实施例的终端设备可以为手机、平板电脑等。
本公开实施例的终端设备，通过上述的天线组件，能够在不额外增加电容和电感元器件的基础上，解决天线之间的耦合问题，提高天线之间的隔离度。
本公开的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：
通过本公开的实施例，天线组件包括第一辐射臂和第二辐射臂，其中，第一辐射臂与第二辐射臂之间设置有第一缝隙，第一辐射臂靠近第一缝隙的一端设置有扼流单元；其中，扼流单元具有第一状态和第二状态；其中，在第一辐射臂收发第一频段的信号时，扼流单元处于第一状态；在第二辐射臂收发第二频段的信号时，扼流单元处于第二状态。由此，该天线组件能够在不额外增加电容和电感元器件的基础上，解决天线之间的耦合问题，提高天线之间的隔离度，例如，天线之间的隔离度可以达到-25dBi以下；利用本公开的天线组件作为辐射体，在达到隔离度的同时，提高了天线效率；本公开实现的频段较宽，覆盖频段2.1-2.7GHz，且覆盖频段较为灵活，可通过调整扼流单元内连接线的长度来改变电容和电感的值，以得到所需滤除的频段；不额外使用电容和电感元器件，缩减成本；中框厚度控制在2mm以下。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、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公开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，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本公开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。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
- 一种天线组件，其特征在于，包括：第一辐射臂和第二辐射臂，其中，所述第一辐射臂与所述第二辐射臂之间设置有第一缝隙，所述第一辐射臂靠近所述第一缝隙的一端设置有扼流单元；其中，所述扼流单元具有第一状态和第二状态；其中，在所述第一辐射臂收发第一频段的信号时，所述扼流单元处于第一状态；在所述第二辐射臂收发第二频段的信号时，所述扼流单元处于第二状态。
- 如权利要求1所述的天线组件，其特征在于，所述扼流单元是基于终端设备的中框设置的。
- 如权利要求1或2所述的天线组件，其特征在于，所述扼流单元包括第一板、第二板、第三板和第四板；其中，所述第一板远离所述第一缝隙的一端和所述第二板远离所述第一缝隙的一端通过所述第三板连接，所述第一板靠近所述第一缝隙的一端和所述第二板靠近所述第一缝隙的一端通过所述第四板连接；其中，在所述第一板上靠近所述第一缝隙的一端设置有第二缝隙；在所述第二板上远离所述第一缝隙的一端设置有第三缝隙。
- 如权利要求3所述的天线组件，其特征在于，所述扼流单元还包括弯折线；其中，所述弯折线的一端与所述第二缝隙远离所述第一缝隙的一端连接，所述弯折线的另一端与所述第三缝隙靠近所述第一缝隙的一端连接。
- 如权利要求4所述的天线组件，其特征在于，所述弯折线包括第一部分、第二部分和第三部分；其中，所述第一部分的一端与所述第二缝隙靠近所述第一缝隙的一侧连接，所述第二部分的一端与所述第一部分的另一端连接，所述第三部分的一端与所述第二部分的另一端连接，所述第三部分的另一端与所述第三缝隙靠近所述第一缝隙的一端连接。
- 如权利要求5所述的天线组件，其特征在于，其中，所述第一部分与所述第三部分平行设置，所述第二部分分别与所述第一板和所述第二板平行设置，所述第二部分分别与所述第一部分和所述第二部分垂直。
- 如权利要求4所述的天线组件，其特征在于，其中，所述第一板和所述第二板的长度范围均为15mm-21mm，所述第一板和所述第二板的宽度范围均为0.2mm-0.3mm；所述第三板和所述第四板的长度范围均为1.5mm-2.5mm；所述第一缝隙、所述第二缝隙和所述第三缝隙的长度范围均为0.8mm-1.2mm；所述弯折线的长度范围为8mm-12mm，所述弯折线的宽度范围为0.05mm-0.15mm。
- 如权利要求3所述的天线组件，其特征在于，其中，所述第一缝隙、所述第二缝隙和所述第三缝隙处均填充聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT材料。
- 如权利要求3所述的天线组件，其特征在于，所述扼流单元还包括电感；其中，所述电感的一端与所述第二缝隙远离所述第一缝隙的一端连接，所述电感的另一端与所述第三缝隙靠近所述第一缝隙的一端连接。
- 一种终端设备，其特征在于，包括如上述权利要求1-9任一项所述的天线组件。
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