CN117748164A - 电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了电子设备,第一辐射体的电长度为目标频段的1/16波长至3/16波长之间,第二辐射体的电长度为目标频段的3/16波长至3/8波长之间;信号源与第一馈电端及第二馈电端的至少一者电连接,信号源被配置为激励第一辐射体及参考地板的至少部分形成支持目标频段的第一谐振模式,参考地板上的电流强度大于第一辐射体上的电流强度;和/或,信号源被配置为激励第二辐射体及参考地板的至少部分形成支持目标频段的第二谐振模式,第一辐射体在第一谐振模式下的最大SAR值小于第二辐射体在第二谐振模式下的最大SAR值,天线工作在目标频段时具有较低的SAR值。
Description
技术领域
本申请涉及通信技术领域,具体涉及一种电子设备。
背景技术
随着电子设备的广泛使用,比吸收率(Specific Absorption Rate,SAR)是评估无线电频率电磁场辐射对人体影响的一种指标。电子设备的天线工作过程中确保比吸收率合规也是电子设备的天线设计中的一个重要参数,因此,如何设计天线,使天线在工作时具有较低的SAR值,成为需要解决的技术问题。
发明内容
本申请提供了一种使天线在工作时具有较低的SAR值的电子设备。
本申请提供的一种电子设备,包括参考地板及天线组件,所述天线组件包括:
第一辐射体,所述第一辐射体包括第一自由端及第一馈电端,所述第一辐射体的电长度为目标频段的1/16波长至3/16波长之间;
第二辐射体,所述第二辐射体包括第二自由端及第二馈电端,所述第二辐射体的电长度为所述目标频段的3/16波长至3/8波长之间;及
信号源,用于提供所述目标频段的激励信号,并与所述第一馈电端及所述第二馈电端的至少一者电连接,所述信号源被配置为激励所述第一辐射体及所述参考地板的至少部分形成支持所述目标频段的第一谐振模式,所述参考地板上的电流强度大于所述第一辐射体上的电流强度,所述第一辐射体在所述第一谐振模式下的最大SAR值为第一SAR值;和/或,所述信号源被配置为激励所述第二辐射体及所述参考地板的至少部分形成支持所述目标频段的第二谐振模式,所述第二辐射体在所述第二谐振模式下的最大SAR值为第二SAR值,所述第一SAR值小于所述第二SAR值。
本申请提供的电子设备,通过设计第一辐射体包括第一自由端及第一馈电端,第一辐射体的电长度为目标频段的1/16波长至3/16波长之间,第二辐射体包括第二自由端及第二馈电端,第二辐射体的电长度为目标频段的3/16波长至3/8波长之间;信号源用于提供目标频段的激励信号,并与所述第一馈电端及所述第二馈电端的至少一者电连接,信号源被配置为激励第一辐射体及参考地板的至少部分形成支持目标频段的第一谐振模式,参考地板上的电流强度大于第一辐射体上的电流强度;第一辐射体在第一谐振模式下的最大SAR值为第一SAR值;和/或,信号源被配置为激励第二辐射体及参考地板的至少部分形成支持目标频段的第二谐振模式,第二辐射体在第二谐振模式下的最大SAR值为第二SAR值,第一SAR值小于第二SAR值,使天线工作在目标频段时具有较低的SAR值。
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。
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是本申请实施例提供的电子设备的局部分解示意图;
图3是本申请实施例提供的电子设备的背部视图;
图4是本申请实施例提供的一种天线组件的结构示意图;
图5是本申请实施例提供的所述第一匹配电路包括接地的第一电感元件的结构示意图;
图6是本申请实施例提供的第一匹配电路包括第一电容元件的结构示意图;
图7是本申请实施例提供的第二匹配电路包括第二电感元件的结构示意图;
图8是本申请实施例提供的第二匹配电路包括第二电容元件的结构示意图;
图9是本申请实施例提供的第一电感元件的接地位置靠近于参考点的结构示意图;
图10是本申请实施例提供的第一辐射体设于所述顶边的结构示意图;
图11是本申请实施例提供的第一辐射体的第一馈电端与第二辐射体的第二馈电端B2相对靠近的结构示意图;
图12是本申请实施例提供的第二辐射体包括相间隔的第一辐射段、第二辐射段、第一开关调谐单元的结构示意图;
图13是本申请实施例提供的天线组件还包括第三辐射体及高阻抗电路的结构示意图;
图14是本申请实施例提供的第三匹配电路包括接地的第三电容元件的结构示意图;
图15是本申请实施例提供的第三匹配电路包括第四电容元件的结构示意图;
图16是本申请实施例提供的第三辐射体设于所述顶边的结构示意图;
图17是本申请实施例提供的第三辐射体包括相间隔的第三辐射段、第四辐射段、第二开关调谐单元的结构示意图;
图18是本申请实施例提供的第三辐射段形成所述第一辐射体的结构示意图;
图19是本申请实施例提供的天线枝节的电长度小于目标频段的1/8波长、目标频段的1/8-1/4波长、目标频段的1/4波长、目标频段的1/4-1/2波长、大于目标频段的1/2波长的S曲线及总效率图;
图20是本申请实施例提供的第一辐射体的电长度为目标频段的1/8波长,第一辐射体设于第一侧边且靠近顶边的位置的结构示意图;
图21是本申请实施例提供的第二辐射体的电长度为目标频段的1/4波长,第二辐射体设于第一侧边且靠近顶边的位置的结构示意图;
图22是本申请实施例提供的第三辐射体的电长度为目标频段的1/2波长,第三辐射体设于第一侧边且靠近顶边的位置的结构示意图;
图23是本申请实施例提供的第一辐射体的电长度为目标频段的1/8波长,天线组件在第一谐振模式下的电流分布示意图;
图24是本申请实施例提供的第二辐射体的电长度为目标频段的1/4波长,天线组件在第二谐振模式下的电流分布示意图;
图25是本申请实施例提供的第三辐射体的电长度为目标频段的1/2波长,天线组件在第三谐振模式下的电流分布示意图;
图26是本申请实施例提供的第一辐射体的电长度为目标频段的1/8波长,天线组件在第一谐振模式下的电流分布简易图;
图27是本申请实施例提供的第二辐射体的电长度为目标频段的1/4波长,天线组件在第二谐振模式下的电流分布简易图;
图28是本申请实施例提供的第三辐射体的电长度为目标频段的1/2波长,天线组件在第三谐振模式下的电流分布简易图;
图29是本申请实施例提供的第一辐射体的电长度为目标频段的1/8波长,天线组件在第一谐振模式下的SAR仿真图;
图30是本申请实施例提供的第二辐射体的电长度为目标频段的1/4波长,天线组件在第二谐振模式下的SAR仿真图;
图31是本申请实施例提供的第三辐射体的电长度为目标频段的1/2波长,天线组件在第三谐振模式下的SAR仿真图;
图32是本申请实施例提供的第一辐射体的电长度为目标频段的1/8波长,天线组件在第一谐振模式下的辐射方向图;
图33是本申请实施例提供的第二辐射体的电长度为目标频段的1/4波长,天线组件在第二谐振模式下的辐射方向图;
图34是本申请实施例提供的第三辐射体的电长度为目标频段的1/2波长,天线组件在第三谐振模式下的SAR仿真图。
附图标号说明:
电子设备1000;天线组件100;显示屏200;中框300;后盖400;中板310;边框320;顶边321;所述底边322;第一侧边323;第二侧边324;第一辐射体10;第二辐射体20;信号源40;第一自由端A1;第一馈电端B1;第二自由端A2;第二馈电端B2;开关切换电路50;第一电感元件L1;第一电容元件C1;第一匹配电路M1;第二电感元件L2;第一参考边501;第二参考边502;第二匹配电路M2;参考点503;第一辐射段21;第二辐射段22;第一开关调谐单元23;第一断缝24;第一开关231;第一调谐单元232;第三辐射体30;高阻抗电路60;第三自由端A3;第三馈电端B3;第三匹配电路M3;第三电容元件C3;第四电容元件C4;第三辐射段31;第四辐射段32;第二开关调谐单元33;第二断缝34;第二开关331;第二调谐单元332。
具体实施方式
下面将结合附图,对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,本申请所描述的实施例仅仅是一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请提供的实施例,本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请的保护范围。
在本申请中提及“实施例”意味着,结合实施例所描述的特定特征、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。本领域技术人员可以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。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序。此外,术语“包括”和“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。例如:包含了一个或多个零部件的组件或设备没有限定于已列出的一个或多个零部件,而是可选地还包括没有列出的但所示例的产品固有的一个或多个零部件,或者基于所说明的功能其应具有的一个或多个零部件。
请参阅图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。电子设备1000包括但不限于为手机、平板电脑、笔记本电脑、计算机、可穿戴设备、无人机、机器人、数码相机等具有通讯功能的设备。本申请实施例以手机为例进行说明,其他的电子设备可参考本实施例。
请参阅图2,图2是电子设备1000的局部分解示意图。所述电子设备1000包括天线组件100,以电子设备1000为手机为例对天线组件100的工作环境进行举例说明。电子设备1000包括沿厚度方向依次设置的显示屏200、中框300及后盖400。其中,中框300包括中板310以及围接于中板310周侧的边框320。边框320可为导电边框。当然,在其他实施方式中,电子设备1000可不具有中板310。显示屏200、中板310及后盖400依次层叠设置,显示屏200与中板310之间、中板310与后盖400之间皆形成收容空间以收容主板600、摄像头模组、受话器模组、电池、各种传感器等器件。边框320的一侧围接于显示屏200的边缘,边框320的另一侧围接于后盖400的边缘,以形成电子设备1000的完整的外观结构。本实施例中,边框320与中板310为一体结构,边框320与后盖400可为分体结构,以上为以手机为例的天线组件100的工作环境,但是本申请的天线组件100不限于上述的工作环境中。
请参阅图3,图3中为电子设备1000的背部视图。边框320包括相对设置的顶边321、底边322,以及连接于所述顶边321与所述底边322的第一侧边323及第二侧边324。其中,顶边321为使用者手持并竖屏使用电子设备1000时远离地面的一边,底边322为使用者手持并竖屏使用电子设备1000时朝向地面的一边。第一侧边323为使用者手持并竖屏使用电子设备1000时左侧边。第二侧边324为使用者手持并竖屏使用电子设备1000时右侧边。当然,第一侧边323还可以为使用者手持使用电子设备1000时右侧边。第二侧边324为使用者手持使用电子设备1000时左侧边。
请参阅图3,电子设备1000还包括参考地板500。可选的,参考地板500设于边框320内。即所述边框320围设于所述参考地板的周侧。参考地板500的形状大致呈矩形。因为在手机中根据需要设置器件或者避让其他结构,在参考地板500的参考地边上开设各种槽、孔等。参考地板500包括但不限于为中板310的金属合金部分以及电路板(包括主板及副板)的参考地金属部分。大致来看,电子设备1000中的参考地系统可等效为大致的矩形,故称为参考地板500。其中,参考地板500并不指示参考地的形状呈板状且为一块矩形板。
以下结合附图对于天线组件100的具体结构进行举例说明。
请参阅图3及图4,所述天线组件100包括第一辐射体10、第二辐射体20及信号源40。
本申请对第一辐射体10的材质不做具体的限定。可选的,第一辐射体10的材质为导电材质,包括但不限于为金属、合金等导电材质。本申请对于第一辐射体10的形状不做具体的限定。例如,所述第一辐射体10的形状包括但不限于条状、片状、杆状、涂层状、薄膜状等。图3所示的所述第一辐射体10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。本实施例中,所述第一辐射体10皆呈条状。本申请对于所述第一辐射体10的延伸轨迹不做限定。可选的,第一辐射体10可以沿直线延伸、或者沿曲线延伸或者沿弯折线延伸。上述的所述第一辐射体10在延伸轨迹上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。
本申请对于第一辐射体10的形式不做具体的限定。可选的,所述第一辐射体10的形态包括但不限于为金属边框320、镶嵌于塑胶边框320内的金属框架、位于边框320内或表面的金属辐射体、成型于柔性电路板(Flexible Printed Circuit board,FPC)上的柔性电路板天线、通过激光直接成型(Laser Direct Structuring,LDS)的激光直接成型天线、通过印刷直接成型(Print Direct Structuring,PDS)的印刷直接成型天线、导电片天线(例如金属支架天线)等。本实施例中,以第一辐射体10为电子设备1000的金属边框320的一部分为例。
请参阅图4,所述第一辐射体10包括第一自由端A1及第一馈电端B1。进一步地,第一自由端A1及第一馈电端B1为第一辐射体10的两个末端。本申请中,自由端指与边框320上的其他导电部分通过绝缘断缝断开且不电连接参考地板的一端。为了确保电子设备1000的边框320的结构强度,上述的绝缘断缝中填充有绝缘材质。
第一馈电端B1为信号源40提供的激励信号馈入第一辐射体10的位置。第一辐射体10的天线形式为单极子天线形式。
所述第一辐射体10的电长度为目标频段的1/16波长至3/16波长之间,具体为包括1/16波长且不包括3/16波长。可选的,第一辐射体10的电长度为目标频段的1/8波长。一般地,单极子模式的枝节电长度为接近于目标频段的1/4波长。而本实施例提供的第一辐射体10的电长度远小于所述目标频段的1/4波长,换言之,本实施例提供的第一辐射体10为短枝节。第一辐射体10能够减小目标频段的天线枝节长度,提供了一种小型化的天线。
若单极子天线枝节的电长度小于1/16波长,可能会因枝节电长度过小导致支持目标频段时的效率降低。本申请提供的第一辐射体10的电长度为目标频段的1/16波长至3/16波长之间。
其中,目标频段包括但不限于为LB频段(小于1GHz)、MHB频段(1-3GHz)、UHB频段(大于3GHz)、Wi-Fi频段、GPS频段等中的至少一者。
本申请中所述的电长度可以满足以下公式:
其中,L为物理长度,a为电或电磁信号在媒介中的传输时间,b为在自由场景中的传输时间。
第二辐射体20的材质、形状、形式等皆可参考第一辐射体10的材质、形状、形式等。
请参阅图4,所述第二辐射体20包括第二自由端A2及第二馈电端B2。具体的,第二自由端A2与第二馈电端B2分别为第二辐射体20的两个末端。第二辐射体20的天线形式为单极子形式。
第二馈电端B2为信号源40提供的激励信号馈入第二辐射体20的位置。第二辐射体20的天线形式为单极子天线形式。
所述第二辐射体20的电长度为所述目标频段的3/16波长至3/8波长之间,具体为包括3/16波长且不包括3/8波长。可选的,第二辐射体20的电长度为所述目标频段的1/4波长。本实施例提供的第二辐射体20的电长度为接近于目标频段的1/4波长。第二辐射体20的电长度接近于目标频段的本征长度。
信号源40用于提供所述目标频段的激励信号。信号源40与所述第一馈电端B1及所述第二馈电端B2的至少一者电连接。
所述信号源40包括但不限于射频收发芯片等。所述信号源40用于提供射频激励电流,射频激励电流传输至第一辐射体10之后,能够激励起第一辐射体10产生谐振电流,形成谐振模态,以支持该谐振电流对应的频段。
本申请实施例中,信号源40设于主板600上。信号源40与第一馈电端B1的电连接方式包括但不限于为或通过同轴线、导电弹片等方式间接方式。具体的,信号源40通过设于主板600上的馈电弹片(导电弹片)电连接于所述第一馈电端B1。
可选的,所述信号源40被配置为与所述第一馈电端B1导通,即所述信号源40被配置为激励所述第一辐射体10及所述参考地板500的至少部分形成支持所述目标频段的第一谐振模式。其中,第一谐振模式的一部分谐振电流分布在第一辐射体10上,另一部分谐振电流分布在参考地板500上。其中,所述参考地板500上的电流强度大于所述第一辐射体10上的电流强度。换言之,本实施例提供的短枝节下,参考地板500参与目标频段的辐射,且对于目标频段的辐射起到主要贡献。
进一步地,对距离第一辐射体10约5mm左右的区域进行SAR仿真,检测到所述第一辐射体10在所述第一谐振模式下的最大SAR值为第一SAR值。
再可选的,所述信号源40被配置为与所述第二馈电端B2导通,即所述信号源40被配置为激励所述第二辐射体20及所述参考地板500的至少部分形成支持所述目标频段的第二谐振模式。其中,第二谐振模式的一部分谐振电流分布在第二辐射体20上,另一部分谐振电流分布在参考地板500上。其中,所述参考地板500上的电流强度与所述第二辐射体20上的电流强度相近。换言之,本实施例提供的1/4波长枝节下,参考地板500参与目标频段的辐射,且参考地板500参与第二辐射体20皆对于目标频段的辐射起到主要贡献。
可选的,信号源40可被配置为同时与第一馈电端B1、第二馈电端B2导通,所述信号源40被配置为激励所述第一辐射体10及所述参考地板500的至少部分形成支持所述目标频段的第一谐振模式,及所述信号源40被配置为激励所述第二辐射体20及所述参考地板500的至少部分形成支持所述目标频段的第二谐振模式。
进一步地,对距离第二辐射体20约5mm左右的区域进行SAR仿真,检测到所述第二辐射体20在所述第二谐振模式下的最大SAR值为第二SAR值。其中,所述第一SAR值小于所述第二SAR值。
具体的,请参阅图4,天线组件100还包括开关切换电路50,开关切换电路50电连接信号源40、第一馈电端B1、第二馈电端B2,开关切换电路50能够选择第一馈电端B1与信号源40导通,或选择第二馈电端B2与信号源40导通,进而实现天线组件100的SAR值的调控,例如,在电子设备1000进行人头手通话场景(手持电子设备1000放在头部的通话场景)或电子设备1000处于口袋模式(电子设备1000放在口袋贴近人体)时,开关切换电路50切换至第一馈电端B1电连接信号源40,切换为第一辐射体10工作在目标频段,以确保电子设备1000能够支持目标频段且具有较低的SAR值。
本申请提供的电子设备1000,通过设计第一辐射体10包括第一自由端A1及第一馈电端B1,第一辐射体10的电长度为目标频段的1/16波长至3/16波长之间,第二辐射体20包括第二自由端A2及第二馈电端B2,第二辐射体20的电长度为目标频段的3/16波长至3/8波长之间;信号源40用于提供目标频段的激励信号,并与所述第一馈电端B1及所述第二馈电端B2的至少一者电连接,信号源40被配置为与第一馈电端B1导通时,信号源40激励第一辐射体10及参考地板500的至少部分形成支持目标频段的第一谐振模式,参考地板500上的电流强度大于第一辐射体10上的电流强度;第一辐射体10在第一谐振模式下的最大SAR值为第一SAR值;信号源40被配置为与第二馈电端B2导通时,信号源40激励第二辐射体20及参考地板500的至少部分形成支持目标频段的第二谐振模式,第二辐射体20在第二谐振模式下的最大SAR值为第二SAR值,第一SAR值小于第二SAR值,使天线工作在目标频段时具有较低的SAR值。
可选的,由于第二辐射体20的电长度接近于目标频段的本征长度,即目标频段的1/4波长。所述第二辐射体20在所述第二谐振模式下的总效率大于所述第一辐射体10在所述第一谐振模式下的总效率。在电子设备1000需要较好的天线性能时,信号源40被配置为与第二馈电端B2导通。例如,电子设备1000未处于人头手通话场景、口袋场景,且需要在目标频段具有较好的性能时,信号源40被配置为与第二馈电端B2导通,切换为第二辐射体20收发目标频段的信号,以确保电子设备1000能够支持目标频段且具有较高的效率。
可选的,请参阅图4,天线组件100包括第一匹配电路M1。所述第一匹配电路M1电连接所述第一馈电端B1。进一步地,电连接于所述信号源40与所述第一馈电端B1之间。所述第一匹配电路M1包括电容、电感中的至少一者,第一匹配电路M1通过调节信号源40端口与第一辐射体10端口的阻抗匹配,利于信号源40在第一辐射体10上激励出第一谐振模式。
具体的,所述第一匹配电路M1包括但不限于为一个电容,也可以为一个电感,可以是一个电容与一个电感的串联器件,也可以是一个电容与一个电感的并联器件,还可以是上述的串联器件与一个电容并联,还可以是上述的串联器件与一个电感并联,还可以是两个上述的串联器件相并联,还可以是两个上述的并联器件相串联,等等。
举例而言,请参阅图5,所述第一匹配电路M1包括接地的第一电感元件L1。具体的,第一电感元件L1的一端电连接第一馈电端B1,所述第一电感元件L1的另一端接地。所述第一匹配电路M1中的至少部分元件用于补偿电长度。可选的,第一电感元件L1用于补偿第一辐射体10的电长度。可选的,第一电感元件L1的电长度及第一辐射体10的电长度之和接近于或为目标频段的1/4波长。本申请中的“接近于”为上下浮动1/10波长。图5中的M11可以包括短路、或串电感、或串电容、或并电感、或并电容等。
再举例而言,请参阅图6,所述第一匹配电路M1包括串联于所述第一馈电端B1与所述信号源40之间的第一电容元件C1。由于第一辐射体10的电长度小于目标频段的1/4波长。第一辐射体10在本征谐振时的谐振点大于目标频段的中心频点。第一电容元件C1用于调谐第一辐射体10的谐振点,使第一辐射体10的谐振点朝向低频偏移,进而使第一谐振模式的谐振点为目标频段的中心频点或位于目标频段的中心频点附近,以覆盖目标频段。图6中的M11可以包括短路、或串电感、或串电容、或并电感、或并电容等。
可选的,请参阅图4,天线组件100包括第二匹配电路M2。所述第二匹配电路M2电连接所述第二馈电端B2。进一步地,所述第二匹配电路M2电连接于所述信号源40与所述第二馈电端B2之间。所述第二匹配电路M2包括电容、电感中的至少一者,第二匹配电路M2通过调节信号源40端口与第二辐射体20端口的阻抗匹配,利于信号源40在第二辐射体20上激励出第二谐振模式。
具体的,所述第二匹配电路M2包括但不限于为一个电容,也可以为一个电感,可以是一个电容与一个电感的串联器件,也可以是一个电容与一个电感的并联器件,还可以是上述的串联器件与一个电容并联,还可以是上述的串联器件与一个电感并联,还可以是两个上述的串联器件相并联,还可以是两个上述的并联器件相串联,等等。
举例而言,所述第二匹配电路M2包括接地的第二电感元件L2。具体的,第二电感元件L2的一端电连接第二馈电端B2,所述第二电感元件L2的另一端接地。可选的,第二电感元件L2用于调谐第二谐振模式的谐振点,进而使第二谐振模式的谐振点为目标频段的中心频点或位于目标频段的中心频点附近,以覆盖目标频段。
举例而言,请参阅图7,当所述第二匹配电路M2包括第二电感元件L2时,所述第二电感元件L2的电感值小于所述第一电感元件L1的电感值。由于第二辐射体20的电长度相对于第一辐射体10的电长度更加接近于目标频段的1/4波长。所以第二电感元件L2所需要调谐作用相对较小,故第二电感元件L2的电感值小于第一电感元件L1的电感值。换言之,由于第一辐射体10的电长度相对于的第二辐射体20的电长度更小于目标频段的1/4波长,所以第一电感元件L1对于第一辐射体10的调谐作用更多,故第一电感元件L1的电感值大于第二电感元件L2的电感值。图7中的M21包括但不限于为短路、或串电感、或串电容、或并电感、或并电容等。
再举例而言,请参阅图8,第二匹配电路M2包括串联于所述第二馈电端B2与所述信号源40之间的第二电容元件C2。当所述第二匹配电路M2包括第二电容元件C2时,所述第二电容元件C2的电容值小于所述第一电容元件C1的电容值。由于第一辐射体10的电长度相对于的第二辐射体20的电长度更小于目标频段的1/4波长,所以第一电容元件C1对于第一辐射体10的调谐作用更多,故第一电容元件C1的电容值大于第二电容元件C2的电容值。图8中的M21包括但不限于为短路、或串电感、或串电容、或并电感、或并电容等。
请参阅图9,所述参考地板500包括相交设置的第一参考边501及第二参考边502。所述第一参考边501与所述第二参考边502之间的连接处为参考点503。在所述第一匹配电路M1包括第一电感元件L1时,所述第一电感元件L1的接地位置与所述参考点503之间的距离小于所述目标频段的1/16波长,以提升第一谐振模式下所述目标频段的效率。
可选的,第一辐射体10与所述第一参考边501相对设置,或者,第一辐射体10与第二参考边502相对设置。
第一电感元件L1的回地位置与所述参考点503之间的距离小于所述目标频段的1/16波长,即第一电感元件L1的回地位置靠近于所述第一参考边501与所述第二参考边502之间的连接处,如此,从第一辐射体10的电流经第一电感元件L1的回地位置下地之后主要沿第一参考边501和第二参考边502分布。从第一辐射体10的电流经第一电感元件L1的回地位置下地的地板电流流向之间的角度小于90度,进而减少参考地板500上的反向电流。由于第一谐振模式下,参考地板500对于目标频段的辐射做主要贡献,参考地板500上的反向电流减少,能量辐射抵消作用减小,进而提高参考地板500上的辐射作用,以提升第一谐振模式下所述目标频段的效率。
可选的,所述边框320包括相交设置的顶边321及侧边。该侧边可以是第一侧边323或第二侧边324,本实施例以第一侧边323为例。
请参阅图10,所述第一辐射体10设于所述顶边321。在其他实施例中,所述第一辐射体10设于所述第一侧边323靠近于所述顶边321的位置。由于第一辐射体10工作在目标频段时具有相对较低的SAR值,且电子设备1000的顶边321、或侧边靠近于顶边321的位置为人头手通话场景时贴着人头的位置,故将较低SAR值的第一辐射体10设于顶边321或侧边靠近于顶边321的位置,以降低目标频段工作时的SAR值,减少或避免不必要的发射功率回退,降低SAR超标风险。
举例而言,请参阅图10及图9,第一辐射体10设于顶边321,第一匹配电路M1中第一电感元件L1的回地位置靠近于参考地板500的两个相交边的连接处。
再举例而言,请参阅图9,第一辐射体10设于侧边靠近顶边321的位置,第一匹配电路M1中第一电感元件L1的回地位置靠近于参考地板500的两个相交边的连接处。
所述信号源40在所述电子设备1000处于人头手通话场景下被配置为与所述第一馈电端B1导通。由于第一辐射体10及参考地板500在第一谐振模式下具有较低的SAR,所述信号源40在可在人头手通话场景、口袋场景等下切换为第一辐射体10工作在目标频段。由于第二辐射体20及参考地板500在第二谐振模式下具有较好的效率,所述信号源40可在非人头通话场景、非口袋场景等下切换为第二辐射体20工作在目标频段。
可选的,请参阅图5,第一辐射体10与第二辐射体20为相互独立的辐射体。例如,第一辐射体10与第二辐射体20设于边框320的同一边且间隔设置,缩短信号源40连接于第一馈电端B1、第二馈电端B2的射频连接线的长度,减少传输损耗。
进一步地,请参阅图11,第一辐射体10的第一馈电端B1为相对靠近第二辐射体20的一端,第二辐射体20的第二馈电端B2为相对靠近第一辐射体10的一端,如此,第一馈电端B1与第二馈电端B2相对靠近,进一步缩短信号源40连接于第一馈电端B1、第二馈电端B2的射频连接线的长度,减少传输损耗。此外,本实施方式中,第一谐振模式下的方向图与第二谐振模式下的方向图不同,具体为第一谐振模式下的方向图指向与第二谐振模式下的方向图指向反向,进而在信号源40切换电连接第一馈电端B1或第二馈电端B2时可实现目标频段的方向图重构,提升目标频段的信号覆盖范围。
再可选的,请参阅图10,第一辐射体10与第二辐射体20可设于不同边,实现更多不同的方向图组合,例如,第一辐射体10与第二辐射体20分别设于边框320上两个相交的边,第一谐振模式下的方向图指向与第二谐振模式下的方向图指向大致垂直,提升目标频段的信号覆盖范围。
可选的,请参阅图12,所述第二辐射体20包括相间隔的第一辐射段21、第二辐射段22,以及连接于所述第一辐射段21与所述第二辐射段22之间的第一开关调谐单元23。
所述第一辐射段21远离所述第二辐射段22的一端为所述第二馈电端B2。所述第二辐射段22背离所述第一辐射段21的一端为第二自由端A2。
请参阅图12,第一辐射段21与第二辐射段22之间为第一断缝24。
请参阅图12,第一开关调谐单元23至少包括第一开关231。当然,第一开关调谐单元23还可包括第一调谐单元232,其中,第一调谐单元232包括电感、电容、电阻等中的至少一者。第一开关231的一端电连接所述第一辐射段21靠近第一断缝24的端部,第一开关231的另一端电连接第一调谐单元232的一端,所述第一调谐单元232的另一端电连接第二辐射段22靠近第一断缝24的端部。
第一开关231被配置为导通状态时,第一辐射段21与第二辐射段22串联。第一调谐单元232用于调谐因第一断缝24带来的频偏等问题,使第一辐射体10支持目标频段。
所述第一开关调谐单元23被配置为断开状态时,即第一开关231处于断开状态,第一辐射段21与第二辐射段22不再电连接。
请参阅图12,所述第一辐射段21形成所述第一辐射体10。即第一辐射段21的长度为第一辐射体10的长度相同。
请参阅图12,所述第二馈电端B2形成所述第一馈电端B1。第二辐射体20的第二馈电端B2也是第一辐射体10的第一馈电端B1。所述第一辐射段21靠近所述第二辐射段22的一端为所述第一自由端A1。
本实施例中,请参阅图12,信号源40电连接开关切换电路50的第一端,所述开关切换电路50的第二端电连接第一匹配电路M1的一端,第一匹配电路M1的另一端电连接所述第一辐射体10的第一馈电端B1(也是所述第二辐射体20的第二馈电端B2)。所述开关切换电路50的第三端电连接第二匹配电路M2的一端,第二匹配电路M2的另一端电连接所述第二辐射体20的第二馈电端B2(也是所述第一辐射体10的第一馈电端B1)。
在其他实施方式中,开关切换电路还可以电连接于第一匹配电路M1与第一馈电端B1之间,电连接于第二匹配电路M2与第二馈电端B2之间。
可选的,天线组件100还包括第一开关单元K1,第一开关单元K1电连接第一匹配电路M1、第二匹配电路M1及第一馈电端B1(第二馈电端B2)。当然,在其他实施方式中,可不包括第一开关单元K1。
所述开关切换电路50的第一端被配置为与所述开关切换电路50的第二端导通时,第一开关231被配置为断开状态,此时信号源40经第一匹配电路M1激励第一辐射体10工作在目标频段。
所述开关切换电路50的第一端被配置为与所述开关切换电路50的第三端导通时,第一开关231被配置为导通状态,此时信号源40经第二匹配电路M2激励第二辐射体20工作在目标频段。
本实施例通过设计第一辐射体10与第二辐射体20共枝节设计,可在共枝节上激励出第一谐振模式和第二谐振模式,实现SAR值切换、效率切换的同时还实现天线枝节小型化。
本实施例中提供的第二辐射体20可呈直线延伸或L型弯折延伸,例如,第一辐射段21设于顶边321,第二辐射段22设于侧边,第一匹配电路M1的第一电感元件L1的回地位置靠近于参考地板500的相交边的连接处,还能够提升第一谐振模式的工作效率;由于第二谐振模式的一部分电流位于顶边321,另一部分电流位于侧边,以降低第二谐振模式下在顶边321的SAR值及在侧边的SAR值。
请参阅图13,所述天线组件100还包括第三辐射体30及高阻抗电路60。
第三辐射体30的材质、形状、形式等皆可参考第一辐射体10的材质、形状、形式等。
请参阅图13,所述第三辐射体30包括第三自由端A3及第三馈电端B3。具体的,第三自由端A3与第三馈电端B3分别为第三辐射体30的两个末端。第三辐射体30的天线形式为单极子形式。
请参阅图13,所述高阻抗电路60电连接所述第三馈电端B3,用于形成高阻抗馈。
所述第三辐射体30的电长度为所述目标频段的3/8波长至5/8波长之间,具体为包括3/8波长且不包括5/8波长。可选的,第三辐射体30的电长度为目标频段的1/2波长。一般地,单极子模式的枝节电长度为接近于目标频段的1/4波长。而本实施例提供的第三辐射体30的电长度远大于所述目标频段的1/4波长,换言之,本实施例提供的第三辐射体30为长枝节。
所述信号源40被配置为与所述第三馈电端B3导通,即所述信号源40被配置为激励所述第三辐射体30形成支持所述目标频段的第三谐振模式。其中,第三谐振模式的谐振电流主要分布在第三辐射体30上。所述第三谐振模式下的辐射方向图为所述第三辐射体30背离所述参考地板500的方向。
所述第一辐射体10在所述第一谐振模式下的辐射方向图指向为所述第一馈电端B1指向所述第一自由端A1的方向。所述第二辐射体20在所述第二谐振模式下的辐射方向图指向为所述第二馈电端B2指向所述第二自由端A2的方向。
当第一辐射体10、第二辐射体20及第三辐射体30设于边框320的同一边时,第三辐射体30的方向图指向相较于第一辐射体10、第二辐射体20的方向图指向变化较大(接近90°),实现了方向图的重构,进而增加目标频段的信号覆盖范围。
具体的,请参阅图13,开关切换电路50还电连接第三馈电端B3,开关切换电路50能够选择第一馈电端B1与信号源40导通,或选择第二馈电端B2与信号源40导通,或选择第三馈电端B3与信号源40导通,以实现方向图切换,进而增加目标频段的信号覆盖范围。
本实施例中,所述第三谐振模式包括所述目标频段的1/2波长模式。由于第三辐射体30的一端为自由端,另一端为所述目标频段的高阻抗馈,故第三辐射体30上的电流为从第三馈电端B3流向第三自由端A3,较少或极少电流下地。
可选的,第三谐振模式在第三辐射体30上的谐振电流分布为从第三馈电端B3流向第三自由端A3,第三谐振模式的谐振电流先增加后减小。此时,第三辐射体30上的电流模式类似于偶极子天线的电流模式,皆是从枝节的一端流向另一端,且电流模式为1/2波长模式。故第三辐射体30的方向图可参考偶极子天线的方向图,具体为环绕枝节的环形方向图。由于参考地板500的影响(反射),故第三辐射体30的辐射方向为第三辐射体30背离参考地板500的方向。
而第一辐射体10、第二辐射体20的方向图皆为馈电端指向自由端的方向,故当信号源40切换为与第三馈电端B3电连接时,目标频段的方向图能够发生改变,
请参阅图13,所述天线组件100还包括第三匹配电路M3。所述第三匹配电路M3电连接所述第三馈电端B3。第三匹配电路M3包括前述的高阻抗电路60或为前述的高阻抗电路60。具体的,第三匹配电路M3电连接于第三馈电端B3与信号源40之间。进一步地,所述第三匹配电路M3的一端电连接第三馈电端B3,所述第三匹配电路M3的另一端电连接所述开关切换电路50的第四端。
所述第三匹配电路M3包括电容、电感中的至少一者,第三匹配电路M3通过调节信号源40端口与第三辐射体30端口的阻抗匹配,利于信号源40在第三辐射体30上激励出第三谐振模式。
具体的,所述第三匹配电路M3包括但不限于为一个电容,也可以为一个电感,可以是一个电容与一个电感的串联器件,也可以是一个电容与一个电感的并联器件,还可以是上述的串联器件与一个电容并联,还可以是上述的串联器件与一个电感并联,还可以是两个上述的串联器件相并联,还可以是两个上述的并联器件相串联,等等。
举例而言,请参阅图14,所述第三匹配电路M3包括接地的第三电容元件C3。所述第三电容元件C3为所述高阻抗电路60。所述第三电容元件C3为小电容,以对于所述目标频段呈高阻抗状态,以在第三辐射体30上形成1/2波长模式的电流分布,进而形成第三辐射体30背离参考地板500方向的方向图。图14中的M31包括但不限于为短路、或串电感、或串电容、或并电感、或并电容等。
再举例而言,请参阅图15,所述第三匹配电路M3包括串联于所述第三馈电端B3与所述信号源40之间的第四电容元件C4。所述第四电容元件C4为所述高阻抗电路60。第四电容元件C4为小电容。小电容的电容值为小于3pF。所述第四电容元件C4为小电容,以对于所述目标频段呈高阻抗状态,以在第三辐射体30上形成1/2波长模式的电流分布,进而形成第三辐射体30背离参考地板500方向的方向图。图15中的M31包括但不限于为短路、或串电感、或串电容、或并电感、或并电容等。
可选的,请参阅图16,由于第三辐射体30的方向图指向为背离参考地板500方向。所述第三辐射体30设于所述顶边321。所述目标频段为卫星通信频段。所述信号源40在所述电子设备1000处于手持通话场景下被配置为电连接所述第三馈电端B3,信号源40激励第三辐射体30形成支持卫星通信频段,且卫星通信频段的信号从电子设备1000的顶边321侧发射,提升卫星通信频段的上半球占比。
可选的,请参阅图17,所述第三辐射体30包括相间隔的第三辐射段31、第四辐射段32,以及电连接于所述第三辐射段31与所述第四辐射段32之间的第二开关调谐单元33。
请参阅图17,所述第三辐射段31远离所述第四辐射段32的一端为所述第三馈电端B3,所述第四辐射段32背离所述第三辐射段31的一端为第三自由端A3。第三辐射段31与第四辐射段32之间为第二断缝34。
请参阅图17,第二开关调谐单元33至少包括第二开关331。当然,第二开关调谐单元33还可包括第二调谐单元332,其中,第二调谐单元332包括电感、电容、电阻等中的至少一者。第二开关331的一端电连接所述第三辐射段31靠近第二断缝34的端部,第二开关331的另一端电连接第二调谐单元332的一端,所述第二调谐单元332的另一端电连接第四辐射段32靠近第二断缝34的端部。
第二开关331被配置为导通状态时,第三辐射段31与第四辐射段32串联。第二调谐单元332用于调谐因第二断缝34带来的频偏等问题,使第三辐射体30支持目标频段。
所述第二开关调谐单元33被配置为断开状态时,即第二开关331处于断开状态,第三辐射段31与第四辐射段32断开。
在一种可选的实施方式中,请参阅图17,所述第三辐射段31形成所述第二辐射体20。即第三辐射段31的长度为第二辐射体20的长度相同。
请参阅图17,所述第三馈电端B3形成所述第二馈电端B2。第三辐射体30的第三馈电端B3也是第二辐射体20的第二馈电端B2。所述第三辐射段31靠近所述第四辐射段32的一端为所述第二自由端A2。
请参阅图17,信号源40电连接开关切换电路50的第一端,所述开关切换电路50的第四端电连接第三匹配电路M3的一端,第三匹配电路M3的另一端电连接所述第三辐射体30的第三馈电端B3(也是所述第二辐射体20的第二馈电端B2)。所述开关切换电路50的第三端电连接第二匹配电路M2的一端,第二匹配电路M2的另一端电连接所述第二辐射体20的第二馈电端B2(也是所述第三辐射体30的第三馈电端B3)。
所述开关切换电路50的第一端被配置为与所述开关切换电路50的第三端导通时,第二开关331被配置为导通状态,此时信号源40经第二匹配电路M2激励第二辐射体20工作在目标频段。可选的,第二开关调谐单元33与第一开关调谐单元23可以为同一个电路,第一开关231与第二开关331可为同一个开关。
所述开关切换电路50的第一端被配置为与所述开关切换电路50的第四端导通时,第二开关331被配置为导通状态,此时信号源40经第三匹配电路M3激励第三辐射体30工作在目标频段。
本实施例通过设计第二辐射体20与第三辐射体30共枝节设计,可在共枝节上激励出第二谐振模式和第三谐振模式,实现效率切换、方向图切换。
在另一种可选的实施方式中,请参阅图18,所述第三辐射段31形成所述第一辐射体10。即第三辐射段31的长度为第一辐射体10的长度相同。
请参阅图18,所述第三馈电端B3形成所述第一馈电端B1。第三辐射体30的第三馈电端B3也是第一辐射体10的第一馈电端B1。所述第三辐射段31靠近所述第四辐射段32的一端为所述第一自由端A1。
请参阅图18,信号源40电连接开关切换电路50的第一端,所述开关切换电路50的第四端电连接第三匹配电路M3的一端,第三匹配电路M3的另一端电连接所述第三辐射体30的第三馈电端B3(也是所述第一辐射体10的第一馈电端B1)。所述开关切换电路50的第五端(也可以是前述的所述开关切换电路50的第一端)电连接第一匹配电路M1的一端,第一匹配电路M1的另一端电连接所述第一辐射体10的第一馈电端B1(也是所述第三辐射体30的第三馈电端B3)。
请参阅图18,所述开关切换电路50的第一端被配置为与所述开关切换电路50的第五端导通时,第二开关331被配置为导通状态,此时信号源40经第一匹配电路M1激励第一辐射体10工作在目标频段。
请参阅图18,所述开关切换电路50的第一端被配置为与所述开关切换电路50的第四端导通时,第二开关331被配置为导通状态,此时信号源40经第三匹配电路M3激励第三辐射体30工作在目标频段。
本实施例通过设计第一辐射体10与第三辐射体30共枝节设计,可在共枝节上激励出第一谐振模式和第三谐振模式,实现SAR值切换方向图切换。
可选的,所述第三辐射段31设于所述侧边。所述第四辐射段32设于所述顶边321。换言之,第三辐射体30的至少一半设于顶边321,使第三辐射体30的方向图朝向顶边321侧。第三辐射体30一部分设于侧边,第三谐振模式的一部分电流位于顶边321,另一部分电流位于侧边,故第三辐射体30工作时顶边321侧的SAR值降低,第三辐射体30工作时的侧边侧的SAR值也降低,以便于第三辐射体30可用于人头手卫星通话场景。
此外,当第三辐射段31为第一辐射体10时,第一辐射体10支持目标频段时,第一辐射体10的方向图指向为从第一馈电端B1指向第一自由端A1的方向,即顶边321所在侧;第三辐射体30支持目标频段时,第三辐射体30的方向图指向也为顶边321所在侧,进而本实施例实现,信号源40切换第一辐射体10、第三辐射体30在支持目标频段(例如卫星频段)时的方向图皆为顶边321所在侧,皆具有较高的上半球占比,且能够降低SAR值,可用于人头手卫星通话场景时减少SAR超标风险。
在其他实施方式中,第三辐射段31与第四辐射段32还可设于边框320的同一边,此时,可实现目标频段的方向图重构,增加目标频段的信号覆盖范围。
请参阅图19,图19是本申请实施例提供的天线枝节的电长度小于目标频段的1/8波长、目标频段的1/8-1/4波长、目标频段的1/4波长、目标频段的1/4-1/2波长、大于目标频段的1/2波长的S曲线及总效率图。曲线a1是天线枝节的电长度为目标频段的1/4波长的S参数曲线。曲线a2是天线枝节的电长度为目标频段的1/4-1/2波长的S参数曲线。曲线a3是天线枝节的电长度为目标频段的1/8-1/4波长的S参数曲线。曲线a4是天线枝节的电长度大于目标频段的1/2波长的S参数曲线。曲线a5是天线枝节的电长度小于目标频段的1/8波长的S参数曲线。曲线b1是天线枝节的电长度为目标频段的1/4波长的效率曲线。曲线b2是天线枝节的电长度为目标频段的1/4-1/2波长的效率曲线。曲线b3是天线枝节的电长度为目标频段的1/8-1/4波长的效率曲线。曲线b4是天线枝节的电长度大于目标频段的1/2波长的效率曲线。曲线b5是天线枝节的电长度小于目标频段的1/8波长的效率曲线。
从图中可以看出,天线枝节的电长度为目标频段的1/4波长的阻抗带宽和效率带宽皆最优,随着天线枝节的电长度增加或减短,阻抗带宽和效率带宽相对降低。
请参阅图20,图20是本申请实施例提供的第一辐射体10的电长度为目标频段的1/8波长,第一辐射体10设于第一侧边323且靠近顶边321的位置的结构示意图。
请参阅图21,图21是本申请实施例提供的第二辐射体20的电长度为目标频段的1/4波长,第二辐射体20设于第一侧边323且靠近顶边321的位置的结构示意图。
请参阅图22,图22是本申请实施例提供的第三辐射体30的电长度为目标频段的1/2波长,第三辐射体30设于第一侧边323且靠近顶边321的位置的结构示意图。
对于第一辐射体10工作在第一谐振模式、第二辐射体20工作在第二谐振模式、第三辐射体30工作在第三谐振模式的电流分布进行对比说明。
请参阅图23,图23是本申请实施例提供的第一辐射体10的电长度为目标频段的1/8波长,天线组件100在第一谐振模式下的电流分布示意图。从图中可以看出,第一谐振模式下,第一辐射体10上的电流较少,方向向右且电流强度弱。参考地板500上的电流较多,且靠近于第一辐射体10的位置具有相对较强的向左的电流。
请参阅图24,图24是本申请实施例提供的第二辐射体20的电长度为目标频段的1/4波长,天线组件100在第二谐振模式下的电流分布示意图。从图中可以看出,第二谐振模式下,第二辐射体20上的电流分布与参考地板500上的电流分布相对均衡。相较于第一辐射体10而言,第二辐射体20上的电流强度增加,从第二自由端A2至第二馈电端B2的方向,第二辐射体20上的电流强度逐渐增加。第二辐射体20上的电流模式接近于所述目标频段的1/4波长模式。参考地板500上形成向左的较强电流。
请参阅图25,图25是本申请实施例提供的第三辐射体30的电长度为目标频段的1/2波长,天线组件100在第三谐振模式下的电流分布示意图。为实现阻抗匹配,第三匹配电路M3为高阻抗激励,回地位置阻抗巨大,对于此时谐振几乎相当于断路,因此可以产生二分之一波长形式电流。从图中可以看出,第三谐振模式下,第三辐射体30上的电流强度更强于参考地板500上的电流强度。从第三馈电端B3至第三自由端A3的方向,电流先增加后减小,电流模式为1/2波长模式。参考地板500上形成相对较弱的电流。说明单极子形式的天线激励出了1/2波长模式的电流。
单极子形式天线为非平衡天线。所谓非平衡天线,即天线无法自然产生二分之一波长电流,需要主板上的一部分,连同枝节本身,共同产生二分之一波长电流,换言之单极子和地板可以看做是不对称的偶极子。
请参阅图26,图26是本申请实施例提供的第一辐射体10的电长度为目标频段的1/8波长,天线组件100在第一谐振模式下的电流分布简易图。此时单极子形式天线枝节长度过短,枝节长度远小于四分之一波长,因此此时参考地板500上的分布电流占了较大比例,参考地板500上的分布电流大于四分之一波长,因此此时主要由参考地板500参与辐射,参考地板500的特征电流占主要部分。
请参阅图27,图27是本申请实施例提供的第二辐射体20的电长度为目标频段的1/4波长,天线组件100在第二谐振模式下的电流分布简易图。此时,单极子形式天线枝节长度为四分之一波长,此时参考地板500上也贡献四分之一波长的电流,此时形成理想谐振,因此阻抗带宽及效率带宽较宽。而由于相较于天线枝节与塑料等介质接触,参考地板500上无介质(塑料等)存在,因此参考地板500的四分之一波长的电长度相比于天线枝节的四分之一波长的电长度,会略长一些。
请参阅图28,图28是本申请实施例提供的第三辐射体30的电长度为目标频段的1/2波长,天线组件100在第三谐振模式下的电流分布简易图。此时,单极子形式天线枝节长度继续增长,接近二分之一波长时,此时参考地板500贡献很低,主要为枝节上的二分之一波长构成主要辐射部分,此时参考地板500上仅存在耦合产生的反向电流,本身天线枝节形成稳定的平衡天线。
以上所述的1/4波长、1/2波长、1/8波长分别为工作在目标频段的1/4波长、1/2波长、1/8波长。
三种场景下,参考地板500上的特征电流依次减少,而参考地板500相对于枝节辐射,首先参考地板500为面电流,除了横向的主要方向还有其他方向的较弱电流分布,因此减弱了电流强度,其次参考地板500特征电流相比于枝节明显离人体更远(参考地板500上的磁场距离枝节3-5mm),因此容易得出,越短的单极子枝节,参考地板500电流分布越多,因此SAR越低。
本申请所述的枝节是指天线辐射体。
请参阅图29,图29是本申请实施例提供的第一辐射体10的电长度为目标频段的1/8波长,天线组件100在第一谐振模式下的SAR仿真图。在距离第一辐射体10约5mm处进行仿真,得到第一辐射体10在第一谐振模式下的SAR热点分布。可以看出颜色最深的地方为SAR最大位置,SAR最大值为1.6w/kg。
请参阅图30,图30是本申请实施例提供的第二辐射体20的电长度为目标频段的1/4波长,天线组件100在第二谐振模式下的SAR仿真图。在距离第二辐射体20约5mm处进行仿真,得到第二辐射体20在第二谐振模式下的SAR热点分布。可以看出颜色最深的地方为SAR最大位置,SAR最大值为3.16w/kg。
请参阅图31,图31是本申请实施例提供的第三辐射体30的电长度为目标频段的1/2波长,天线组件100在第三谐振模式下的SAR仿真图。在距离第三辐射体305mm处进行仿真,得到第三辐射体30在第三谐振模式下的SAR热点分布。可以看出颜色最深的地方为SAR最大位置,SAR最大值为8w/kg。
请参阅表1,表1是本申请实施例提供的天线枝节的电长度小于目标频段的1/8波长、目标频段的1/8-1/4波长、目标频段的1/4波长、目标频段的1/4-1/2波长、大于目标频段的1/2波长这五种情况的效率和SAR对比。可以看到,归一化SAR对比来看,枝节越短,SAR降低明显。而在枝节长度接近于单极子四分之一波长时,效率达到最高,带宽此时也最好。
表1
请参阅图32,图32是本申请实施例提供的第一辐射体10的电长度为目标频段的1/8波长,天线组件100在第一谐振模式下的辐射方向图。可以看出,第一辐射体10为单极子形式天线,天线组件100在第一谐振模式下的辐射方向图指向是从第一馈电端B1指向第一自由端A1的方向。
请参阅图33,图33是本申请实施例提供的第二辐射体20的电长度为目标频段的1/4波长,天线组件100在第二谐振模式下的辐射方向图。可以看出,第二辐射体20为单极子形式天线,天线组件100在第二谐振模式下的辐射方向图指向是从第二馈电端B2指向第二自由端A2的方向。
请参阅图34,图34是本申请实施例提供的第三辐射体30的电长度为目标频段的1/2波长,天线组件100在第三谐振模式下的SAR仿真图。由于第三辐射体30上的电流模式为1/2波长模式,天线组件100在第三谐振模式下的辐射方向图指向是第三辐射体30背离参考地板500的方向。
由上可知,天线枝节的长度更短(1/8波长)和正常(1/4波长)情况下,由于天线基本形式均为四分之一波长形式,因此电流均指向左侧。而当天线枝节的长度提高(1/2波长),形成了天线枝节本身的自谐振二分之一波长模式,方向图指向正上方。说明当天线枝节的长度从更短(1/8波长)到正常(1/4波长)的过程中,方向图几乎无法实现调控,而当天线枝节长度从正常(1/4波长)到更长(1/2波长或以上)的变化过程中,方向图可以实现调控。其本质即是四分之一波长天线到二分之一波长天线长度的过渡,实现了方向图指向改变约90度的调控。
本申请提供的天线组件100及电子设备1000,可用于单极子天线的SAR调控、方向图调控、效率调控,结合参考地板500特征电流,通过切换信号源40电连接1/4波长附近的天线枝节,可得到较佳的带宽和效率天线;通过切换信号源40电连接远小于1/4波长的天线枝节,可得到较低SAR和并一定程度上兼顾天线效率;通过切换信号源40电连接远大于1/4波长的天线枝节,可实现天线的方向图调控,并且越接近于二分之一波长,方向图改变越明显。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本申请的限制,本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型,这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。
Claims (17)
1.一种电子设备,其特征在于,包括参考地板及天线组件,所述天线组件包括:
第一辐射体,所述第一辐射体包括第一自由端及第一馈电端,所述第一辐射体的电长度为目标频段的1/16波长至3/16波长之间;
第二辐射体,所述第二辐射体包括第二自由端及第二馈电端,所述第二辐射体的电长度为所述目标频段的3/16波长至3/8波长之间;及
信号源,用于提供所述目标频段的激励信号,并与所述第一馈电端及所述第二馈电端的至少一者电连接,所述信号源被配置为激励所述第一辐射体及所述参考地板的至少部分形成支持所述目标频段的第一谐振模式,所述参考地板上的电流强度大于所述第一辐射体上的电流强度,所述第一辐射体在所述第一谐振模式下的最大SAR值为第一SAR值;和/或,
所述信号源被配置为激励所述第二辐射体及所述参考地板的至少部分形成支持所述目标频段的第二谐振模式,所述第二辐射体在所述第二谐振模式下的最大SAR值为第二SAR值,所述第一SAR值小于所述第二SAR值。
2.如权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述第二辐射体在所述第二谐振模式下的总效率大于所述第一辐射体在所述第一谐振模式下的总效率。
3.如权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述天线组件还包括第一匹配电路,所述第一匹配电路电连接所述第一馈电端,所述第一匹配电路包括接地的第一电感元件或串联于所述第一馈电端与所述信号源之间的第一电容元件,所述第一匹配电路中的至少部分元件用于补偿电长度。
4.如权利要求3所述的电子设备,其特征在于,所述天线组件还包括第二匹配电路,所述第二匹配电路电连接所述第二馈电端,所述第二匹配电路包括接地的第二电感元件或串联于所述第二馈电端与所述信号源之间的第二电容元件,当所述第二匹配电路包括第二电感元件时,所述第二电感元件的电感值小于所述第一电感元件的电感值;当所述第二匹配电路包括第二电容元件时,所述第二电容元件的电容值小于所述第一电容元件的电容值。
5.如权利要求3所述的电子设备,其特征在于,所述参考地板包括相交设置的第一参考边及第二参考边,所述第一参考边与所述第二参考边之间的连接处为参考点,在所述第一匹配电路包括第一电感元件时,所述第一电感元件的接地位置与所述参考点之间的距离小于所述目标频段的1/16波长。
6.如权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述电子设备还包括边框,所述边框围设于所述参考地板的周侧,所述边框包括相交设置的顶边及侧边,所述第一辐射体设于所述顶边或所述侧边靠近于所述顶边的位置。
7.如权利要求6所述的电子设备,其特征在于,所述信号源在所述电子设备处于人头手通话场景下被配置为与所述第一馈电端导通。
8.如权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述第二辐射体包括相间隔的第一辐射段、第二辐射段,以及连接于所述第一辐射段与所述第二辐射段之间的第一开关调谐单元,所述第一辐射段远离所述第二辐射段的一端为所述第二馈电端,所述第二辐射段背离所述第一辐射段的一端为第二自由端;
所述第一开关调谐单元被配置为断开状态时,所述第一辐射段形成所述第一辐射体,所述第二馈电端形成所述第一馈电端,所述第一辐射段靠近所述第二辐射段的一端为所述第一自由端。
9.如权利要求1-8任意一项所述的电子设备,其特征在于,所述天线组件还包括第三辐射体及高阻抗电路,所述第三辐射体包括第三自由端及第三馈电端,所述高阻抗电路电连接于所述信号源与所述第三馈电端之间,所述第三辐射体的电长度为所述目标频段的3/8波长至5/8波长之间;所述信号源还被配置为激励所述第三辐射体形成支持所述目标频段的第三谐振模式,所述第三谐振模式下的辐射方向图为所述第三辐射体背离所述参考地板的方向。
10.如权利要求9所述的电子设备,其特征在于,所述第一辐射体在所述第一谐振模式下的辐射方向图指向为所述第一馈电端指向所述第一自由端的方向,所述第二辐射体在所述第二谐振模式下的辐射方向图指向为所述第二馈电端指向所述第二自由端的方向。
11.如权利要求9所述的电子设备,其特征在于,所述第三谐振模式包括所述目标频段的1/2波长模式。
12.如权利要求9所述的电子设备,其特征在于,所述天线组件还包括第三匹配电路,所述第三匹配电路电连接所述第三馈电端,所述第三匹配电路包括接地的第三电容元件或串联于所述第三馈电端与所述信号源之间的第四电容元件,所述第四电容元件为所述高阻抗电路。
13.如权利要求9所述的电子设备,其特征在于,所述电子设备还包括边框,所述边框围设于所述参考地板的周侧,所述边框包括顶边,所述第三辐射体设于所述顶边,所述目标频段为卫星通信频段;所述信号源在所述电子设备处于手持通话场景下被配置为电连接所述第三馈电端。
14.如权利要求9所述的电子设备,其特征在于,所述第三辐射体包括相间隔的第三辐射段、第四辐射段,以及电连接于所述第三辐射段与所述第四辐射段之间的第二开关调谐单元,所述第三辐射段远离所述第四辐射段的一端为所述第三馈电端,所述第四辐射段背离所述第三辐射段的一端为第三自由端。
15.如权利要求14所述的电子设备,其特征在于,所述第二开关调谐单元被配置为断开状态时,所述第三辐射段形成所述第二辐射体,所述第三馈电端形成所述第二馈电端,所述第三辐射段靠近所述第四辐射段的一端为所述第二自由端。
16.如权利要求14所述的电子设备,其特征在于,所述第二开关调谐单元被配置为断开状态时,所述第三辐射段形成所述第一辐射体,所述第三馈电端形成所述第一馈电端,所述第三辐射段靠近所述第四辐射段的一端为所述第一自由端。
17.如权利要求15或16所述的电子设备,其特征在于,所述电子设备还包括边框,所述边框围设于所述参考地板的周侧,所述边框包括相交设置的顶边及侧边;所述第三辐射段设于所述侧边,所述第四辐射段设于所述顶边。
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