CN117673743A - 一种电子设备 - Google Patents

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CN117673743A
CN117673743A CN202211040420.3A CN202211040420A CN117673743A CN 117673743 A CN117673743 A CN 117673743A CN 202211040420 A CN202211040420 A CN 202211040420A CN 117673743 A CN117673743 A CN 117673743A
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antenna
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electronic device
floor
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王汉阳
薛亮
孙思宁
侯猛
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Abstract

本申请实施例提供了一种电子设备,可以包括多个天线单元,多个天线单元之间通过不同的排布方式,实现在小间距情况下的高隔离,以满足MIMO系统的需要。电子设备包括第一天线单元,第二天线单元,第一谐振连接件和第一电子元件。第一天线单元包括第一辐射体和第一馈电单元,第二天线单元包括第二辐射体和第二馈电单元,所述第一馈电单元与所述第二馈电单元不同。第一谐振连接件的第一端与第一辐射体电连接,第二端与所述第二辐射体电连接,第一电子元件电连接于地板和谐振连接件之间。第一辐射体和第二辐射体平行且不共线设置,第一辐射体和第二辐射体的接地端相互远离。

Description

一种电子设备
技术领域
本申请涉及无线通信领域,尤其涉及一种电子设备。
背景技术
随着无线通信技术的快速发展,电子设备除了用来通话、发送短信、拍照之外,更可用来在线听音乐、观看网络影片、实时视频等,涵盖了人们生活中通话、影视娱乐以及电子商务等各式应用,在这之中,多种功能应用都需要无线网络上传及下载数据,因此,数据的高速传输变得极为重要。
多输入多输出(multi-input multi-output,MIMO)技术在第五代(5thgeneration,5G)无线通信系统中起着非常重要的作用,MIMO是指在无线通信领域使用多天线发送和接收信号的技术。在MIMO系统中,包括多个可以同时工作的天线单元,在同一时间段进行数据的发送和接收,可以大幅地增加数据吞吐量(throughput),为数据传输提供更好的速率。但是,电子设备,如手机,在日益紧凑的布局中,使用多天线发送和接收信号,以获得良好的MIMO性能仍是一个很大的挑战。
发明内容
本申请实施例提供一种电子设备,可以包括多个天线单元,多个天线单元之间通过不同的排布方式,实现在小间距情况下的高隔离,以满足MIMO系统的需要。
第一方面,提供了一种电子设备,包括:地板;第一天线单元,包括第一辐射体和第一馈电单元,所述第一辐射体包括第一馈电点,所述第一馈电单元通过所述第一馈电点与所述第一辐射体耦合;第二天线单元,包括第二辐射体和第二馈电单元,所述第二辐射体包括第二馈电点,所述第二馈电单元通过所述第二馈电点与所述第二辐射体耦合,所述第一馈电单元与所述第二馈电单元不同;第一谐振连接件,所述第一谐振连接件的第一端与所述第一辐射体耦合,所述第一谐振连接件的第二端与所述第二辐射体耦合;以及第一电子元件,所述第一电子元件的第一端与所述第一谐振连接件耦合,所述第一电子元件的第二端耦合于所述地板接地;所述第一辐射体的第一端耦合于所述地板接地,所述第二辐射体的第二端耦合于所述地板接地,所述第一辐射体和所述第二辐射体并置,且所述第一辐射体的第一端和所述第二辐射体的第二端为异侧设置的接地端。
根据本申请实施例的技术方案,第一辐射体和第二辐射体并置(juxtopose),且第一辐射体的接地端和第二辐射体的接地端异侧设置,形成强耦合的结构。通过设置于第一辐射体和第二辐射体之间的谐振连接件以及并联在谐振连接件和地板之间的第一电子元件,可以分别调整第一天线单元和第二天线单元的第一谐振模式(例如,HWM)产生的谐振的频率和第二谐振模式(例如,OWM)产生的谐振的频率。使第一谐振模式的谐振频段和第二谐振模式的谐振频段同频,利用第一谐振模式的模式电流和第二谐振模式的模式电流相互抵消,以提升第一天线单元和第二天线单元之间的隔离度。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述第一辐射体和所述第二辐射体之间的距离小于5mm。
根据本申请实施例的技术方案,第一天线单元和第二天线单元在电子设备内部可以紧凑排布,节省内部空间。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述第一谐振连接件的第一端位于所述第一辐射体的第一端和所述第一辐射体的中点之间,和/或,所述第一谐振连接件的第二端位于所述第二辐射体的第二端和所述第二辐射体的中点之间。
根据本申请实施例的技术方案,中点可以为第一辐射体的几何中心,中点与第一辐射体的第一端和第二端之间的距离相同。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,第一投影和第二投影在第一方向上延伸,且在第二方向上至少部分重叠,所述第二方向与所述第一方向垂直,所述第一投影为所述第一辐射体在所述地板所在平面上的投影,所述第二投影为所述第二辐射体在所述地板所在平面上的投影;所述第一辐射体的电长度E1和所述第二辐射体的电长度E2满足:E1×80%≤E2≤E1×120%。
根据本申请实施例的技术方案,第一天线单元的辐射体和第二天线单元的辐射体的电长度应大致相同,以使第一天线单元的工作频段和第二天线单元的工作频段相同,第一天线单元和第二天线单元可以作为MIMO系统中的子单元。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,第一投影和第二投影在第一方向上延伸,且在第二方向上至少部分重叠,所述第二方向与所述第一方向垂直,所述第一投影为所述第一辐射体在所述地板所在平面上的投影,所述第二投影为所述第二辐射体在所述地板所在平面上的投影;所述第一辐射体的物理长度L1和所述第二辐射体的物理长度L2满足:L1×80%≤L2≤L1×120%。
在第一方面的某些实现方式中,,第一投影和第二投影在第一方向上平行。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述第一投影与所述第二投影在所述第二方向上重叠部分的长度L3与所述第一投影的长度L4满足:L4×80%≤L3。
根据本申请实施例的技术方案,随着第一投影和第二投影沿第二方向重合的部分越来越大,其辐射性能越来越好。当第一投影和第二投影沿第二方向完全重合时,其性能最优。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述电子设备还包括第二电子元件;所述第一谐振连接件包括缝隙,所述第二电子元件通过所述缝隙串联于第一谐振连接件上。
根据本申请实施例的技术方案,谐振连接件可以等效为电感,其等效电感的电感值可以通过谐振连接件的长度或宽度进行调整。通过第二电子元件可以调整谐振连接件的等效电感,从而调整第一谐振模式对应的谐振的频率。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述第一馈电单元馈电时,所述第一辐射体和所述第二辐射体用于共同产生第一谐振,并共同产生第二谐振,所述第一谐振的谐振频率大于所述第二谐振的谐振频率
在第一方面的某些实现方式中,所述第二谐振的谐振频率与所述第二电子元件的等效电感值相关。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述第一馈电单元馈电时,所述第一辐射体的部分和所述第二辐射体的部分用于产生第一谐振和第二谐振,所述第一谐振的谐振频率大于所述第二谐振的谐振频率
在第一方面的某些实现方式中,所述第一谐振的谐振频率与所述第一电子元件的等效电容值相关。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述电子设备还包括:第三天线单元,第二谐振连接件和第三电子元件;所述第三天线单元包括第三辐射体和第三馈电单元,所述第二辐射体位于所述第三辐射体和所述第一辐射体之间,所述第三辐射体包括第三馈电点,所述第三馈电单元通过所述第三馈电点与所述第三辐射体耦合;第二谐振连接件的第一端与所述第二辐射体耦合,所述第二谐振连接件的第二端与所述第三辐射体耦合;所述第三电子元件的第一端与所述第二谐振连接件耦合,所述第三电子元件的第二端耦合于所述地板接地;所述第三辐射体的第一端耦合于所述地板接地,所述第三辐射体和所述第二辐射体并置,且所述第三辐射体的第一端和所述第二辐射体的第二端为异侧设置的接地端。
根据本申请实施例的技术方案,第三投影和所述第二投影在所述第一方向上平行,且在所述第二方向上至少部分重叠,所述第三投影为所述第三辐射体在所述地板所在平面上的投影;所述第三辐射体的第一端耦合于所述地板接地,所述第三辐射体的第一端与所述第二辐射体的第二端之间的距离大于所述第三辐射体的第一端与所述第二辐射体的第一端之间的距离。
根据本申请实施例的技术方案,可以应用于包括三个及三个以上天线单元的天线结构,并不限制天线单元的数量,可以根据实际生产或者设计需要进行调整。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述第一天线单元的工作频段、所述第二天线单元的工作频段和所述第三天线单元的工作频段均包括第一频段。
根据本申请实施例的技术方案,第一天线单元、第二天线单元和第三天线单元可以应用于MIMO系统,作为其中的子单元。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述第一天线单元还包括第一寄生枝节;所述第一寄生枝节的第二端耦合于所述地板接地,所述第一寄生枝节和所述第一辐射体并置,且所述第一辐射体的第一端与所述第一寄生枝节的第二端为异侧设置的接地端。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,第四投影和所述第一投影在所述第一方向上平行,且在所述第二方向上至少部分重叠,所述第四投影为所述第一寄生枝节在所述地板所在平面上的投影;所述第一寄生枝节的第二端耦合于所述地板接地,所述第一辐射体的第一端与所述第一寄生枝节的第二端之间的距离大于所述第一辐射体的第一端与所述第一寄生枝节的第一端之间的距离。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述第二天线单元还包括第二寄生枝节;所述第二寄生枝节的第一端与所述第二辐射体的第一端相对且互不接触,所述第二寄生枝节的第二端耦合于所述地板接地。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,第五投影和所述第二投影在所述第一方向上沿同一直线设置,所述第五投影为所述第二寄生枝节在所述地板所在平面上的投影。
根据本申请实施例的技术方案,第二辐射体和第二寄生枝节并置,其接地端异侧设置,形成强耦合的天线结构。第二寄生枝节通过第二辐射体馈入的电信号产生谐振,以拓展第一天线单元的工作频段。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述电子设备还包括支架;所述第一辐射体和所述第二辐射体位于所述支架表面。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述电子设备还包括后盖;所述第一辐射体和所述第二辐射体位于所述后盖表面。
根据本申请实施例的技术方案,本申请实施例并不限制第一天线单元和第二天线单元在电子设备内部的布局,可以根据实际的生产设计需要进行调整。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述第一辐射体和所述第二辐射体为片状辐射体。
根据本申请实施例的技术方案,第一天线单元和第二天线单元可以为平面倒F天线。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述第一辐射体和所述第二辐射体之间的距离小于2mm。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述第一辐射体和所述第二辐射体均在第一方向上延伸,所述第一辐射体的第二端为开放端,所述第二辐射体的第一端为开放端,其中,所述第一辐射体的第一端和所述第二辐射体的第二端为异侧设置的接地端是指,所述第一辐射体的第一端在所述第一方向上的第一侧,所述第一辐射体的第二端在所述第一方向上的第二侧,且所述第二辐射体的第一端在所述第一方向上的第一侧,所述第二辐射体的第二端在所述第一方向上的第二侧。
附图说明
图1是本申请实施例提供的电子设备的示意图。
图2是本申请提供的偶极子天线的HWM对应的电流分布示意图。
图3是本申请提供的偶极子天线的OWM对应的电流分布示意图。
图4是本申请实施例提供的偶极子天线弯折后的电流分布示意图。
图5是本申请实施例提供的偶极子天线弯折后的电流分布示意图。
图6是本申请实施例提供的偶极子天线弯折后增加地板的电流分布示意图。
图7是本申请实施例提供的偶极子天线弯折后增加地板的电流分布示意图。
图8是本申请实施例提供的偶极子天线弯折后增加与天线单元垂直的地板的电流分布示意图。
图9是本申请实施例提供的偶极子天线弯折后增加与天线单元垂直的地板的电流分布示意图。
图10是本申请实施例提供的一组天线结构的示意图。
图11是图10中的(a)所示的天线结构的电流分布示意图。
图12是图10中的(b)所示的天线结构的电流分布示意图。
图13是本申请实施例提供的天线结构的示意图。
图14是图13所示天线结构中天线单元111的S11仿真结果。
图15是图13所示天线结构中天线单元之间的隔离度的仿真结果。
图16是图13所示天线结构中天线单元111馈入电信号时的电流分布示意图。
图17是本申请实施例提供的天线结构的示意图。
图18是图17所示天线结构中天线单元113的S11仿真结果。
图19是图17所示天线结构中天线单元之间的隔离度的仿真结果。
图20是图17所示天线结构中天线单元113馈入电信号时的电流分布示意图。
图21是本申请提供的天线结构的示意图。
图22是图21所示天线结构的S参数示意图。
图23是天线结构中第一天线单元馈入电信号时的电流分布示意图。
图24是天线结构中第二天线单元馈入电信号时的电流分布示意图。
图25是本申请实施例提供的一种电子设备200的示意图。
图26是本申请实施例提供的电子设备200的俯视图。
图27是本申请实施例提供的电子设备200的局部示意图。
图28是本申请实施例提供的一种电子设备300的示意图。
图29是图28所示天线单元的S参数。
图30是图28所示天线单元的辐射效率和系统效率。
图31是图28所示天线单元的电场分布示意图。
图32是图28所示天线单元的方向图。
图33是本申请实施例提供的另一种电子设备300的示意图。
图34是图33所示天线单元的S11仿真结果。
图35是图33所示天线单元之间的隔离度。
图36是图33所示天线单元的辐射效率和系统效率。
图37是图33所示天线单元的电场分布示意图。
图38是图33所示天线单元的方向图。
图39是本申请实施例提供的一种天线结构的示意图。
图40是本申请实施例提供的一种电子设备500的结构示意图。
图41是图40所示天线单元的S参数。
图42是图40所示天线单元的辐射效率和系统效率。
图43是图40所示天线单元的电场分布示意图。
图44是图40所示天线单元的方向图。
图45是本申请实施例提供的一种电子设备600的结构示意图。
图46是图45所示的天线单元的S参数。
图47是本申请实施例提供的一种电子设备600的结构示意图。
图48是图47所示的天线单元的S参数。
图49是本申请实施例提供的一种电子设备600的结构示意图。
图50是图49所示的天线单元的S参数。
图51是本申请实施例提供的一种电子设备600的结构示意图。
图52是图51所示的天线单元的S参数。
图53是本申请实施例提供的一种电子设备600的结构示意图。
图54是图53所示的天线单元的S参数。
图55是本申请实施例提供的一种电子设备600的结构示意图。
图56是图55所示的天线单元的S参数。
图57是本申请实施例提供的一种电子设备600的结构示意图。
具体实施方式
以下,对本申请实施例可能出现的术语进行解释。
耦合:可理解为直接耦合和/或间接耦合,“耦合连接”可理解为直接耦合连接和/或间接耦合连接。直接耦合又可以称为“电连接”,理解为元器件物理接触并电导通;也可理解为线路构造中不同元器件之间通过印制电路板(printed circuit board,PCB)铜箔或导线等可传输电信号的实体线路进行连接的形式;“间接耦合”可理解为两个导体通过隔空/不接触的方式电导通。在一个实施例中,间接耦合也可以称为电容耦合,例如通过两个导电件间隔的间隙之间的耦合形成等效电容来实现信号传输。
连接/相连:可以指一种机械连接关系或物理连接关系,例如,A与B连接或A与B相连可以指,A与B之间存在紧固的构件(如螺钉、螺栓、铆钉等),或者A与B相互接触且A与B难以被分离。
电容:可理解为集总电容和/或分布电容。集总电容指的是呈容性的元器件,例如电容元件;分布电容(或分布式电容)指的是两个导电件间隔一定间隙而形成的等效电容。
电感:可理解为集总电感和/或分布电感。集总电感指的是呈感性的元器件,例如电感元件;分布电感(或分布式电感)指的是导体由于卷曲或旋转而形成的,或者一段任意形式的走线形成的等效电感。
谐振/谐振频率:谐振频率又叫共振频率。谐振频率可以指天线输入阻抗虚部为零处的频率。谐振频率可以有一个频率范围,即,发生共振的频率范围。共振最强点对应的频率就是中心频率点频率。中心频率的回波损耗特性可以小于-20dB。
谐振频段/通信频段/工作频段:无论何种类型的天线,总是在一定的频率范围(频段宽度)内工作。例如,支持B40频段的天线,其工作频段包括2300MHz~2400MHz范围内的频率,或者是说,该天线的工作频段包括B40频段。满足指标要求的频率范围可以看作天线的工作频段。
电长度:可以是指物理长度(即机械长度或几何长度)与所传输电磁波的波长之比,电长度可以满足以下公式:
其中,L为物理长度,λ为电磁波的波长。
波长:或者工作波长,可以是谐振频率的中心频率对应的波长或者天线所支持的工作频段的中心频率。例如,假设B1上行频段(谐振频率为1920MHz至1980MHz)的中心频率为1955MHz,那工作波长可以为利用1955MHz这个频率计算出来的波长。不限于中心频率,“工作波长”也可以是指谐振频率或工作频段的非中心频率对应的波长。
端:天线辐射体的第一端(第二端),以及接地端或开放端,并不能狭义的理解为一定是一个点,还可以认为是天线辐射体上包括第一端点的一段辐射体。在一个实施例中,第一端点是该天线辐射体在第一缝隙处的端点。例如,天线辐射体的第一端可以认为是距离该第一端点十六分之一个第一波长范围内的一段辐射体,其中,第一波长可以是天线结构的工作频段对应的波长,可以是工作频段的中心频率对应的波长,或者,谐振点对应的波长。
开放端、封闭端:在一些实施例中,开放端/封闭端例如是相对地而言的,封闭端接地,开放端不接地,或者例如是相对于其他导电体而言的,封闭端电连接其他导电体,开放端不电连接其他导电体。在一个实施例中,开放端还可以称作开口端、或开路端。在一个实施例中,封闭端还可以称作接地端、或短路端。
本申请实施例中提及的中间或中间位置等这类关于位置、距离的限定,均表示一定的范围。例如,导体的中间(位置)可以是指导体上包括中点的一段导体部分,例如,导体的中间(位置)可以是指导体上距离中点小于预定阈值(例如,1mm,2mm,或2.5mm)的一段导体部分。
本申请实施例中提及的共线、共面(例如,轴对称、或中心对称等)、平行、垂直、相同(例如,长度相同、宽度相同等等)等这类限定,均是针对当前工艺水平而言的,而不是数学意义上绝对严格的定义。共线的两个辐射枝节或者两个天线单元的边缘之间在线宽方向上可以存在小于预定阈值(例如1mm,0.5m,或0.1mm)的偏差。共面的两个辐射枝节或者两个天线单元的边缘之间在垂直于其共面平面的方向上可以存在小于预定阈值的偏差。相互平行或垂直的两个天线单元之间可以存在预定角度的偏差。在一个实施例中,预定阈值可以小于或等于1mm的阈值,例如预定阈值可以是0.5mm,或者可以是0.1mm。在一个实施例中,预定角度可以是±10°范围内的角度,例如预定角度偏差为±5°。
天线系统效率(total efficiency):指在天线的端口处输入功率与输出功率的比值。
天线辐射效率(radiation efficiency):指天线向空间辐射出去的功率(即有效地转换电磁波部分的功率)和输入到天线的有功功率之比。其中,输入到天线的有功功率=天线的输入功率-损耗功率;损耗功率主要包括回波损耗功率和金属的欧姆损耗功率和/或介质损耗功率。辐射效率是衡量天线辐射能力的值,金属损耗、介质损耗均是辐射效率的影响因素。
本领域技术人员可以理解,效率一般是用百分比来表示,其与dB之间存在相应的换算关系,效率越接近0dB,表征该天线的效率越优。
天线方向图:也称辐射方向图。是指在离天线一定距离处,天线辐射场的相对场强(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。
天线回波损耗:可以理解为经过天线电路反射回天线端口的信号功率与天线端口发射功率的比值。反射回来的信号越小,说明通过天线向空间辐射出去的信号越大,天线的辐射效率越大。反射回来的信号越大,说明通过天线向空间辐射出去的信号越小,天线的辐射效率越小。
天线回波损耗可以用S11参数来表示,S11属于S参数中的一种。S11表示反射系数,此参数能够表征天线发射效率的优劣。S11参数通常为负数,S11参数越小,表示天线回波损耗越小,天线本身反射回来的能量越小,也就是代表实际上进入天线的能量就越多,天线的系统效率越高;S11参数越大,表示天线回波损耗越大,天线的系统效率越低。
需要说明的是,工程上一般以S11值为-6dB作为标准,当天线的S11值小于-6dB时,可以认为该天线可正常工作,或可认为该天线的发射效率较好。
地,或地板:可泛指电子设备(比如手机)内任何接地层、或接地板、或接地金属层等的至少一部分,或者上述任何接地层、或接地板、或接地部件等的任意组合的至少一部分,“地”可用于电子设备内元器件的接地。一个实施例中,“地”可以是电子设备的电路板的接地层,也可以是电子设备中框形成的接地板或屏幕下方的金属薄膜形成的接地金属层。一个实施例中,电路板可以是印刷电路板(printed circuit board,PCB),例如具有8、10、12、13或14层导电材料的8层、10层或12至14层板,或者通过诸如玻璃纤维、聚合物等之类的介电层或绝缘层隔开和电绝缘的元件。
上述任何接地层、或接地板、或接地金属层由导电材料制得。一个实施例中,该导电材料可以采用以下材料中的任一者:铜、铝、不锈钢、黄铜和它们的合金、绝缘基片上的铜箔、绝缘基片上的铝箔、绝缘基片上的金箔、镀银的铜、绝缘基片上的镀银铜箔、绝缘基片上的银箔和镀锡的铜、浸渍石墨粉的布、涂覆石墨的基片、镀铜的基片、镀黄铜的基片和镀铝的基片。本领域技术人员可以理解,接地层/接地板/接地金属层也可由其它导电材料制得。
应理解,本文中提到的,第一谐振的谐振频段和第二谐振的谐振频段相同(也称为同频)可以理解为下列情况中的任意一种:
第一谐振的谐振频段和第二谐振的谐振频段包括相同的通信频段。在一个实施例中,第一谐振和第二谐振可以应用于MIMO天线系统,例如,第一谐振的谐振频段和第二谐振的谐振频段均包括5G中的sub6G频段,则可以认为第一谐振的谐振频段和第二谐振的谐振频段同频。
第一谐振的谐振频段和第二谐振的谐振频段至少存在部分频率重合,例如,第一谐振的谐振频段包括LTE中的B35(1.85-1.91GHz),第二谐振的谐振频段包括LTE中的B39(1.88-1.92GHz),第一谐振的谐振频段和第二谐振的谐振频段的频率部分重合,则可以认为第一谐振的谐振频段和第二谐振的谐振频段同频。
如图1所示,电子设备10可以包括:盖板(cover)13、显示屏/模组(display)15、印刷电路板(printed circuit board,PCB)17、中框(middle frame)19和后盖(rear cover)21。应理解,在一些实施例中,盖板13可以是玻璃盖板(cover glass),也可以被替换为其他材料的盖板,例如超薄玻璃材料盖板,PET(Polyethylene terephthalate,聚对苯二甲酸乙二酯)材料盖板等。
其中,盖板13可以紧贴显示模组15设置,可主要用于对显示模组15起到保护、防尘作用。
在一个实施例中,显示模组15可以包括液晶显示面板(liquid crystal display,LCD),发光二极管(light emitting diode,LED)显示面板或者有机发光半导体(organiclight-emitting diode,OLED)显示面板等,本申请实施例对此并不做限制。
中框19主要起整机的支撑作用。图1中示出PCB17设于中框19与后盖21之间,应可理解,在一个实施例中,PCB17也可设于中框19与显示模组15之间,本申请实施例对此并不做限制。其中,印刷电路板PCB17可以采用耐燃材料(FR-4)介质板,也可以采用罗杰斯(Rogers)介质板,也可以采用Rogers和FR-4的混合介质板,等等。这里,FR-4是一种耐燃材料等级的代号,Rogers介质板是一种高频板。PCB17上承载电子元件,例如,射频芯片等。在一个实施例中,印刷电路板PCB17上可以设置一金属层。该金属层可用于印刷电路板PCB17上承载的电子元件接地,也可用于其他元件接地,例如支架天线、边框天线等,该金属层可以称为地板,或接地板,或接地层。在一个实施例中,该金属层可以通过在PCB17中的任意一层介质板的表面蚀刻金属形成。在一个实施例中,用于接地的该金属层可以设置在印刷电路板PCB17上靠近中框19的一侧。在一个实施例中,印刷电路板PCB17的边缘可以看作其接地层的边缘。可以在一个实施例中,金属中框19也可用于上述元件的接地。电子设备10还可以具有其他地板/接地板/接地层,如前所述,此处不再赘述。
其中,电子设备10还可以包括电池(图中未示出)。电池可以设置于设于中框19与后盖21之间,或者可设于中框19与显示模组15之间,本申请实施例对此并不做限制。在一些实施例中,PCB17分为主板和子板,电池可以设于所述主板和所述子板之间,其中,主板可以设置于中框19和电池的上边沿之间,子板可以设置于中框19和电池的下边沿之间。
电子设备10还可以包括边框11,边框11可以由金属等导电材料形成。边框11可以设于显示模组15和后盖21之间并绕电子设备10的外围周向延伸。边框11可以具有包围显示模组15的四个侧边,帮助固定显示模组15。在一种实现方式中,金属材料制成的边框11可以直接用作电子设备10的金属边框,形成金属边框的外观,适用于金属工业设计(industrialdesign,ID)。在另一种实现方式中,边框11的外表面还可以为非金属材料,例如塑料边框,形成非金属边框的外观,适用于非金属ID。
中框19可以包括边框11,包括边框11的中框19作为一体件,可以对整机中的电子器件起支撑作用。盖板13、后盖21分别沿边框的上下边沿盖合从而形成电子设备的外壳或壳体(housing)。在一个实施例中,盖板13、后盖21、边框11和/或中框19,可以统称为电子设备10的外壳或壳体。应可理解,“外壳或壳体”可以用于指代盖板13、后盖21、边框11或中框19中任一个的部分或全部,或者指代盖板13、后盖21、边框11或中框19中任意组合的部分或全部。
中框19上的边框11可以至少部分地作为天线辐射体以收/发射频信号,作为辐射体的这一部分边框,与中框19的其他部分之间可以存在间隙,从而保证天线辐射体具有良好的辐射环境。在一个实施例中,中框19在作为辐射体的这一部分边框处可以设置孔径,以利于天线的辐射。
或者,可以不将边框11看做中框19的一部分。在一个实施例中,边框11可以和中框19连接并一体成型。在另一实施例中,边框11可以包括向内延伸的突出件,以与中框19相连,例如,通过弹片、螺丝、焊接等方式相连。边框11的突出件还可以用来接收馈电信号,使得边框11的至少一部分作为天线的辐射体收/发射频信号。作为辐射体的这一部分边框,与中框30之间可以存在间隙42,从而保证天线辐射体具有良好的辐射环境,使得天线具有良好的信号传输功能。
其中,后盖21可以是金属材料制成的后盖;也可以是非导电材料制成的后盖,如玻璃后盖、塑料后盖等非金属后盖;还可以是同时包括导电材料和非导电材料制成的后盖。在一个实施例中,包括导电材料的后盖21可以替代中框19,并与边框11作为一体件,对整机中的电子器件起支撑作用。
在一个实施例中,中框19,和/或后盖21中的导电部分,可以作为电子设备10的参考地,其中,电子设备的边框11、PCB 17等可以通过与中框的电连接实现接地。
电子设备10的天线还可以设置于边框11内。当电子设备10的边框11为非导电材料时,天线辐射体可以位于电子设备10内并延边框11设置。例如,天线辐射体贴靠边框11设置,以尽量减小天线辐射体占用的体积,并更加的靠近电子设备10的外部,实现更好的信号传输效果。需要说明的是,天线辐射体贴靠边框11设置是指天线辐射体可以紧贴边框11设置,也可以为靠近边框11设置,例如天线辐射体与边框11之间能够具有一定的微小缝隙。
电子设备10的天线还可以设置于外壳内,例如支架天线、毫米波天线等(图1中未示出)。设置于壳体内的天线的净空可以由中框、和/或边框、和/或后盖、和/或显示屏中任一个上的开缝/开孔来得到,或者由任几个之间形成的非导电缝隙/孔径来得到,天线的净空设置可以保证天线的辐射性能。应可理解,天线的净空可以是由电子设备10内的任意导电元器件来形成的非导电区域,天线通过该非导电区域向外部空间辐射信号。在一个实施例中,天线40的形式可以为基于柔性主板(flexible printed circuit,FPC)的天线形式,基于激光直接成型(laser-direct-structuring,LDS)的天线形式或者微带天线(microstrip disk antenna,MDA)等天线形式。在一个实施例中,天线也可采用嵌设于电子设备10的屏幕内部的透明结构,使得该天线为嵌设于电子设备10的屏幕内部的透明天线单元。
图1仅示意性的示出了电子设备10包括的一些部件,这些部件的实际形状、实际大小和实际构造不受图1限定。
应理解,在本申请的实施例中,可以认为电子设备的显示屏所在的面为正面,后盖所在的面为背面,边框所在的面为侧面。
应理解,在本申请的实施例中,认为用户握持(通常是竖向并面对屏幕握持)电子设备时,电子设备所在的方位具有顶部、底部、左侧部和右侧部。
本申请实施例提供了一种电子设备,可以包括多个天线单元,多个天线单元之间通过不同的排布方式,实现在小间距情况下的高隔离,以满足MIMO系统的需要。
图2和图3介绍了本申请涉及的两个天线模式。在图2和图3的实施例中,以偶极子天线作为示意,应可理解,本申请并不以具体的天线形式,和/或天线形状来限制对天线模式的介绍。图2所示实施例是偶极子天线的半波长模式(half wavelength mode,HWM,又称为二分之一波长模式或二分之一模式)对应的电流分布示意图。图3所示实施例是偶极子天线的一倍波长模式(one wavelength mode,OWM)对应的电流分布示意图。在本申请的其他实施例中,半波长模式和一倍波长模式可以适用于其他的天线形式,不仅针对线天线(wireantenna)而言,还可以适用于贴片天线(patch antenna)。具体天线形式可例如,平面倒L天线(planar inverted-L antenna,PILA),平面倒F天线(planar inverted-FAntenna,PIFA),倒F天线(inverted-F antenna,IFA),倒L天线(inverted-L antenna,ILA),单极子(monopole)天线,等等。并且,在本申请的其他实施例中,天线的辐射体可以呈任意形状/形态(例如,直条型,弯折型,线状、片状、分体的、一体成型,等等),并不影响天线的工作模式。
1、半波长模式:
如图2所示,偶极子天线101存在HWM,该模式的特点是,电流在天线辐射体上的方向相同,并具有一个电流强点。例如,电流幅值在天线辐射体的中间最大,两个末端电流幅值最小。
2、一倍波长模式:
如图3所示,偶极子天线101存在OWM,该模式的特点是,电流在天线辐射体的两侧(例如,辐射体中间位置的两侧)方向相反,并具有两个电流强点,以及三个电流零点。例如,电流幅值在辐射体的两个末端和中间均为最小,在两个末端分别和辐射体中心点的中间位置处,电流幅值最大。
本申请实施例中提及的电流方向相同/相反,应理解为在辐射体上主要电流的方向为同向/反向的。例如,电流整体为相同/相反的方向。在呈环状的辐射体上激励同向分布电流(例如,电流路径也是环状的)时,应可理解,环状导体中两侧的导体上(例如围绕一缝隙的导体,在该缝隙两侧的导体上)激励的主要电流虽然从方向上看为反向的,其仍然属于本申请中对于同向分布电流的定义。
由电磁感应定理可知,本申请实施例中提及的电流强点可以对应电场零点,电流零点可以对应电场强点。强点和零点为相对概念,为本领域技术人员常规理解,不是严格意义的最大,最小,也不是仅指示某一个点,而是指的一个区域。例如,幅值远超平均值的区域可以是强点,远低于平均值的区域可以是零点,应相应地理解幅值最大/最小等等。本领域技术人员可以理解的是,通常接地端对应于电流强点(或者,电场零点);通常开放端对应于电场强点(或者,电流零点);通常电流反向区域对应于电流零点(或者,电场强点);通常电场反向区域对应于电场零点(或者,电流强点)。
应理解,在本申请的每个实施例示出的电流分布图,仅示出辐射体馈入电信号时,天线结构在某一时刻的大致电流方向,示意的电流分布是为了便于理解而简化的电流(例如,电流幅值超过50%的电流)的分布示意图,例如地板上的电流分布简化为靠近辐射体的部分区域的电流分布,并且只示意了其大体方向。应该说明的是,电流分布箭头仅作为电流方向的示意,不表示电流的流动区域受限于箭头所示处。
图4和图5是本申请实施例提供的天线辐射体弯折后的电流分布示意图。
将图2和图3所示的偶极子天线的两端向内侧弯折,形成如图4和图5的形状,HWM和OWM依然存在。此时偶极子天线101在HWM产生的电流如图4所示,电流围绕中间的缝隙呈现同向分布,而偶极子天线101在OWM产生的电流如图5所示,电流围绕中间的缝隙呈现反向分布,电流幅值的特征与图2和图3所示的相同或相似。
图6和图7是本申请实施例提供的偶极子天线弯折后增加地板的电流分布示意图。在一个实施例中,天线辐射体与地板可以是共面设置(例如,辐射体设置于地板的一侧边外)。
在如图4和图5所示的弯折偶极子天线的基础上,增加与偶极子天线电连接的地板102,如图6和图7所示,地板102可以是电子设备的PCB,中框或其他金属层。。在这种情况下,偶极子天线由天线单元103和部分地板102组成,HWM和OWM依然存在。此时偶极子天线在HWM产生的电流如图6所示,电流围绕中间的缝隙104呈现同向分布,而偶极子天线在OWM产生的电流如图7所示,电流围绕中间的缝隙呈现反向分布,电流幅值的特征与前述相同或相似。此时地板102承载了部分偶极子天线的模式电流,即地板102在两个弯折的天线单元的末端(与地板102的连接点)之间起到了承载两个天线单元之间的模式电流的作用。
在一个实施例中,天线辐射体与地板可以是堆叠设置(例如,辐射体设置于地板的一侧面上)。图8和图9是本申请实施例提供的偶极子天线弯折后增加与天线单元堆叠的地板的电流分布示意图。
在如图4和图5所示的弯折偶极子天线的基础上,增加地板107与天线连接,连接后天线单元108设置于地板107上方,可以看做两个天线单元放在地板上,如图8和图9所示。地板107可以是电子设备的PCB,中框或其他金属层。在这种情况下,天线单元的两个模式,HWM和OWM依然存在。此时偶极子天线在HWM产生的电流如图8所示,电流围绕中间的缝隙呈现同向分布,而偶极子天线在OWM产生的电流如图9所示,电流围绕中间的缝隙呈现反向分布,电流幅值的特征与上图中所述相同。此时地板107承载了部分天线的模式电流,地板107在两个弯折的天线单元的末端(与地板107的连接点)之间起到了承载两个天线单元之间的模式电流的作用。
图10是本申请实施例提供的一组天线结构的示意图。
如图10中的(a)和(b)所示,该天线结构包括并置(juxtoposed,or placed sideby side)或并联排布(arranged in parallel)的两个辐射体110。其中,并置或并联排布可以理解为两个辐射体110设置于相对靠近(例如,辐射体之间的距离小于5mm)的位置,并且每个辐射体延伸方向(例如,具体可以是其接地端到开放端的方向)大体一致(例如,延伸方向之间的夹角为0至10°的范围,或170至180°的范围),且一个辐射体的大部分可以投影于另一辐射体上(也可以说,在垂直于辐射体的延伸方向上,两个辐射体110大体重叠)。其中,“大部分投影于另一辐射体上”,或“大体重叠”可以表示辐射体在延伸方向的投影或重叠,而不必须是辐射体整体的投影或重叠。举例说明,第一辐射体和第二辐射体均在X方向上延伸,其中,第一辐射体可以XY面上呈片状,第二辐射体可以在XZ面上呈片状(其中,XY面和XZ面为垂直的两个面),但是两个辐射体在X方向上延伸的部分可以看作是大体重叠的,或者,第一辐射体在第二辐射体上的投影可以看作是大部分(例如,延伸方向上的长度超过80%)投影于第二辐射体上。应可理解,“A投影于B”,或“A在B上的投影”指的是,A在垂直于B的延伸方向上,投影在B上。
在一个实施例中,并置或并联排布的两个辐射体在地板上的投影是并置或并联排布的。在一个实施例中,并置或并联排布的两个辐射体在地板上的投影可以平行且不共线设置,具体地,两个辐射体110在长度方向上平行且在长度方向上左右重叠至少一部分。每个辐射体110的一端连接到地板120上,例如,图中黑色圆点处为示意的辐射体接地处。
如图10中的(a)和(b)所示的并联排布的辐射体,其区别在于两个辐射体110的接地端相互靠近,位于同侧,如图10中的(a)所示,或者,两个辐射体110的接地端相互远离,位于异侧,如图10中的(b)所示。
图10所示的实施例首先在不考虑馈电的情况下,设置平行不共线且在平行方向上左右重叠的两个辐射体110,两个辐射体分别连接到同一个地板120上,两个辐射体110与地板的至少一部分共同形成了图10中的天线结构。应理解,图10所示实施例的天线结构可以作为包括单个天线单元的天线结构(例如,其中仅一个辐射体设有馈电点),也可以作为包括两个天线单元(每个天线单元均包括一个馈电点点)的天线结构(例如,其中两个辐射体各设有一个馈电点)。图10所示实施例的两个辐射体110设置的位置可以相对偏移,例如,两个辐射体110中的一个辐射体110可以进行平移,或者,可以沿辐射体110的端部进行旋转。
为了分析本申请实施例中的模式,假设图10中的(a)所示的天线结构在HWM下的电流分布如图11中的(a)所示,假设在OWM下的电流分布如图11中的(b)所示。
如图11中的(a)所示,两个辐射体110上可以产生反向的模式电流(可以理解为天线单元产生谐振时的工作模式所对应的电流),在两个辐射体110之间的地板120上可以产生模式电流。其中,两个辐射体110之间可以理解为辐射体110与地板的连接点(地点)之间。同时,辐射体上的模式电流会在地板120上激励起感应电流(可以理解为由辐射体上的模式电流在地板上耦合产生的电流),由电磁感应定理可知,模式电流与对应的感应电流反向。在两个接地端位于同侧情况下,地板120上的模式电流可以是与天线单元的辐射体上的模式电流垂直正交的,而地板120上的感应电流可以是与辐射体上的模式电流是平行反向的,因此地板120上的模式电流和感应电流也是正交的。对于地板120上的两个地点之间的模式电流来说,由于地板上的模式电流和感应电流正交,其不具有和感应电流的方向同向的分量。在一个实施例中,在地板120上的虚线区域,为模式电流的电流强点区域(在该区域内包括电流强点),但是对于感应电流来说,为电流零点区域(在该区域内包括电流零点),地板120上的感应电流不能支持地板120上的模式电流产生,说明该模式不符合边界条件,因此在图10中的(a)所示的天线结构中不存在HWM。
应理解,对于边界条件来说,天线单元产生的感应电流与模式电流之间存在方向相同的分量,则符合边界条件。
类似地,如图11中的(b)所示,两个辐射体110上可以产生同向的模式电流,在两个辐射体110之间的地板120上可以产生模式电流。辐射体上的模式电流会在地板120上激励起感应电流,由电磁感应定理可知,模式电流与对应的感应电流反向。在两个接地端位于同侧情况下,地板120上的模式电流可以是与天线单元的辐射体上的模式电流垂直正交的,而地板120上的感应电流可以是与辐射体上的模式电流是平行反向的,因此地板120上的模式电流和感应电流也是正交的。对于地板120上的两个地点之间的模式电流来说,由于地板模式电流和感应电流正交,其不具有和感应电流的方向同向的分量。在一个实施例中,在地板120上的虚线区域,为模式电流的电流零点区域,但是对于感应电流来说,为电流强点区域,地板120上的感应电流不能支持地板上的模式电流产生,说明该模式不符合边界条件,因此在图10中的(a)所示的天线结构中不存在OWM。
为了进一步分析本申请实施例中的模式,假设图10中的(b)所示的天线结构在HWM下的电流分布如图12中的(a)所示,假设在OWM下的电流分布如图12中的(b)所示。
如图12中的(a)所示,两个辐射体110上可以产生同向的模式电流,在两个辐射体110之间的地板120上可以产生模式电流。辐射体上的模式电流会在地板120上激励起感应电流,由电磁感应定理可知,模式电流与对应的感应电流反向。对于地板120上的两个地点之间的模式电流来说,其具有和感应电流的方向同向的分量,两者可以叠加。在一个实施例中,在地板120上的虚线区域,为模式电流和感应电流的电流强点区域,说明该模式符合边界条件,可以存在,因此在图10中的(b)所示的天线结构中存在HWM。
类似地,如图12中的(b)所示,两个辐射体110上可以产生反向的模式电流122,在两个辐射体110之间的地板120上可以产生模式电流。辐射体上的模式电流会在地板120上会激励起感应电流,由电磁感应定理可知,模式电流与对应的感应电流反向。对于地板120上的两个地点之间的模式电流来说,其具有和感应电流的方向同向的分量,两者可以叠加。在一个实施例中,在地板120上的虚线区域,为模式电流和感应电流的电流零点区域,说明该模式符合边界条件,可以存在,因此在图10中的(b)所示的天线结构中存在OWM。
应理解,在上述图10中的(b)以及图11所示的天线结构中,由于两个辐射体110可以不存在HWM和OWM,因此,辐射体110之间的空间距离/物理距离对两者的隔离度的影响较大。该天线结构可以称为弱耦合天线结构。在上述图10中的(a)以及图12所示的天线结构中,由于两个辐射体110可以存在HWM和OWM,因此,辐射体110之间的空间距离/物理距离对两者的隔离度的影响较小。该天线结构可以称为强耦合天线结构。以下展开弱耦合天线结构和强耦合天线结构的部分特性。
图13至图16是本申请实施例提供的一种天线结构及其仿真结果。其中,图13是本申请实施例提供的天线结构的示意图。图14是图13所示天线结构中天线单元111的S11仿真结果。图15是图13所示天线结构中天线单元之间的隔离度的仿真结果。图16是图13所示天线结构中天线单元111馈入电信号时的电流分布示意图。
如图13所示,天线结构可以包括天线单元111和天线单元112,天线单元111和天线单元112的接地端为同侧设置的接地端。同侧可以理解为接地端在辐射体上的位置都是左侧或右侧,或者都是上侧或下侧。在一个实施例中,并置的两个辐射体具有同侧设置的接地端,其接地端相互靠近。靠近可以理解为天线单元111和天线单元112的接地端之间的距离大于天线单元111和天线单元112的任一接地端到任一开放端之间的距离。
在本申请的实施例中,第一辐射体和第二辐射体(或,第一寄生枝节)均在第一方向上延伸,第一辐射体的第一端为接地端,第二端为开放端,第二辐射体的第一端为开放端,第二端为接地端。其中,第一辐射体的第一端和第二辐射体的第二端为异侧设置的接地端,可理解为第一辐射体的第一端在第一方向上的第一侧,第一辐射体的第二端在第一方向上的第二侧,且第二辐射体的第一端在第一方向上的第一侧,第二辐射体的第二端在第一方向上的第二侧。而其中,第一辐射体的第一端和第二辐射体的第二端为同侧设置的接地端,可理解为第一辐射体的第一端在第一方向上的第一侧,第一辐射体的第二端在第一方向上的第二侧,且第二辐射体的第一端在第一方向上的第二侧,第二辐射体的第二端在第一方向上的第一侧。
在一个实施例中,接地端位于同侧可以理解为,位于辐射体的虚拟轴线的同一侧,虚拟轴线与辐射体的开放端和接地端之间的距离相同。
与图10中的(a)所示的天线结构相比,图13所示实施例增加了馈电的示意。在一个实施例中,可以在天线单元的接地端一侧增加馈电点,用于在该馈电位置通过馈电单元馈入电信号。在其他实施例中,馈电位置还可以根据实际的设计需要进行调整,例如,馈电点可以位于辐射体的中心,或者位于辐射体的中心与接地端之间,本申请对此并不做限制。
如图14所示,当天线单元111馈入电信号时,可以产生一个谐振,随着天线单元111的中心(可以理解为辐射体的几何中心)和天线单元112的中心之间的距离D1的增加(例如,D1由5mm逐步增加至20mm),谐振发生轻微变化。
如图15所示,随着天线单元111的中心和天线单元112的中心之间的距离D1的增加,天线单元111和天线单元112之间的隔离度越来越好。
请参见图16,为便于理解,图16所显示的天线结构的相对位置,馈电位置和接地位置在辐射体上的相对位置,与图13所示的天线结构为相同或相似的。如图16所示,天线单元111馈入电信号时的模式电流主要集中在天线单元111的辐射体上,天线单元112的辐射体上的电流为感应电流,由天线单元111的辐射体和天线单元112的辐射体之间的空间耦合产生,而不是通过地板上的模式电流激励产生。当天线单元111的中心和天线单元112的中心之间的距离D1变小时(例如,D1由20mm逐步减小至5mm),天线单元112的辐射体耦合产生的感应电流增强,天线单元111和天线单元112之间的隔离度随之变差。当天线单元111的中心和天线单元112的中心之间的距离D1增加时,天线单元112的辐射体耦合产生的感应电流减弱,天线单元111和天线单元112之间的隔离度随之变好。
因此,对于图13所示的天线结构(接地端位于同侧),天线单元之间的隔离度主要由两个天线单元之间的空间距离/物理距离决定。由于在该天线结构中,两个天线单元之间的耦合与两者之间的距离呈负相关的关系,此类天线结构可以认为是弱耦合的天线结构。
图17至图20是本申请实施例提供的一种天线结构及其仿真结果。其中,图17是本申请实施例提供的天线结构的示意图。图18是图17所示天线结构中天线单元113的S11仿真结果。图19是图17所示天线结构中天线单元之间的隔离度的仿真结果。图20是图17所示天线结构中天线单元113馈入电信号时的电流分布示意图。
如图17所示,天线结构可以包括天线单元113和天线单元114,天线单元113和天线单元114的接地端为异侧设置的接地端。异侧可以理解为接地端在辐射体上的位置一个在左侧一个在右侧,或者一个在上侧一个在下侧。在一个实施例中,并置的两个辐射体具有异侧设置的接地端,其接地端相互远离。远离可以理解为天线单元113和天线单元114的接地端之间的距离大于天线单元113和天线单元114的任一接地端到任一开放端之间的距离。在一个实施例中,接地端位于异侧,可以理解为,位于辐射体的虚拟轴线的不同侧,虚拟轴线与辐射体的开放端和接地端之间的距离相同。与图10中的(b)所示的天线结构相比,图17所示实施例增加了馈电的示意。在一个实施例中,可以在天线单元的接地端一侧增加馈电点,用于在该馈电位置通过馈电单元馈入电信号。在其他实施例中,馈电位置还可以根据实际的设计需要进行调整,例如,馈电点可以位于辐射体的中心,或者位于辐射体的中心与接地端之间,本申请对此并不做限制。
如图18所示,当天线单元113馈入电信号时,可以产生两个谐振,例如,一个称为低频谐振,一个称为高频谐振。随着天线单元113的中心和天线单元114的中心之间的距离D2的增加(例如,D2由5mm逐步增加至20mm),低频谐振向高频处移动,高频谐振向低频处移动,两个谐振之间的频率差减小。
如图19所示,天线单元113和天线单元114之间的隔离度并未随着天线单元113的中心和天线单元114的中心之间的距离D2发生变化。
请参见图20,为便于理解,图20所显示的天线结构的相对位置,馈电位置和接地位置在辐射体上的相对位置,与图17所示的天线结构为相同或相似的。如图20所示,天线单元113馈入电信号时,可以包括第一模式和第二模式,第一模式可以为图12中的(a)所示的HWM,第二模式可以为图12中的(b)所示的OWM。
如图20中的(a)和(b)所示,在第一模式中,模式电流由天线单元114的开放端(未接地的一端)流向接地端,经由地板流向天线单元113的接地端,再流向天线单元113的开放端,在该模式电流的分布中电流方向不变。天线单元113馈入电信号时,天线单元114上的模式电流与天线单元之间的间距D2并未呈正相关或负相关的关系。
类似地,如图20中的(c)和(d)所示,在第二模式中,模式电流由天线单元113的开放端(未接地的一端)流向接地端,经由地板流向天线单元114的接地端,再流向天线单元114的开放端,在该模式电流的分布中在地板上出现一次反向。天线单元113馈入电信号时,天线单元114上的模式电流与天线单元之间的间距D2并未呈正相关或负相关的关系。
因此,对于图17所示的天线结构(接地端位于异侧),两个天线单元之间的空间距离/物理距离对隔离度的影响较小。由于在该天线结构中,两个天线单元之间的耦合与两者之间的距离相关度较小,并未呈正相关或负相关的关系,此类天线结构可以认为是强耦合的天线结构。
图21至图24是本申请提供的天线结构及其仿真结果。其中,图21是本申请提供的天线结构的示意图。图22是图21所示天线结构的S参数示意图。图23是天线结构中第一天线单元馈入电信号时的电流分布示意图。图24是天线结构中第二天线单元馈入电信号时的电流分布示意图。
与图17所示的天线结构相比,图21所示的实施例在两个天线单元之间设置谐振连接件(也可以称为谐振线/调谐线(tuning line)),并在谐振连接件开设的缝隙内设置电子元件。
电子元件的等效电感值与天线单元的HWM所产生的谐振频率有关。例如,电子元件的等效电感值较小时,天线单元的HWM所产生的谐振频率较高,反之亦然。在一个实施例中,通过改变电子元件的等效电感值,可以使谐振连接件的等效电感值不同,天线单元的HWM产生的谐振的频率会发生移动。例如,当调整电子元件,使谐振连接件的等效电感的电感值减小时,天线单元的HWM产生的谐振的频率会向高频偏移,而OWM产生的谐振的频率基本不会变化。在一个实施例中,当HWM产生的谐振的频率偏高到与OWM产生的谐振的频率同频率时,则两个模式产生的谐振融合,例如,两个谐振合二为一(S11或S22),如图22所示。
应理解,当谐振连接件不开设缝隙(未电连接电子元件)时,可以通过通过设置谐振连接件的长度、宽度以及厚度,来相应地设置谐振连接件的等效电感值,从而使天线单元的HWM产生的谐振的频率在目标频率/频段。
而在两个天线单元同时馈入电信号时,两个天线单元之间的隔离度(S12或S21)在-20dB以下,如图22所示。
请参见图23,为便于理解,图23所显示的天线结构的相对位置,馈电位置和接地位置在辐射体上的相对位置,与图21所示的天线结构为相同或相似的。如图23所示,第一天线单元馈入电信号时,模式电流主要集中在第一天线单元的辐射体上。在一个实施例中,模式电流在第一天线单元的辐射体和其附近的地板上共同产生。第二天线单元的辐射体上的第一谐振模式和第二谐振模式产生的模式电流形成了抵消,第二天线单元的电流较弱。在一个实施例中,在第二天线单元辐射体附近的地板上,第一谐振模式和第二谐振模式产生的模式电流形成了抵消,该侧地板电流较弱。
类似地,如图24所示,第二天线单元馈入电信号时,模式电流主要集中在第二天线单元的辐射体上。在一个实施例中,模式电流在第二天线单元的辐射体和其附近的地板上共同产生。第一天线单元的辐射体上的第一谐振模式和第二谐振模式产生的模式电流形成了抵消,第一天线单元的电流较弱。在一个实施例中,在第一天线单元辐射体附近的地板上,第一谐振模式和第二谐振模式产生的模式电流形成了抵消,该侧地板电流较弱。
因此,第一天线单元和第二天线单元之间具有较好的隔离度。并且,通过前述分析可知,通过接的第一天线单元和第二天线单元之间的隔离度,与两个辐射体之间的物理距离关系不大,例如未呈现正相关或负相关的关系。
图25是本申请实施例提供的一种电子设备200的示意图。
如图25所示,电子设备200可以包括第一天线单元210,第二天线单元220,地板230,谐振连接件240和第一电子元件241。
其中,第一天线单元210可以包括第一辐射体211和第一馈电单元212。第一辐射体211包括第一馈电点213,第一馈电单元212通过第一馈电点213与第一辐射体211耦合(例如,间隔耦合或电连接)。
第二天线单元220可以包括第二辐射体221和第二馈电单元222。第二辐射体221包括第二馈电点223,第二馈电单元222通过第二馈电点223与第二辐射体221耦合(例如,间隔耦合或电连接),第一馈电单元212与第二馈电单元222不同。在一个实施例中,第一馈电单元212和第二馈电单元222不同,可以理解为第一馈电单元212产生的电信号和第二馈电单元222产生的电信号不同,并不是由同一个馈源通过馈电网络产生的。例如,第一馈电单元212和第二馈电单元222可以分别为同一个电源芯片的不同射频通道。
应理解,在本申请实施例提供的技术方案中,均以电连接(直接耦合)为例进行说明,在实际的设计或生产中,也可以通过间接耦合替代,也可以获得相同的技术效果,本申请对此并不做限制。在第一馈电单元212通过第一馈电点213与第一辐射体211间接耦合的实施例中,可将第一馈电点213理解为第一辐射体211上与馈电结构相对(face to face)的区域。应对本申请实施例中的“间接耦合”做相同或相似的理解。
应理解,第一馈电单元212与第二馈电单元222不同可以理解为,射频芯片中不同的射频通道。第一馈电单元212馈入的第一电信号与第二馈电单元222馈入的第二电信号的频率可以相同,也可以不同。在一个实施例中,第一馈电单元212馈入的第一电信号与第二馈电单元222馈入的第二电信号的频率相同,第一天线单元210和第二天线单元220可以作为MIMO系统中的子单元,其工作频段均包括第一频段,同时在第一频段接收或发射电信号,或者,第一天线单元210作为发射单元,第二天线单元220作为接收单元。在一个实施例中,第一馈电单元212馈入的第一电信号与第二馈电单元222馈入的第二电信号的频率不同,第一天线单元210和第二天线单元220可以作为独立的两个天线的单元,对不同频段的电信号进行发射或接收。
谐振连接件240的第一端与第一辐射体211电连接,第二端与第二辐射体221电连接。
在一个实施例中,谐振连接件240可以设置于第一辐射体211和第二辐射体221之间。应理解,谐振连接件240可以与第一辐射体211和第二辐射体221共面设置,在一个实施例中,第一辐射体211和第二辐射体221以及谐振连接件240设置在同一个支架上。或者,谐振连接件240可以设置在PCB上。在一个实施例中,谐振连接件240的两端可以通过弹片与第一辐射体211和第二辐射体221电连接。应可理解,谐振连接件240可以和辐射体为相同或不同材质,可以是一体或分体形成。在一个实施例中,谐振连接件240的宽度/厚度小于辐射体。在一个实施例中,谐振连接件240相对于辐射体而言为线状,例如谐振连接件240的长度大于其宽度的5倍。
第一电子元件241的第一端与谐振连接件240电连接,第二端接地(接地可以理解为在该位置耦合于地板230,在下述实施例中也可以相应理解),例如通过与地板230电连接实现接地,又例如通过接地件实现与地板230的耦合。
第一辐射体211的第一端2111接地,第二辐射体221的第二端2212接地。第一辐射体211和第二辐射体221并置,且第一辐射体211的第一端2111和第二辐射体221的第二端2212为异侧设置的接地端。
在一个实施例中,第一辐射体211在地板230所在平面上的投影为第一投影,第二辐射体221在地板230所在平面上的投影为第二投影,第一投影和第二投影在第一方向(例如,y方向)上延伸(例如,平行),且在第二方向(例如,x方向)上至少部分重叠,第二方向与第一方向垂直。在一个实施例中,第一辐射体211和第二辐射体221平行且不共线设置。在一个实施例中,第一辐射体211和第二辐射体221共面设置。
应理解,第一辐射体211由接地端指向开放端的方向为第三方向,与第二辐射体221由接地端指向开放端的方向为第四方向。上述第一投影和第二投影在第一方向(例如,y方向)上平行可以理解为第三方向与第四方向平行。在下述实施例中,投影与投影的平行,以及,投影与投影的垂直,也可以相应的立即为对应的辐射体由接地端指向开放端的方向之间的平行或垂直。
在一个实施例中,第一辐射体211的第一端2111与第二辐射体221的第二端2212之间的距离大于第一辐射体211的第一端2111与第二辐射体221的第一端2211之间的距离,第一辐射体211的接地端与第二辐射体221的接地端为异侧设置的接地端。在一个实施例中,第一辐射体211的接地端与第二辐射体221的接地端相互远离。
应理解,第一天线单元210的辐射体和第二天线单元220的辐射体平行设置,且第一天线单元210的接地端(第一端)和第二天线单元220的接地端(第二端)位于异侧,第一天线单元210与第二天线单元220属于强耦合的天线结构。
在一个实施例中,OWM所产生的谐振频率与第一电子元件241的等效电容值相关。在一个实施例中,HWM所产生的谐振频率与第一电子元件241的等效电容值基本无关。
应可理解,本申请实施例中提到的,频率与元件“相关”可以理解为元件的等效值(例如,等效电容值或等效电感值)的大小影响谐振频率,和/或元件的有无影响谐振频率。也就是说,通过选择合适的元件,可以获得期望的谐振频率,或者是说,该元件的有无所带来的谐振频率在变化前后可以覆盖完全不同的频率范围,则称为“相关”。
应可理解,本申请实施例中提到的,频率与元件“基本无关”可以理解为元件的等效值(例如,等效电容值或等效电感值)的大小基本不影响OWM所产生的谐振频率,和/或元件的有无基本不影响OWM所产生的谐振频率。基本不影响谐振频率可以理解为,谐振频率在变化前后均能覆盖至少一部分相同的频率范围,这样则称为“基本无关”。
第一电子元件241的等效电容值与天线单元的OWM所产生的谐振频率有关。例如,电子元件的等效电容值较大时,天线单元的OWM所产生的谐振频率较低,反之亦然。在一个实施例中,通过改变第一电子元件241的等效电容值,天线单元的OWM产生的谐振的频率会发生移动。例如,当调整第一电子元件241,使其等效电容的电容值增大时,天线单元的OWM产生的谐振的频率会向低频偏移,而HWM产生的谐振的频率基本不会变化。当HWM产生的谐振的频率偏高到与OWM产生的谐振的频率同频率时,则两个模式产生的谐振融合,例如,两个谐振合二为一。
通过设置于第一辐射体211和第二辐射体221之间的谐振连接件240以及在谐振连接件240和地板230之间的第一电子元件241,可以分别调整第一天线单元210和第二天线单元220的第一谐振模式(例如,HWM)产生的谐振的频率和第二谐振模式(例如,OWM)产生的谐振的频率。使第一谐振模式的谐振频段和第二谐振模式的谐振频段同频,利用第一谐振模式的模式电流和第二谐振模式的模式电流相互抵消,以提升第一天线单元210和第二天线单元220之间的隔离度。应理解,第一辐射体211和第二辐射体221可以用于共同产生第一谐振,并共同产生第二谐振。
当第一天线单元210馈入电信号时,第一谐振模式对应的电流分布大致如图12中的(a)所示,第二谐振模式对应的电流分布大致如图12中的(b)所示。在第一谐振模式和第二谐振模式下,第一辐射体211和第一天线单元210一侧地板上的模式电流同向,而第二辐射体221和第二天线单元220一侧地板上的模式电流反向。当第一谐振模式产生的谐振频段和第二谐振模式产生的谐振频段同频时,由第一谐振模式和第二谐振模式产生的在第二辐射体221和第二天线单元220一侧地板上的模式电流相互抵消。第一天线单元210馈入电信号时,模式电流主要集中在第一天线单元210一侧的地板和第一辐射体211上。类似地,当第二天线单元220馈入电信号时,模式电流主要集中在第二天线单元220一侧的地板和第二辐射体221上。
因此,第一天线单元210和第二天线单元220之间可以具有良好的隔离度。当第一天线单元210的工作频段和第二天线单元220的工作频段同频时,第一天线单元210和第二天线单元220可以应用于MIMO系统。
在一个实施例中,电子设备200还可以包括第二电子元件242。谐振连接件240可以包括缝隙243,第二电子元件242可以设置在缝隙243内。在一个实施例中,第二电子元件242通过缝隙243串联在谐振连接件240上。在一个实施例中,第二电子元件242的两端分别与缝隙两侧的谐振连接件240电连接。
在一个实施例中,第一谐振模式(例如,HWM)所产生的谐振频率与第二电子元件242的等效电感值相关。在一个实施例中,第二谐振模式(例如,OWM)所产生的谐振频率与第二电子元件242的等效电感值基本无关。
在一个实施例中,第一电子元件241可以是电容或者电感。
在一个实施例中,第二电子元件242可以是电容或者电感。
应理解,谐振连接件240可以等效为电感,其等效电感的电感值与谐振连接件240的长度、宽度以及厚度有关。谐振连接件240的等效电感值还与第二电子元件242有关,或者说,第一谐振模式对应的谐振的频率与谐振连接件240的长度、宽度、厚度、以及第二电子元件242有关。例如,当第二电子元件242为电容(谐振连接件的等效电感的电感值减小)时,第一谐振模式对应的谐振的频率较高,当第二电子元件241为电感(谐振连接件的等效电感的电感值增加)时,第一谐振模式对应的谐振的频率较低。
地板230和谐振连接件240之间的第一电子元件241与天线单元的第二谐振模式(例如,OWM)有关。例如,当第一电子元件241为电容时,第二谐振模式对应的谐振的频率较低,当第一电子元件241为电感时,第二谐振模式对应的谐振的频率较高。
在一个实施例中,谐振连接件240的第一端位于第一辐射体211的第一端和第一辐射体211的中点之间,中点可以为第一辐射体211的几何中心,中点与第一辐射体211的第一端和第二端之间的距离相同,下述的中点,也可以相应理解。
在一个实施例中,谐振连接件240的第二端位于第二辐射体221的第二端和第二辐射体221的中点之间。
在一个实施例中,第一辐射体211的电长度可以为第一波长的四分之一,第一波长可以为第一天线单元210的谐振频率对应的波长,例如,可以是谐振点或谐振频段的中心频率对应的波长。
在一个实施例中,第二辐射体221的电长度可以为第二波长的四分之一,第二波长可以为第二天线单元220的谐振频率对应的波长。
在一个实施例中,第一辐射体211的电长度E1和第二辐射体221的电长度E2满足:E1×80%≤E2≤E1×120%。
应理解,第一天线单元210的辐射体和第二天线单元220的辐射体的电长度应大致相同,以使第一天线单元210的工作频段和第二天线单元220的工作频段相同,第一天线单元210和第二天线单元220可以作为MIMO系统中的子单元。
应理解,辐射体的物理长度和电长度有一定关联。在一个实施例中,第一辐射体211的物理长度L1和第二辐射体221的物理长度L2满足:L1×80%≤L2≤L1×120%。
在一个实施例中,第一辐射体211和第二辐射体221并置。在一个实施例中,第一辐射体211在地板上的投影(第一投影)和第二辐射体221在地板上的投影(第二投影)沿第二方向(例如,x方向)可以至少部分重合。如图26所示,第一辐射体211和第二辐射体221平行不共线设置且沿第二方向仅部分重合,例如,第一辐射体211和第二辐射体221在第一方向(例如,y方向)上存在一定的错位。在一个实施例中,第一辐射体211在地板上的投影(第一投影)和第二辐射体221在地板上的投影(第二投影)在第二方向上重叠部分的长度L3与第一投影的长度L4满足:L4×80%≤L3。
在本申请的实施例中,由于辐射体不一定为规则的形状,辐射体在地板上的投影的长度可以理解为,辐射体的接地端与开放端在辐射体的延伸方向上的长度。
应理解,随着第一投影和第二投影沿第二方向重合的部分越来越大,其辐射性能越来越好。当第一投影和第二投影沿第二方向完全重合时,其性能最优。还应理解,随着第一投影和第二投影沿第二方向重合的部分越来越大,第一辐射体211和第二辐射体221占用的空间越小,结构越紧凑。
在一个实施例中,第一天线单元210的第一馈电单元212可以在靠近第一辐射体211接地端的一侧与第一辐射体211电连接,第一辐射体211可以为线状辐射体(例如,长度为宽度的三倍及以上),第一天线单元210可以为倒置的F型天线(inverted F antenna,IFA),或,第一辐射体211可以为片状辐射体(例如,长度为宽度的三倍以下),第一天线单元210可以为平面倒置的F型天线(planner Inverted F antenna,PIFA)。或者,在一个实施例中,第一天线单元210的第一馈电单元212可以在靠近第一辐射体211的开放端的一侧与第一辐射体211电连接。在一个实施例中,第二天线单元220也可以是上述任意一种天线种类。
在一个实施例中,第一辐射体211和第二辐射体221之间的距离小于5mm。第一天线单元210和第二天线单元220在电子设备内部可以紧凑排布,节省内部空间。应理解,当第一辐射体211和第二辐射体221为片状辐射体(例如,长度为宽度的三倍以下)时,可以随着辐射体的宽度(可以理解为辐射体在第二方向上的长度,或者,与辐射体的接地端指向开放端的方向垂直的方向上的长度),第一辐射体211和第二辐射体221之间的距离可以进一步减小。在一个实施例中,第一辐射体211和第二辐射体221之间的距离小于2mm。
在一个实施例中,第一辐射体211可以为电子设备的边框11的部分,如图27所示,边框11的该部分为导电边框。在一个实施例中,第一辐射体211还可以为电子设备的边框11内部的导电体(例如,液晶高分子聚合物(liquid crystal polymer,LCP)),边框11的该部分为非导电边框。例如,边框11具有第一位置和第二位置,第一位置开设有缝隙,第二位置与地板电连接,第一位置和第二位置之间的边框为第一边框,第一边框可以作为第一辐射体211。在一个实施例中,第二辐射体221可以设置于边框11的内侧,可以设置于支架表面。
在一个实施例中,第一辐射体211和第二辐射体221可以设置于电子设备的后盖,例如第一辐射体211和第二辐射体221为导电后盖的一部分,或者设置于非导电后盖的表面或内部。
在一个实施例中,第一辐射体211和第二辐射体221可以设置于电子设备内的支架上,例如,分别设置于不同的支架主体,或共面设置于同一支架主体上。
应理解,本申请实施例并不限制第一天线单元和第二天线单元在电子设备内部的布局,可以根据实际的生产设计需要进行调整。
图28是本申请实施例提供的一种电子设备300的结构示意图。
如图28所示,电子设备300可以包括第一天线单元310,第二天线单元320,第三天线单元330,地板340,第一谐振连接件351,第二谐振连接件352,第一电子元件361和第二电子元件362。
其中,第一天线单元310可以包括第一辐射体311和第一馈电单元312。第一辐射体311包括第一馈电点313,第一馈电单元312与第一辐射体311在第一馈电点313处电连接。
第二天线单元320可以包括第二辐射体321和第二馈电单元322。第二辐射体321包括第二馈电点323,第二馈电单元322与第二辐射体321在第二馈电点323处电连接。
第三天线单元330可以包括第三辐射体331和第三馈电单元332,第二辐射体321位于第一辐射体311和第三辐射体331之间。第三辐射体331包括第三馈电点333,第三馈电单元332与第三辐射体331在第三馈电点333处电连接。
第一馈电单元312,第二馈电单元322与第三馈电单元332互不同。在一个实施例中,第一馈电单元312,第二馈电单元322与第三馈电单元332不同,可以理解为第一馈电单元312产生的电信号,第二馈电单元322产生的电信号和第三馈电单元332产生的电信号不同,并不是由同一个馈源通过馈电网络产生的。例如,第一馈电单元312,第二馈电单元322与第三馈电单元332可以分别为同一个电源芯片的不同射频通道。
应理解,第二辐射体321位于第一辐射体311和第三辐射体331之间可以理解为,第二辐射体321在空间上位于第一辐射体311和第三辐射体331之间,第二辐射体321并不一定与第一辐射体311和第三辐射体331共面,可以根据实际的设计进行调整。
第一谐振连接件351的第一端与第一辐射体311电连接,第二端与第二辐射体322电连接。第一电子元件361的第一端与第一谐振连接件351电连接,第二端接地。
第二谐振连接件352的第一端与第二辐射体322电连接,第二端与第三辐射体332电连接。第二电子元件362的第一端与第二谐振连接件352电连接,第二端接地。第一谐振连接件351和第二谐振连接件352设置的位置和实现形式与前述实施例类似,不再赘述。
第一辐射体311的第一端接地,第二辐射体321的第二端接地,第三辐射体331的第一端接地。第一辐射体311和第二辐射体321并置,且第一辐射体311的第一端和第二辐射体321的第二端为异侧设置的接地端。第三辐射体331和第二辐射体321并置,且第三辐射体331的第一端和第二辐射体321的第二端为异侧设置的接地端。
在一个实施例中,第一辐射体311和第二辐射体321并置。
在一个实施例中,第一辐射体311在地板340所在平面上的投影为第一投影,第二辐射体321在地板340所在平面上的投影为第二投影,第一投影和第二投影在第一方向(例如,y方向)上平行,且在第二方向(例如,x方向)上至少部分重叠,第二方向与第一方向垂直。在一个实施例中,第一辐射体311和第二辐射体321平行且不共线设置。在一个实施例中,第一辐射体311和第二辐射体321共面设置。
在一个实施例中,第二辐射体321和第三辐射体331并置。
在一个实施例中,第三投影为第三辐射体331在地板340所在平面上的投影,第二投影和第三投影在第一方向(例如,y方向)上平行,且在第二方向(例如,x方向)上至少部分重叠。在一个实施例中,第二辐射体321和第三辐射体331平行且不共线设置。在一个实施例中,第二辐射体321和第三辐射体331共面设置。
在一个实施例中,第一辐射体311的接地端与第二辐射体321的接地端为异侧设置的接地端。第一辐射体311的第一端与第二辐射体321的第二端之间的距离大于第一辐射体311的第一端与第二辐射体321的第一端之间的距离。在一个实施例中,第一辐射体311的接地端与第二辐射体321的接地端相互远离。
在一个实施例中,第三辐射体331的接地端与第二辐射体321的接地端为异侧设置的接地端。第三辐射体331的第一端与第二辐射体321的第二端之间的距离大于第三辐射体331的第一端与第二辐射体2321的第一端之间的距离。在一个实施例中,第三辐射体331的接地端与第二辐射体321的接地端相互远离。第三辐射体331的接地端与第一辐射体311的接地端相互靠近,同侧设置。
应理解,图28所示的由第一天线单元,第二天线单元和第三天线单元组成的天线结构,与图25所示的由第一天线单元和第二天线单元组成的天线结构组成的天线结构的区别,在于增加了第三天线单元。本申请实施例提供的技术方案也可以应用于包括三个及三个以上天线单元的天线结构,并不限制天线单元的数量,可以根据实际生产或者设计需要进行设置。
第一天线单元310的辐射体,第二天线单元320的辐射体和第三天线单元330的辐射体平行设置。第一天线单元310的接地端(第一端)和第二天线单元320的接地端(第二端)位于异侧,第一天线单元310与第二天线单元320属于强耦合的天线结构。第二天线单元320的接地端(第二端)和第三天线单元330的接地端(第一端)位于异侧,第二天线单元320与第三天线单元330属于强耦合的天线结构。
通过设置于相邻天线单元的辐射体之间的谐振连接件以及并联在谐振连接件和地板240之间的电子元件,可以分别调整天线单元的第一谐振模式(例如,HWM)产生的谐振的频率和第二谐振模式(例如,OWM)产生的谐振的频率。使第一谐振模式的谐振频段和第二谐振模式的谐振频段同频,利用第一谐振模式的模式电流和第二谐振模式的模式电流相互抵消,以提升相邻天线单元之间的隔离度。
同时,相隔的两个天线单元(例如,第一天线单元310和第三天线单元330)之间,由于第一天线单元310的接地端(第一端)和第三天线单元330的接地端(第一端)位于同侧,两个天线单元之间可以形成类似于图10中的(a)所示的弱耦合的天线结构。天线单元之间的隔离度主要由天线单元之间的距离决定,由于接地端位于同侧的天线单元间隔设置,两个接地端位于同侧的天线单元之间设置了接地端位于异侧的天线单元,因此,接地端位于同侧的天线单元之间可以保持足够的间距,以使天线单元之间可以具有良好的隔离度。
在一个实施例中,第一辐射体311和第二辐射体321为线状辐射体(例如,长度为宽度的三倍及以上),第一辐射体311和第二辐射体321之间的距离小于5mm。在一个实施例中,第三辐射体331为线状辐射体(例如,长度为宽度的三倍及以上),第二辐射体321和第三辐射体331之间的距离小于5mm。在一个实施例中,第一辐射体311和第二辐射体321为片状辐射体(例如,长度为宽度的三倍以下),第一辐射体311和第二辐射体321之间的距离小于2mm。在一个实施例中,第三辐射体331为片状辐射体(例如,长度为宽度的三倍以下),第二辐射体321和第三辐射体331之间的距离小于2mm。第一天线单元310,第二天线单元320和第三天线单元330在电子设备内部可以紧凑排布,节省内部空间。
应理解,第一辐射体311和第二辐射体321之间的距离,和/或,第二辐射体321和第三辐射体331之间的距离可以理解为相邻的辐射体上的点之间的直线距离的最小值。
在一个实施例中,电子设备300还可以包括第三电子元件363和第四电子元件364。第一谐振连接件351和第二谐振连接件352可以开设缝隙。第三电子元件363可以设置在第一谐振连接件351的缝隙内,串联在缝隙两侧的第一谐振连接件351之间,第三电子元件363的两端分别与缝隙两侧的第一谐振连接件351电连接。第四电子元件364可以设置在第二谐振连接件352的缝隙内,串联在缝隙两侧的第二谐振连接件352之间,第四电子元件364的两端分别与缝隙两侧的第二谐振连接件352电连接。
应理解,在实际的应用中,第三电子元件363和第四电子元件364可以不同时存在,可以根据实际的设计或生产需要进行调整。在一个实施例中,电子设备300可以仅包括第三电子元件,或者,电子设备300可以同时包括第三电子元件363和第四电子元件364。
类似的,在实际的应用中,第一电子元件361和第二电子元件362可以不同时存在,可以根据实际的设计或生产需要进行调整。在一个实施例中,电子设备300可以仅包括第一电子元件361,或者,电子设备300可以同时包括第一电子元件361和第二电子元件362。
谐振连接件、与谐振连接件串联的电子元件、并联的电子元件,对谐振模式的影响与前述实施例相同或相似,不赘述。
在一个实施例中,第一谐振连接件351的第一端位于第一辐射体311的第一端和第一辐射体311的中点之间。在一个实施例中,第一谐振连接件351的第二端位于第二辐射体321的第二端和第二辐射体321的中点之间。
在一个实施例中,第二谐振连接件352的第一端位于第三辐射体331的第一端和第三辐射体331的中点之间。在一个实施例中,第二谐振连接件352的第二端位于第二辐射体321的第二端和第二辐射体321的中点之间。
电长度与前述实施例相同或相似,不赘述。
在一个实施例中,第一辐射体311的物理长度L1和第二辐射体321的物理长度L2满足:L1×80%≤L2≤L1×120%。
在一个实施例中,第三辐射体331的物理长度L3和第二辐射体321的物理长度L2满足:L3×80%≤L2≤L3×120%。
应理解,第一天线单元310的辐射体,第二天线单元320的辐射体和第三天线单元330的辐射体的电长度/物理长度应大致相同,以使第一天线单元310的工作频段,第二天线单元320的工作频段和第三天线单元330的工作频段相同,第一天线单元310,第二天线单元320和第三天线单元330可以作为MIMO系统中的子单元。
在一个实施例中,相邻的两个辐射体可以并置。在一个实施例中,相邻的两个辐射体可以平行且不共线设置。在一个实施例中,相邻的两个辐射体可以共面设置。在一个实施例中,相邻的两个辐射体可以如图26实施例所示的设置,不赘述,。
在一个实施例中,第一辐射体311可以为线状辐射体,第一天线单元310可以为IFA,或,第一辐射体311可以为片状辐射体,第一天线单元310可以为PIFA。在一个实施例中,第二天线单元320或第三天线单元330也可以是上述任意一种天线种类。
辐射体设置在电子设备内的实现形式,位置,与前述实施例相同或相似,不赘述。
图29至图32是图28所示的天线单元的仿真结果。其中,图29是图28所示天线单元的S参数。图30是图28所示天线单元的辐射效率和系统效率。图31是图28所示天线单元的电场分布示意图。图32是图28所示天线单元的方向图。
通过设置于相邻天线单元的辐射体之间的谐振连接件以及并联在谐振连接件和地板之间的电子元件,可以分别调整天线单元的第一谐振模式和第二谐振模式产生的谐振的频率,使第一谐振模式的谐振频段和第二谐振模式的谐振频段同频,则两个模式产生的谐振频段合二为一。如图29所示,第一天线单元,第二天线单元和第三天线单元在4G附近产生一个谐振(以S11/S22/S33≤-5dB为界限)。并且,第一天线单元和第三天线单元(相隔的天线单元)之间的隔离度小于-15dB。第一天线单元和第二天线单元以及第二天线单元和第三天线单元(相邻的天线单元)之间的隔离度小于-20dB。
如图30所示,第一天线单元,第二天线单元和第三天线单元的效率(系统效率和辐射效率)在谐振频段均可以满足通信需要。
如图31中的(a)、(b)和(c)所示,分别为第一馈电单元馈电时、第二馈电单元馈电时和第三馈电单元馈电时,对应的电场分布示意图。如图31所示,由于天线单元馈电时在相邻天线单元的辐射体上的模式电流都形成了抵消,从而电场都集中在馈入电信号的天线单元的辐射体和对应的地板区域上,并与相邻的天线单元间可以形成较好的隔离。
如图32中的(a)、(b)和(c)所示,分别为第一馈电单元馈电时、第二馈电单元馈电时和第三馈电单元馈电时,产生的方向图,最大辐射方向均位于z向(垂直于地板所在方向)。
图33是本申请实施例提供的另一个电子设备300的结构示意图。
如图33所示,与图28所示的由第一天线单元310,第二天线单元320和第三天线单元330组成的天线结构的区别,在于增加了第四天线单元350和第五天线单元360,以及设置在第三天线单元330和第四天线单元350,第四天线单元350和第五天线单元360之间的谐振连接件。本申请实施例提供的技术方案也可以应用于包括三个及三个以上天线单元的天线结构,并不限制天线单元的数量,可以根据实际生产或者设计需要进行调整。
如图33所示,第一天线单元310的辐射体,第二天线单元320的辐射体,第三天线单元330的辐射体,第四天线单元350的辐射体和第五天线单元360的辐射体在地板上并置。第一天线单元310的辐射体的接地端,第二天线单元320的辐射体的接地端,第三天线单元330的辐射体的接地端,第四天线单元350的辐射体的接地端和第五天线单元360的辐射体的接地端交错排布,相邻的接地端之间为异侧设置的接地端。其中第一天线单元310的辐射体的接地端,第三天线单元330的辐射体的接地端第五天线单元360的辐射体的接地端同侧排布,第二天线单元320的辐射体的接地端和第四天线单元350的辐射体的接地端同侧排布,相隔的接地端之间(间隔一个接地端)为同侧设置的接地端。
图34至图38是图33所示的天线单元的仿真结果。其中,图34是图33所示天线单元的S11仿真结果。图35是图33所示天线单元之间的隔离度。图36是图33所示天线单元的辐射效率和系统效率。图37是图33所示天线单元的电场分布示意图。图38是图33所示天线单元的方向图。
如图34所示,第一天线单元,第二天线单元,第三天线单元,第四天线单元和第五天线单元在3.95GHz附近产生一个谐振频段(以S11/S22/S33/S44/S55≤-5dB为界限)。
并且,如图35所示,相隔一个天线单元的两个天线单元(例如,第一天线单元和第三天线单元(S31/S13))之间的隔离度均小于-15dB。相隔两个天线单元的两个天线单元(例如,第一天线单元和第四天线单元(S41/S14))之间的隔离度均小于-20dB。相隔三个天线单元的两个天线单元(例如,第一天线单元和第五天线单元(S51/S15))之间的隔离度均小于-20dB。相邻的两个天线单元(例如,第一天线单元和第二天线单元(S12/S21))之间的隔离度均小于-20dB。
如图36所示,第一天线单元,第二天线单元,第三天线单元,第四天线单元和第五天线单元的效率(系统效率和辐射效率)在谐振频段均可以满足通信需要。
如图37中的(a)、(b)、(c)、(d)和(e)所示,分别为第一馈电单元馈电时、第二馈电单元馈电时、第三馈电单元馈电、第四馈电单元馈电时和第五馈电单元馈电时,对应的电场分布示意图。如图37所示,由于天线单元馈电时在相邻天线单元的辐射体上的模式电流都形成了抵消,从而电场都集中在馈入电信号的天线单元的辐射体和对应的地板上,并与相邻的天线单元间可以形成较好的隔离。
如图38中的(a)、(b)、(c)、(d)和(e)所示,分别为第一馈电单元馈电时、第二馈电单元馈电时、第三馈电单元馈电、第四馈电单元馈电时和第五馈电单元馈电时,产生的方向图,最大辐射方向均位于z向(垂直于地板所在方向)。
在上述实施例中,均以天线单元的辐射体平行且不共线形成的强耦合的天线结构为例进行说明,在实际的应用中,本申请实施例提供的技术方案也可以应用于辐射体共线设置的天线单元形成的强耦合的天线结构中。
应理解,在本申请实施例中,每个天线单元的两个模式产生的谐振融合,例如,两个谐振合二为一,形成单个谐振。在实际的生产或设计中,两个模式产生的谐振可以不呈现为单个谐振,而是两个谐振融合形成的谐振频段,例如,在该谐振频段中存在两个谐振点。而对于多个天线单元产生的谐振频段可以非常靠近,实际也可以稍远离而满足本申请实施例定义的同频。
图39是本申请实施例提供的一种天线结构的示意图。
如图39所示,天线结构包括串置或串联排布(serialized,or placed/arrangedin series)的两个辐射体。
在一个实施例中,,串置或串联排布可以理解为两个辐射体设置于相对靠近(例如,辐射体之间的距离小于5mm)的位置,其端部相对(face to face)且互不接触,并且两个辐射体在辐射体的延伸方向上大体沿同一直线设置。其中,“大体沿同一直线设置”可以表示两个辐射体的主体部分的延伸方向可以大致沿同一直线设置,不必须是沿同一直线设置。举例说明,第一辐射体在X方向上延伸,第二辐射体在偏离X方向10°以内的方向上延伸。或者,第一辐射体和第二辐射体可以呈折线型,辐射体的主体部分(例如,主体部分的长度占辐射体的总长度大于或等于90%)的延伸方向大致沿同一直线设置。以上都可以看作大致沿同一直线设置。
在一个实施例中,串置或串联排布还可以理解为两个辐射体在第一方向上延伸,且在第二方向上无重叠,其中,第二方向垂直于第一方向,且两个辐射体在第一方向上具有至少部分重叠。
在一个实施例中,串置或串联排布的两个辐射体在地板上的投影串置或串联排布的。在一个实施例中,串置或串联排布的两个辐射体在地板上的投影可以沿同一直线设置,具体地,两个辐射体在辐射体的延伸方向上共线。每个辐射体的一端连接到地板上,例如,图中黑色圆点处为示意的辐射体接地处。
在一个实施例中,两个辐射体为线状辐射体,两个辐射体在地板上的投影沿同一直线设置可以理解为两个辐射体在长度方向上的边的延伸方向之间所呈的夹角在0至10°的范围,或170至180°的范围内。在一个实施例中,两个辐射体为片状辐射体,两个辐射体在地板上的投影沿同一直线设置可以理解为两个辐射体的开放端与接地端之间任意的一条连线的延伸方向之间所呈的夹角在0至10°的范围,或170至180°的范围内。
应理解,沿同一直线相隔设置的两个辐射体连接到同一个地板上,两个辐射体与部分地板共同形成了偶极子天线。
根据偶极子天线本征模特征,如图39中的(a)所示,两个辐射体可以产生同向的模式电流,在两个辐射体之间的地板上两个辐射体之间可以产生模式电流。辐射体上的模式电流会在地板上激励起感应电流,由电磁感应定理可知,模式电流与对应的感应电流反向。对于地板上的两个地点之间的模式电流来说,其具有和感应电流的方向同向的分量,两者可以叠加。在一个实施例中,在地板上的虚线区域,为模式电流和感应电流的电流强点区域,说明该模式符合边界条件,可以存在,可以存在,因此如图39所示的天线结构可以激励起HWM。
应理解,对于边界条件来说,天线单元产生的感应电流与模式电流之间存在方向相同的分量,不存在方向相反的分量,即为符合边界条件。
同理,如图39中的(b)所示,两个天线单元的辐射体可以产生反向的模式电流,在两个辐射体之间的地板上可以产生模式电流。辐射体上的模式电流会在地板120上会激励起感应电流,由电磁感应定理可知,模式电流与对应的感应电流反向。对于地板120上的两个地点之间的模式电流来说,其具有和感应电流的方向同向的分量,两者可以叠加。在一个实施例中,在地板上的虚线区域,为模式电流和感应电流的电流零点区域,说明该模式符合边界条件,可以存在,因此如图39所示的天线结构可以激励起OWM。
因此,对于图39所示的天线结构(天线单元的辐射体串联排布,接地端位于异侧),天线单元之间的隔离度主要由两个天线单元的模式电流决定,两个天线单元之间的空间距离对隔离度的影响较小。由于在该天线结构中,两个天线单元之间的耦合与两者之间的距离关系较小,该天线结构可以认为是强耦合的天线结构。
图40是本申请实施例提供的一种电子设备500的结构示意图。
如图40所示,电子设备500包括第一天线单元510,第二天线单元520和第三天线单元530。
其中,第一天线单元510包括第一辐射体511和第一寄生枝节512。第二天线单元520包括第二辐射体521和第二寄生枝节522。第三天线单元530包括第三辐射体531和第三寄生枝节532。第二辐射体521位于第一辐射体511和第三辐射体531之间。第一辐射体511,第二辐射体521和第三辐射体531之间并置。第一辐射体511的接地端(第一端)与第三辐射体531的接地端(第一端)为同侧设置的接地端,第二辐射体521的接地端(第二端)与第一辐射体511的接地端和第三辐射体531的接地端为异侧设置的接地端。
应理解,第一辐射体511和第一寄生枝节512并置,第一辐射体511的接地端和第一寄生枝节512的接地端为异侧设置的接地端,形成强耦合的天线结构。第一寄生枝节512通过第一辐射体511馈入的电信号产生谐振,以拓展第一天线单元510的工作频段。
应理解,图40所示的第一天线单元510,第二天线单元520和第三天线单元530组成的天线结构,与图28所示的由第一天线单元310,第二天线单元320和第三天线单元330组成的天线结构的区别,在于第一天线单元310,第二天线单元320和第三天线单元330分别增加了寄生枝节,以拓展天线单元的工作频段。
在一个实施例中,第一辐射体511位于第一寄生枝节512和第二辐射体521之间。第一寄生枝节512在地板540所在平面上的投影和第一辐射体511在地板540所在平面上的投影在第一方向(例如,y方向)上相互平行,且在第二方向(例如,x方向)上至少部分重叠。第一辐射体511的第一端(接地端)与第一寄生枝节512的第二端(接地端)之间的距离大于第一辐射体511的第一端与第一寄生枝节512的第一端之间的距离。
同时,第一辐射体511,第一寄生枝节512和部分地板可以形成偶极子天线,可以由HWM和OWM分别产生两个谐振。第一辐射体511和第一寄生枝节512之间的相对位置关系(例如,第一辐射体511和第一寄生枝节512之间的距离)与HWM和OWM产生的谐振的频率有关。
在一个实施例中,第二寄生枝节522与第二辐射体521串置,第二寄生枝节522的接地端与第二辐射体521的接地端为异侧设置的接地端。在一个实施例中,第二寄生枝节522的第一端与第二辐射体521的第一端相对且互不接触,第二寄生枝节的第二端接地。第二寄生枝节522在地板540所在平面上的投影和第二辐射体521在地板540所在平面上的投影沿同一直线设置。
应理解,第二辐射体521和第二寄生枝节522串置,接地端异侧设置,形成强耦合的天线结构。第二寄生枝节522通过第二辐射体521馈入的电信号产生谐振,以拓展第二天线单元520的工作频段。
同时,第二辐射体521和第二寄生枝节522和部分地板可以形成偶极子天线,可以由HWM和OWM分别产生两个谐振。可以在第二寄生枝节522的第一端与第二辐射体521的第一端之间串联电感或在该位置设置与地板之间并联的电容,从而调整HWM和OWM产生的谐振的频率。例如,当第二寄生枝节522的第一端与第二辐射体521的第一端之间串联的电感的电感值减小时,HWM产生的谐振的频率向高频偏移而OWM产生的谐振的频率不变。当与地板之间并联的电容的电容值增大时,OWM产生的谐振的频率向低频偏移而HWM产生的谐振的频率不变。
在一个实施例中,第三辐射体531位于第三寄生枝节532和第二辐射体521之间。第三寄生枝节532与第三辐射体531并置,第三寄生枝节532的接地端与第三辐射体531的接地端为异侧设置的接地端。在一个实施例中,第三寄生枝节532在地板540所在平面上的投影和第三辐射体531在地板540所在平面上的投影在第一方向(例如,y方向)上相互平行,且在第二方向(例如,x方向)上至少部分重叠。第三辐射体531的第一端(接地端)与第三寄生枝节532的第二端(接地端)之间的距离大于第三辐射体531的第一端与第三寄生枝节532的第一端之间的距离。
应理解,第三辐射体531和第三寄生枝节532并置,接地端异侧设置,形成强耦合的天线结构。第三寄生枝节532通过第三辐射体531馈入的电信号产生谐振,以拓展第三天线单元530的工作频段。
为了论述的简洁,本申请仅以第一天线单元510,第二天线单元520和第三天线单元530均包括寄生枝节为例进行说明,在实际的应用中,可以根据电子设备内部的布局,为多个天线单元中的至少一个天线单元设置寄生枝节,并且,可以根据实际的设计需求选择寄生枝节与辐射体之间形成强耦合的结构(例如,串置或并置),以拓展天线单元的工作频段,本申请实施例对此并不做限制。
图41至图44是图40所示的天线单元的仿真结果。其中,图41是图40所示天线单元的S参数。图42是图40所示天线单元的辐射效率和系统效率。图43是图40所示天线单元的电场分布示意图。图44是图40所示天线单元的方向图。
如图41所示,由于天线单元中设置寄生枝节,可以产生额外的谐振,因此,第一天线单元,第二天线单元和第三天线单元可以在3.95GHz和4.3GHz附近产生两个谐振频段(以S11/S22/S33≤-5dB为界限)。
并且,如图41所示,相隔的两个天线单元(例如,第一天线单元和第三天线单元(S31/S13))之间的隔离度小于-18dB。相邻的两个天线单元(例如,第一天线单元和第二天线单元(S12/S21))之间的隔离度均小于-15dB。
如图42所示,第一天线单元,第二天线单元和第三天线单元的效率(系统效率和辐射效率)在谐振频段均可以满足通信需要。
如图43中的(a)和(b)所示,为第一馈电单元馈电时,在第一天线单元在HWM(辐射体和寄生直接上电场反向)和OWM(辐射体和寄生直接上电场同向)下产生的两个谐振频段的谐振点对应的电场分布示意图,电场主要集中在第一辐射体、第一寄生枝节和对应的地板区域上,并与相邻的天线单元间可以形成较好的隔离。
如图43中的(c)和(d)所示,为第二馈电单元馈电时,在第二天线单元在HWM(辐射体和寄生直接上电场反向)和OWM(辐射体和寄生直接上电场同向)下产生的两个谐振频段的谐振点对应的电场分布示意图,电场主要集中在第二辐射体、第二寄生枝节和对应的地板区域上,并与相邻的天线单元间可以形成较好的隔离。
如图43中的(e)和(f)所示,为第三馈电单元馈电时,在第三天线单元在HWM(辐射体和寄生直接上电场反向)和OWM(辐射体和寄生直接上电场同向)下产生的两个谐振频段的谐振点对应的电场分布示意图,电场主要集中在第三辐射体、第三寄生枝节和对应的地板区域上,并与相邻的天线单元间可以形成较好的隔离。
如图44中的(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)所示,分别为第一馈电单元馈电时、第二馈电单元馈电时和第三馈电单元馈电时,第一天线单元,第二天线单元和第三天线单元在HWM(辐射体和寄生直接上电场反向)和OWM(辐射体和寄生直接上电场同向)下产生的方向图,最大辐射方向均位于z向(垂直于地板所在方向)。
在上述实施例中,以相邻的天线单元的辐射体之间形成强耦合的结构为例进行说明,实际的设计中,相邻的天线单元的辐射体之间也可以形成弱耦合的结构,其辐射体与对应的寄生枝节形成强耦合的结构,以拓展天线单元的带宽。
图45是本申请实施例提供的一种电子设备600的结构示意图。
如图45所示,电子设备600可以包括第一天线单元610,第二天线单元620和地板630。
其中,第一天线单元610包括第一辐射体611,第一寄生枝节612和第一馈电单元613。第一辐射体611包括第一馈电点614,第一馈电单元613与第一辐射体611在第一馈电点614处电连接。
应理解,在本申请实施例提供的技术方案中,均以电连接(直接耦合)为例进行说明,在实际的设计或生产中,也可以在通过间接耦合替代,也可以获得相同的技术效果,本申请对此并不做限制。
第二天线单元620包括第二辐射体621和第二馈电单元623。第二辐射体621包括第二馈电点624,第二馈电单元623与第二辐射体621在第二馈电点624处电连接,第一馈电单元613与第二馈电单元623不同。在一个实施例中,第一馈电单元613和第二馈电单元623不同,可以理解为第一馈电单元613产生的电信号和第二馈电单元623产生的电信号不同,并不是由同一个馈源通过馈电网络产生的。例如,第一馈电单元613和第二馈电单元623可以分别为同一个电源芯片的不同射频通道。
第一辐射体611的第一端接地,第二辐射体621的第一端接地,第一寄生枝节612的第二端接地。第一辐射体611的接地端和第二辐射体621的接地端为同侧设置的接地端,第一辐射体611的接地端和第一寄生枝节612的接地端为异侧设置的接地端。
在一个实施例中,第一辐射体611和第二辐射体621并置。在一个实施例中,第一辐射体611在地板630所在平面上的投影(第一投影)和第二辐射体621在地板630所在平面上的投影(第二投影)在第一方向(例如,y方向)上平行,且在第二方向(例如,x方向)上至少部分重叠,第二方向与第一方向垂直。第一辐射体611和第二辐射体621平行且不共线设置。
在一个实施例中,第一辐射体611和第一寄生枝节612并置。在一个实施例中,第一辐射体611位于第一寄生枝节612和第二辐射体621之间。第一辐射体611在地板630所在平面上的投影(第一投影)和第一寄生枝节612在地板630所在平面上的投影(第三投影)在第一方向上相互平行,且在第二方向上至少部分重叠。
在一个实施例中,第一辐射体611的接地端和第二辐射体621的接地端为同侧设置的接地端,第一辐射体611的第一端(接地端)与第二辐射体621的第一端(接地端)之间的距离小于第一辐射体611的第一端(接地端)与第二辐射体621的第二端之间的距离。
在一个实施例中,第一辐射体611的接地端和第一寄生枝节612的接地端为异侧设置的接地端,第一辐射体611的第一端(接地端)与第一寄生枝节612的第一端之间的距离小于第一辐射体611的第一端(接地端)与第一寄生枝节612的第二端(接地端)之间的距离。
应理解,第一辐射体611的接地端和第二辐射体621的接地端同侧设置,形成弱耦合的结构。因此,第一天线单元610与第二天线单元620之间的隔离度主要由第一辐射体611与第二辐射体621之间的距离决定。同时,第一辐射体611的接地端和第一寄生枝节612的接地端异侧设置,形成强耦合的结构,第一寄生枝节612通过第一辐射体611馈入的电信号产生谐振,以拓展第一天线单元610的工作频段。
在一个实施例中,第一辐射体611和第二辐射体621之间的距离小于5mm。第一天线单元610和第二天线单元620在电子设备内部可以紧凑排布,节省内部空间。
在一个实施例中,第一辐射体611和第一寄生枝节612为线状辐射体,其之间的距离小于5mm,或者第一辐射体611和第一寄生枝节612为片状,其之间的距离小于2mm。在一个实施例中,第二辐射体621和第二寄生枝节622为线状辐射体,其之间的距离小于5mm,或者第二辐射体621和第二寄生枝节622为片状辐射体,其之间的距离小于2mm。第一天线单元610和第二天线单元620在电子设备内部可以紧凑排布,节省内部空间。
应理解,第一辐射体611和第二辐射体621之间的距离可以理解为第一辐射体611上的点和第二辐射体621上的点之间的直线距离的最小值,上述第一辐射体611和第一寄生枝节612之间的距离以及第二辐射体621和第二寄生枝节622之间的距离也可以相应理解。
应理解,当第一辐射体611和第二辐射体621为片状辐射体时,可以随着辐射体的宽度(可以理解为辐射体在第二方向上的长度,或者,与辐射体的接地端指向开放端的方向垂直的方向上的长度),第一辐射体611和第二辐射体621之间的距离可以进一步减小。在一个实施例中,第一辐射体611和第二辐射体621之间的距离小于2mm,或者,小于1mm。
在一个实施例中,电子设备600还可以包括第一谐振连接件631和第一电子元件641。第一谐振连接件631可以设置于第一辐射体611和第一寄生枝节612之间。第一谐振连接件631的第一端与第一辐射体611电连接,第二端与第一寄生枝节612电连接。第一电子元件641的第一端与第一谐振连接件631电连接,第二端通过与地板630电连接实现接地,第一电子元件641并联在第一谐振连接件631和地板630之间。
应理解,通过设置于第一辐射体611和第一寄生枝节612之间的第一谐振连接件631以及并联在第一谐振连接件631和地板630之间的第一电子元件641,可以调整第一天线单元610的第一谐振模式(例如,HWM)产生的谐振的频率和第二谐振模式(例如,OWM)产生的谐振的频率,使两个谐振模式产生的谐振相互靠近形成较宽的谐振频段,以拓展第一天线单元610的工作带宽。或者,也可以使两个谐振模式产生的谐振频率相互远离,使两个谐振模式产生的谐振相互远离,以使第一天线单元610的工作频段包括两个不同的通信频段。
类似的,在第一辐射体611和第一寄生枝节612之间不设置第一谐振连接件631的情况下,也可以通过调整第一辐射体611和第一寄生枝节612之间的距离达到相同的技术效果。
在一个实施例中,第一谐振连接件631的第一端位于第一辐射体611的第一端和第一辐射体611的中点之间。在一个实施例中,第一谐振连接件631的第二端位于第一寄生枝节612的第二端和第一寄生枝节612的中点之间。
在一个实施例中,第二天线单元620还包括第二寄生枝节622,第二辐射体621和第二寄生枝节622并置。在一个实施例中,第二辐射体621位于第一辐射体611和第二寄生枝节622之间。第二辐射体621在地板630所在平面上的投影(第二投影)和第二寄生枝节622在地板630所在平面上的投影(第四投影)在第一方向上相互平行,且在第二方向上至少部分重叠。
在一个实施例中,第二辐射体621的接地端和第二寄生枝节622的接地端为异侧设置的接地端,第二寄生枝节622的第二端接地,第二辐射体621的第一端(接地端)与第二寄生枝节622的第一端之间的距离小于第二辐射体621的第一端(接地端)与第二寄生枝节622的第二端(接地端)之间的距离。
应理解,第二辐射体621的接地端和第二寄生枝节622的接地端异侧设置,形成强耦合的结构,第二寄生枝节622通过第二辐射体621馈入的电信号产生谐振,以拓展第二天线单元620的工作频段。
在本申请实施例中,并不限制寄生枝节的数量,可以根据实际的设计需要,在天线单元的辐射体设置寄生枝节,寄生枝节与辐射体形成强耦合的结构,以形成多个谐振频段,拓展天线结构的工作带宽。
在一个实施例中,电子设备600还可以包括第二谐振连接件632和第二电子元件642。第二谐振连接件632可以设置于第二辐射体621和第二寄生枝节622之间。第二谐振连接件632的第一端与第二辐射体621电连接,第二端与第二寄生枝节622电连接。第二电子元件642的第一端与第二谐振连接件632电连接,第二端通过与地板630电连接实现接地,第二电子元件642并联在第二谐振连接件632和地板630之间。
应理解,通过设置于第二辐射体621和第二寄生枝节622之间的第二谐振连接件632以及并联在第二谐振连接件632和地板630之间的第二电子元件642,可以调整第二天线单元620的第一谐振模式(例如,HWM)产生的谐振的频率和第二谐振模式(例如,OWM)产生的谐振的频率,使两个谐振模式产生的谐振相互靠近形成较宽的谐振频段,以拓展第二天线单元620的工作带宽。或者,也可以使两个谐振模式产生的谐振频率相互远离,使两个谐振模式产生的谐振相互远离,以使第二天线单元620的工作频段包括两个不同的通信频段。
类似的,在第二辐射体621和第二寄生枝节622之间不设置第二谐振连接件632的情况下,也可以通过调整第二辐射体621和第二寄生枝节622之间的距离达到相同的技术效果。
在一个实施例中,第二谐振连接件632的第一端位于第二辐射体621的第一端和第二辐射体621的中点之间。在一个实施例中,第二谐振连接件632的第二端位于第二寄生枝节622的第二端和第二寄生枝节622的中点之间。
在一个实施例中,电子设备600还可以包括第三电子元件643。第一谐振连接件631可以开设缝隙。第三电子元件643可以设置在第一谐振连接件631的缝隙内,串联在缝隙两侧的第一谐振连接件631之间,第三电子元件643的两端分别与缝隙两侧的第一谐振连接件631电连接。
在一个实施例中,电子设备600还可以包括第四电子元件644。第二谐振连接件632可以开设缝隙。第四电子元件644可以设置在第二谐振连接件632的缝隙内,串联在缝隙两侧的第二谐振连接件632之间,第四电子元件644的两端分别与缝隙两侧的第二谐振连接件644电连接。
应理解,谐振连接件可以等效为电感,其等效电感的电感值可以通过谐振连接件的长度或宽度进行调整。通过串联在谐振连接件上的电子元件可以调整谐振连接件的等效电感,从而调整天线单元的第一谐振模式对应的谐振的频率。
应理解,天线单元的辐射体和谐振枝节的电长度应大致相同,以使天线单元的谐振频段相互靠近,以拓展天线单元的工作频段。
在一个实施例中,第一辐射体611和第一寄生枝节612平行且不共线设置。第一辐射体611在地板上的投影(第一投影)和第一寄生枝节612在地板上的投影(第三投影)沿第二方向(例如,x方向)仅部分重合,例如,第一辐射体611和第一寄生枝节612在第一方向(例如,y方向)上存在一定的错位。与前述实施例相同或相似,此处不赘述。
在一个实施例中,第一辐射体611或第一寄生枝节612可以为线状辐射体,第一天线单元610可以为IFA。或,第一辐射体611或第一寄生枝节612可以为片状辐射体,第一天线单元610可以为PIFA。在一个实施例中,第二天线单元620也可以是上述任意一种天线种类。
在一个实施例中,辐射体和寄生枝节设置在电子设备内的支架或后盖上,此处不再赘述。
图46是图45所示的天线单元的S参数。
如图46所示,第一天线单元和第二天线单元可以在4.3GHz和4.4GHz分别产生两个谐振,可以对应于天线单元的辐射体和寄生枝节工作的两种谐振模式(例如,OWM和HWM)。
同时,第一辐射体的接地端和第二辐射体的接地端同侧排布,属于弱耦合结构。在谐振频段,第一天线单元和第二天线单元之间的隔离度小于-24dB。
图47是本申请实施例提供的又一种电子设备600的示意图。
类似的,第一辐射体611和第二辐射体621具有同侧的接地端,例如,形成弱耦合的结构。在第一天线单元610内,第一辐射体611和第一寄生枝节612具有异侧的接地端,例如,形成强耦合的结构,在第二天线单元620内,第二辐射体621和第二寄生枝节622形成强耦合的结构。对于强耦合的结构,可以类似于前序实施例中辐射体间的相对位置,本申请实施例不再一一赘述。
如图47所示,在该实施例中,仅以第一辐射体611和第二辐射体621并置,且接地端同侧排布,例如形成弱耦合的结构,辐射体和寄生枝节串置,且接地端异侧排布,例如形成强耦合的结构为例进行说明。
图48是图47所示的天线单元的S参数。
如图48所示,第一天线单元和第二天线单元可以在4.3GHz和4.45GHz分别产生两个谐振,可以对应于天线单元的辐射体和谐振枝节工作的两种谐振模式(例如,OWM和HWM)。
同时,第一辐射体的接地端和第二辐射体的接地端同侧排布,例如形成弱耦合结构。在谐振频段,第一天线单元和第二天线单元之间的隔离度小于-12dB。
图49是本申请实施例提供的又一种电子设备600的示意图。
类似的,第一辐射体611和第二辐射体621具有同侧设置的接地端,例如,形成弱耦合的结构。在第一天线单元610内,第一辐射体611和第一寄生枝节612具有异侧设置的接地端,例如,形成强耦合的结构,在第二天线单元620内,第二辐射体621和第二寄生枝节622具有异侧设置的接地端,例如,形成强耦合的结构。对于强耦合的结构,可以类似于前序实施例中辐射体间的相对位置,本申请实施例不再一一赘述。
如图49所示,在该实施例中,仅以第一辐射体611和第二辐射体621串置,且接地端同侧排布,例如形成弱耦合的结构,辐射体和寄生枝节并置,且接地端异侧排布,例如形成强耦合的结构为例进行说明。
图49所示的第一天线单元610和第二天线单元620与图45所示的第一天线单元610和第二天线单元620的区别在于辐射体和寄生枝节的排布不同,图49所示的排布方式为2×2的阵列排布(两个天线单元的辐射体共线设置),图45所示的排布方式为1×4的阵列排布(两个天线单元的辐射体平行且不共线设置)。
应理解,对于共线设置的辐射体以及寄生枝节,可以根据实际的空间布局,存在一定的偏移,例如,其共线方向为y方向,辐射体和寄生枝节可以沿x方向的正向或负移动,仅在y反向上存在部分重叠即可。图50是图49所示的天线单元的S参数。
如图50所示,第一天线单元和第二天线单元可以在4.3GHz和4.4GHz分别产生两个谐振,可以对应于天线单元的辐射体和谐振枝节工作的两种谐振模式(例如,OWM和HWM)。
同时,第一辐射体的接地端靠近第二辐射体的非接地端,属于弱耦合结构。在谐振频段,第一天线单元和第二天线单元之间的隔离度小于-12dB。
图51所示的第一天线单元610和第二天线单元620与图49所示的第一天线单元610和第二天线单元620的区别在于辐射体和寄生枝节的排布不同,图51所示的排布方式为直线型排布(两个天线单元的辐射体及寄生枝节均串置),图49所示的排布方式为2×2的阵列排布(两个天线单元的辐射体串置,辐射体和寄生枝节之间并置)。
应理解,在图49所示的天线结构中,第一辐射体611和第二辐射体621相邻设置,而在图51所示的天线结构中,第一寄生枝节612设置于第一辐射体611和第二辐射体621之间,第一辐射体611和第二辐射体621间隔设置。本申请实施例并不限制辐射体之间形成的弱耦合的结构的具体形式,也并不限制辐射体和对应的寄生枝节之间形成的强耦合的结构的具体形式,可以根据实际的设计进行调整。
图52是图51所示的天线单元的S参数。
如图52所示,第一天线单元和第二天线单元可以在4.4GHz产生谐振,第一辐射体的接地端靠近第二辐射体的非接地端,属于弱耦合结构。在谐振频段,第一天线单元和第二天线单元之间的隔离度小于-20dB。
图53是本申请实施例提供的又一种电子设备600的示意图。
图53所示的第一天线单元610和第二天线单元620与图47所示的第一天线单元610和第二天线单元620的区别在于辐射体和寄生枝节的排布不同,图47所示的排布方式为每个天线单元的辐射体和寄生枝节串置,两个天线单元的辐射体之间平行且不共线设置,图53所示的排布方式为每个天线单元的辐射体和寄生枝节共线设置,两个天线单元的辐射体之间交错设置。
图54是图53所示的天线单元的S参数。
如图54所示,第一天线单元和第二天线单元可以在4.3GHz和4.45GHz分别产生两个谐振,可以对应于天线单元的辐射体和谐振枝节工作的两种谐振模式(例如,OWM和HWM)。
同时,第一辐射体和第二辐射体的交错排布,属于弱耦合结构。在谐振频段,第一天线单元和第二天线单元之间的隔离度小于-12dB。
图55是本申请实施例提供的又一种电子设备600的示意图。
如图55所示,电子设备600可以包括第一天线单元610,第二天线单元620和地板630。
其中,第一天线单元610包括第一辐射体611和第一馈电单元613。第一辐射体611包括第一馈电点614,第一馈电单元613与第一辐射体611在第一馈电点614处电连接。
第二天线单元620包括第二辐射体621和第二馈电单元623。第二辐射体621包括第二馈电点624,第二馈电单元623与第二辐射体621在第二馈电点624处电连接,第一馈电单元613与第二馈电单元623不同。在一个实施例中,第一馈电单元613和第二馈电单元623不同,可以理解为第一馈电单元613产生的电信号和第二馈电单元623产生的电信号不同,并不是由同一个馈源通过馈电网络产生的。例如,第一馈电单元613和第二馈电单元623可以分别为同一个电源芯片的不同射频通道。
第一辐射体611在地板630所在平面上的投影(第一投影)和第二辐射体621在地板630所在平面上的投影(第二投影)垂直。且第二辐射体621的延长线与第一辐射体611相交于所述第一辐射体611上。
应理解,第一投影与第二投影垂直,可以理解为第一辐射体611由接地端指向开放端的方向与第二辐射体621由接地端指向开放端的方向垂直。
第一辐射体611的第二端接地,第二辐射体621的第二端接地,第二辐射体621的第二端(接地端)与所述第一辐射体611的第二端(接地端)之间的距离小于所述第二辐射体621的第二端(接地端)与第一辐射体611的第一端之间的距离。
应理解,第一辐射体611和第二辐射体621垂直设置,形成弱耦合的结构。因此,第一天线单元610与第二天线单元620之间具有良好的隔离度。如图56所示,在谐振频段,第一天线单元610与第二天线单元620之间的隔离度小于-12dB。
在一个实施例中,天线结构还可以包括更多天线单元,相邻的天线单元垂直排布,两两天线单元之间均可以具有良好的隔离度。
在一个实施例中,两个或多个天线单元的工作频段相同(例如,均包括第一频段)。
在一个实施例中,为拓展天线单元的工作频段,天线单元可以包括寄生枝节,如图57所示。
例如,第一天线单元610可以包括第一寄生枝节612。在一个实施例中,第一辐射体611的接地端和第一寄生枝节612的接地端为异侧设置的接地端,形成强耦合的结构。第一辐射体611可以位于第一寄生枝节612和第二辐射体621之间。第一辐射体611的第一端与第一寄生枝节612的第一端相对且互不接触,第一辐射体611的第二端接地,第一寄生枝节612的第二端接地。第一辐射体611在地板630所在平面上的投影(第一投影)和第一寄生枝节612在地板630所在平面上的投影(第三投影)在第一方向(例如,x方向)上沿同一直线设置。第二辐射体621的第二端(接地端)与第一寄生枝节612的第二端(接地端)之间的距离大于第二辐射体621的第二端(接地端)与第一寄生枝节612的第一端之间的距离。
在一个实施例中,第二天线单元620可以包括第二寄生枝节622。在一个实施例中,第二辐射体621的接地端和第二寄生枝节622的接地端为异侧设置的接地端,形成强耦合的结构。第二辐射体621的第一端与第二寄生枝节622的第一端相对且互不接触,第二辐射体621的第二端接地,第二寄生枝节622的第二端接地。第二辐射体621在地板630所在平面上的投影(第二投影)和第二寄生枝节622在地板630所在平面上的投影(第四投影)在第二方向(例如,y方向)上沿同一直线设置。第一辐射体611的第二端(接地端)与第二寄生枝节622的第二端(接地端)之间的距离大于第一辐射体611的第二端(接地端)与第二寄生枝节622的第一端之间的距离。
在一个实施例中,第三天线单元640可以包括第三寄生枝节642。
应理解,本申请实施例并不限制电子设备内寄生枝节的数量,每个天线单元均可以包括寄生枝节,可以根据实际的电子设备的内部空间选择寄生枝节的位置,以形成强耦合的结构。例如,寄生枝节和辐射体可以沿同一直线设置,接地点相互远离,异侧排布,或者,寄生枝节和辐射体可以平行且不共线设置,接地点相互远离,异侧排布,本申请对此并不做限制。
在一个实施例中,电子设备600还可以包括设置在天线单元的辐射体和寄生枝节之间的谐振连接件以及设置在谐振连接件和地板之间的电子元件。例如,第一谐振连接件631可以设置于第一辐射体611和第一寄生枝节612之间。第一谐振连接件631的第一端与第一辐射体611电连接,第二端与第一寄生枝节612电连接。第一电子元件641的第一端与第一谐振连接件631电连接,第二端通过与地板630电连接实现接地,第一电子元件641并联在第一谐振连接件631和地板630之间。
应理解,设置在天线单元的辐射体和寄生枝节之间的谐振连接件以及设置在谐振连接件和地板之间的电子元件,可以调整天线单元的第一谐振模式(例如,HWM)产生的谐振的频率和第二谐振模式(例如,OWM)产生的谐振的频率,使两个谐振模式产生的谐振频率相互靠近,以拓展天线单元的工作带宽。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统、装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性或其它的形式。
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,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,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 (18)

1.一种电子设备,其特征在于,包括:
地板;
第一天线单元,包括第一辐射体和第一馈电单元,所述第一辐射体包括第一馈电点,所述第一馈电单元通过所述第一馈电点与所述第一辐射体耦合;
第二天线单元,包括第二辐射体和第二馈电单元,所述第二辐射体包括第二馈电点,所述第二馈电单元通过所述第二馈电点与所述第二辐射体耦合,所述第一馈电单元与所述第二馈电单元不同;
第一谐振连接件,所述第一谐振连接件的第一端与所述第一辐射体耦合,所述第一谐振连接件的第二端与所述第二辐射体耦合;以及
第一电子元件,所述第一电子元件的第一端与所述第一谐振连接件耦合,所述第一电子元件的第二端耦合于所述地板接地;
所述第一辐射体的第一端耦合于所述地板接地,所述第二辐射体的第二端耦合于所述地板接地,所述第一辐射体和所述第二辐射体并置,且所述第一辐射体的第一端和所述第二辐射体的第二端为异侧设置的接地端。
2.根据权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述第一辐射体和所述第二辐射体之间的距离小于5mm。
3.根据权利要求1或2所述的电子设备,其特征在于,
所述第一谐振连接件的第一端位于所述第一辐射体的第一端和所述第一辐射体的中点之间,和/或,
所述第一谐振连接件的第二端位于所述第二辐射体的第二端和所述第二辐射体的中点之间。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电子设备,其特征在于,
所述第一辐射体的物理长度L1和所述第二辐射体的物理长度L2满足:L1×80%≤L2≤L1×120%。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电子设备,其特征在于,第一投影和第二投影在第一方向上延伸,且在第二方向上至少部分重叠,所述第二方向与所述第一方向垂直,所述第一投影为所述第一辐射体在所述地板所在平面上的投影,所述第二投影为所述第二辐射体在所述地板所在平面上的投影;
所述第一投影与所述第二投影在所述第二方向上重叠部分的长度L3与所述第一投影的长度L4满足:L4×80%≤L3。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电子设备,其特征在于,
所述第一馈电单元馈电时,所述第一辐射体和所述第二辐射体用于共同产生第一谐振,并共同产生第二谐振,所述第一谐振的谐振频率大于所述第二谐振的谐振频率。
7.根据权利要求6所述的电子设备,其特征在于,所述第一谐振的谐振频率与所述第一电子元件的等效电容值相关。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电子设备,其特征在于,
所述电子设备还包括第二电子元件;
所述第一谐振连接件包括缝隙,所述第二电子元件通过所述缝隙串联于第一谐振连接件上。
9.根据权利要求8所述的电子设备,其特征在于,
所述第二谐振的谐振频率与所述第二电子元件的等效电感值相关。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的电子设备,其特征在于,
所述电子设备还包括:第三天线单元,第二谐振连接件和第三电子元件;
所述第三天线单元包括第三辐射体和第三馈电单元,所述第二辐射体位于所述第三辐射体和所述第一辐射体之间,所述第三辐射体包括第三馈电点,所述第三馈电单元通过所述第三馈电点与所述第三辐射体耦合;
第二谐振连接件的第一端与所述第二辐射体耦合,所述第二谐振连接件的第二端与所述第三辐射体耦合;
所述第三电子元件的第一端与所述第二谐振连接件耦合,所述第三电子元件的第二端耦合于所述地板接地;
所述第三辐射体的第一端耦合于所述地板接地,所述第三辐射体和所述第二辐射体并置,且所述第三辐射体的第一端和所述第二辐射体的第二端为异侧设置的接地端。
11.根据权利要求10所述的电子设备,其特征在于,
所述第一天线单元的工作频段、所述第二天线单元的工作频段和所述第三天线单元的工作频段均包括第一频段。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的电子设备,其特征在于,
所述第一天线单元还包括第一寄生枝节;
所述第一寄生枝节的第二端耦合于所述地板接地,所述第一寄生枝节和所述第一辐射体并置,且所述第一辐射体的第一端与所述第一寄生枝节的第二端为异侧设置的接地端。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的电子设备,其特征在于,
所述第二天线单元还包括第二寄生枝节;
所述第二寄生枝节的第一端与所述第二辐射体的第一端相对且互不接触,所述第二寄生枝节的第二端耦合于所述地板接地,所述第二寄生枝节和所述第二辐射体串置,且所述第二寄生枝节的第二端和所述第二辐射体的第二端为异侧设置的接地端。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的电子设备,其特征在于,
所述电子设备还包括支架;
所述第一辐射体和所述第二辐射体位于所述支架表面。
15.根据权利要求1至13中任一项所述的电子设备,其特征在于,
所述电子设备还包括后盖;
所述第一辐射体和所述第二辐射体位于所述后盖上。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的电子设备,其特征在于,所述第一辐射体和所述第二辐射体为片状辐射体。
17.根据权利要求16所述的电子设备,其特征在于,所述第一辐射体和所述第二辐射体之间的距离小于2mm。
18.根据权利要求1-16中任一项所述的电子设备,其特征在于,所述第一辐射体和所述第二辐射体均在第一方向上延伸,所述第一辐射体的第二端为开放端,所述第二辐射体的第一端为开放端,其中,所述第一辐射体的第一端和所述第二辐射体的第二端为异侧设置的接地端是指,所述第一辐射体的第一端在所述第一方向上的第一侧,所述第一辐射体的第二端在所述第一方向上的第二侧,且所述第二辐射体的第一端在所述第一方向上的第一侧,所述第二辐射体的第二端在所述第一方向上的第二侧。
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