CN213753059U - 多频低sar天线及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种多频低SAR天线及电子设备。其中，该多频低SAR天线包括：参考地、第一辐射体、以及第二辐射体。第一辐射体的第一端设置有馈电端口，第一辐射体的第二端电连接至参考地。第二辐射体包括第一枝节和第二枝节。第一枝节和第二枝节包围在第一辐射体的外侧，并与第一辐射体之间具有第一间隙。且第一枝节的第一端和第二枝节的第一端电连接至参考地，第一枝节的第二端和第二枝节的第二端相对并具有第二间隙，第一辐射体和第二辐射体之间通过第一间隙和第二间隙耦合。馈电端口偏离第二间隙的中心线。该多频低SAR天线能够覆盖多个频段，以兼顾无线性能的同时，有效地降低SAR值，能够适用于各类具有无线通信能力的电子设备中。

Description

多频低SAR天线及电子设备

技术领域

本申请涉及天线技术领域，尤其涉及一种多频低SAR天线及电子设备。

背景技术

随着通信技术和电子设备的发展，电子设备需要支持更多的天线频段，以达到高传输速率。

例如，以电子设备为提供无线保真（Wireless Fidelity，WiFi）信号的终端产品为例。一般而言，其WiFi信号覆盖的频段，可以包括2.4吉赫兹(GHz)频段（频率范围为2.4GHz-2.5GHz）。由于5GHz的传输速率更快，因此，目前的大多数终端产品也需要同时能够覆盖5GHz频段（频率范围为5.17GHz-5.83GHz）。随着WiFi联盟推出WiFi 6E认证服务，终端产品还需要实现覆盖WiFi 6E频段(5.92GHz-7.12GHz)，其天线需要提供多个谐振以覆盖2.4G频段、5G频段以及6E频段等多个频段。

在天线的设计过程中，不仅需要关注电子设备的信号覆盖能力，还要尽量降低其电磁波对人体的辐射，电磁波被人体吸收的能量通常用电磁波吸收比值（specificabsorption rate SAR）量化，SAR值越小对人体的影响越小。通常来说，工作在多个谐振模式下的天线，SAR值也会越高。因此，如何兼顾天线的信号覆盖能力以及保证低SAR值，是天线设计中的一个难点。

实用新型内容

本申请提供一种多频低SAR天线及电子设备，能够覆盖多个频段，以兼顾无线性能的同时，有效地降低SAR值，能够适用于各类具有无线通信能力的电子设备中。

为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：

第一方面，本申请提供一种多频低SAR天线。该多频低SAR天线包括：参考地、第一辐射体、以及第二辐射体。第一辐射体的第一端设置有馈电端口，第一辐射体的第二端电连接至参考地。第二辐射体包括第一枝节和第二枝节。第一枝节和第二枝节包围在第一辐射体的外侧，并与第一辐射体之间具有第一间隙。且第一枝节的第一端和第二枝节的第一端电连接至参考地，第一枝节的第二端和第二枝节的第二端相对并具有第二间隙，第一辐射体和第二辐射体之间通过第一间隙和第二间隙耦合。馈电端口偏离第二间隙的中心线。

该多频低SAR天线中，当有电信号通过馈电端口馈入第一辐射体时，第一辐射体可以形成电流信号，由此第一辐射体可以产生谐振。第一辐射体上的电流信号，通过第一间隙和第二间隙进行空间耦合，可以馈入第一枝节和第二枝节，并形成对应的电流信号，因此，由第一枝节和第二枝节形成的第二辐射体也可以产生谐振。由于第一枝节和第二枝节包围在第一辐射体的外侧，因此第一枝节和第二枝节形成的第二辐射体的尺寸大于第一辐射体，因此，第二辐射体可以形成基波谐振频率最低的低频谐振，以覆盖低频段（如2.4G频段），第一辐射体可以形成比第二辐射体的基波谐振频率更高的中频谐振，以覆盖中频段（如5G频段）。此外，同一尺寸的第一枝节和第二枝节上分布的电流还可以激发高次模，因此可以形成谐振频率最高的高频谐振，以覆盖高频段（如6E频段）。因此，该多频低SAR天线可以至少覆盖三个频段，以提高天线的信号覆盖能力，从而提高天线的无线性能。

并且，在低频段场景下，由于馈电端口偏离第二间隙的中心线，因此，第二辐射体可以形成槽天线共模和槽天线差模双模式，从而产生两个低频谐振以覆盖低频段。相比于通过一个谐振覆盖低频段的方案来说，通过两个谐振覆盖低频段，可以使得天线电流更分散。在中频段场景下，馈电端口激励的电流主要分布在第一辐射体上，并在第一辐射体上出现了一个电流反向点，形成线天线共模。部分电流通过第一辐射体耦合至第一枝节和第二枝节上，形成槽天线差模。线天线共模和槽天线差模两种模式下，电流的方向均相反，因此，电流辐射的磁场反向抵消，从而有效降低了SAR。

此外，由于第一辐射体的第一端为馈电端口，第一辐射体的第二端耦合至参考地，形成两端均为电流强点的天线结构，因此第一辐射体工作在二分之一波长模式。相比于工作在四分之一波长模式的情况而言，第一辐射体的尺寸更大，能够分散电流，从而降低SAR值。从电流激励过程来说，第一辐射体上的电流可以通过第一间隙和第二间隙耦合到外侧的第一枝节和第二枝节上，可以避免所有的电流集中分布在第一辐射体上，因此可以进一步分散第一辐射体上的电流，从而降低SAR值。

可选地，第一枝节和第二枝节呈轴对称设置。馈电端口偏离第一枝节和第二枝节的对称轴，对称轴和第二间隙的中心线重叠。本示例中，由于第一枝节和第二枝节呈轴对称设置，那么，第一辐射体在第一枝节和第二枝节上激励的电流将更加均衡，从而当第一枝节和第二枝节工作在槽天线差模模式下（电流相反）时，磁场将得到最大程度的抵消，从而有利于降低SAR值。

可选地，第一辐射体为轴对称的线天线。当第一辐射体工作在线天线共模模式下（第一辐射体上出现一个电流反向点，电流反向点两端电流相反）时，第一辐射体上激励的电流将更加均衡，从而磁场将得到最大程度的抵消，从而有利于降低SAR值。

示例性地，第一辐射体为带有缝隙的LOOP环天线。缝隙的一端为第一辐射体的第一端，缝隙的另一端为第一辐射体的第二端。

一种可能的实现方案中，该多频低SAR天线还包括第三枝节，第三枝节位于第一枝节的外侧。第三枝节的第一端悬浮，第三枝节的第二端与第一枝节耦合，第一枝节的外侧为远离第一辐射体的一侧。本示例中，通过增加第三枝节，第一枝节上的电流将馈入第三枝节，从而在第三枝节上形成相应的电流，进而产生谐振。通过调整第三枝节，可以使其谐振在低频段或中频段，从而有利于覆盖更大的带宽，提高天线的无线性能。此外，由于增加了第三枝节，第一枝节上的电流可以进一步耦合至最外侧的第三枝节上，从而使得电流更分散，进而降低了SAR值。

示例性地，第三枝节的第二端与第一枝节电连接，即第三枝节的第二端直接连接到第一枝节上，第一枝节通过直接连接馈电的方式向第三枝节馈入电流，以激励第三枝节产生谐振。该种耦合方式下，第三枝节形成第一端开路、第二端短路的枝节，因此，第三枝节的第一端为电流弱点，第三枝节的第二端为电流强点，第三枝节工作在四分之一波长模式。

示例性地，第三枝节的第二端与所述第一枝节空间耦合，即第三枝节的第二端不连接第一枝节上，而是和第一枝节之间具有间隙，第一枝节通过空间耦合馈电的方式向第三枝节馈入电流，以激励第三枝节产生谐振。该种耦合方式下，第三枝节形成第一端和第二端均开路的枝节，因此，第三枝节的第一端和第二端均为电流弱点，第三枝节工作在二分之一波长模式。相比于直接连接馈电的方式而言，尺寸更大，电流更分散，有利于降低SAR值。

一种可能的实现方案中，该多频低SAR天线还包括第四枝节，第四枝节位于第二枝节的外侧。第四枝节的第一端悬浮，第四枝节的第二端与第二枝节耦合，第二枝节的外侧为远离第一辐射体的一侧。

示例性地，第四枝节的第二端与第二枝节电连接。

示例性地，第四枝节的第二端与第二枝节空间耦合。

应理解，第四枝节的结构和连接关系和第三枝节类似，其技术效果可以参考第三枝节的技术效果，此处不再赘述。

还应理解，当上述多频低SAR天线同时包括第三枝节和第四枝节时，第二辐射体通过第一枝节和第二枝节将电流耦合至第三枝节和第四枝节上，形成线天线差模（即电流在第三枝节和第四枝节上的方向相反），因此，电流辐射的磁场反向抵消，从而有效降低了SAR值。

一种可能的实现方案中，该多频低SAR天线还包括第五枝节。第五枝节设置于第二间隙中。第五枝节的第一端与第一枝节的第二端之间保持第一子间隙。第五枝节的第二端与第二枝节的第二端之间保持第二子间隙。本示例中，相比于没有第五枝节的多频低SAR天线来说，由于第五枝节的存在，第一枝节和第二枝节之间的第一子间隙形成的耦合电容C变成了第二枝节和第五枝节之间的第二子间隙形成的耦合电容C1以及第一枝节和第五枝节之间的第二子间隙形成的耦合电容C2的串联量，使得多频低SAR天线可以更加精细地调节第一枝节和第二枝节之间的耦合量。

此外，耦合电容C由耦合电容C1以及耦合电容C2串联形成，相较于没有第五枝节的多频低SAR天线来说，耦合电容C变小了。耦合电容C变小，可以改变第一枝节和第二枝节之间耦合电流的相位，调谐第一枝节和第二枝节形成的槽天线差模、槽天线共模双模式的相容性，使得天线电流在第一枝节和第二枝节上的占比更加均衡，从而进一步降低天线SAR值。

第二方面，本申请提供一种电子设备。该电子设备包括主板、地板、以及如第一方面所述的多频低SAR天线。主板与馈电端口耦接，参考地与地板耦接。

可以理解地，上述提供的第二方面的电子设备，与上文所提供的多频低SAR天线相关联，因此，其所能达到的有益效果可参考上文所提供的多频低SAR天线中的有益效果，此处不再赘述。

附图说明

图1为一种IFA双频天线的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的多频低SAR天线的结构示意图一；

图3为本申请实施例提供的电流波的波形图；

图4为对图2所示的多频低SAR天线进行仿真所获得的S参数仿真图；

图5为对图2所示的多频低SAR天线进行仿真所获得的谐振电流分布图一；

图6为对图2所示的多频低SAR天线进行仿真所获得的谐振电流分布图二；

图7为对图2所示的多频低SAR天线进行仿真所获得的谐振电流分布图三；

图8为对图2所示的多频低SAR天线进行仿真所获得的谐振电流分布图四；

图9为本申请实施例提供的多频低SAR天线的结构示意图二；

图10为本申请实施例提供的多频低SAR天线的结构示意图三；

图11为对图9所示的多频低SAR天线进行仿真所获得的S参数仿真图；

图12为对图9所示的多频低SAR天线进行仿真所获得的谐振电流分布图一；

图13为对图9所示的多频低SAR天线进行仿真所获得的谐振电流分布图二；

图14为对图9所示的多频低SAR天线进行仿真所获得的谐振电流分布图三；

图15为对图9所示的多频低SAR天线进行仿真所获得的谐振电流分布图四；

图16为对图9所示的多频低SAR天线进行仿真所获得的谐振电流分布图五；

图17为本申请实施例提供的多频低SAR天线的结构示意图四。

具体实施方式

以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

为便于对本申请实施例进行理解，首先对天线的基础知识做一个简介。

1、电磁波频率与波长关系式C=f*λ。其中，本申请实施例中，C为光速，f为天线所辐射的电磁波的频率，λ为天线所辐射的电磁波的波长。

可见，天线所辐射的电磁波的频率与波长成反比，频率越高，波长越小。

2、天线的尺寸与其辐射的电磁波的波长成正比。可见，天线所辐射的电磁波的频率越高，波长越小，天线尺寸越小。反之，频率越低，波长越大，天线尺寸越大。

举例来说，覆盖5G频段的天线的尺寸，小于覆盖2.4G频段的天线的尺寸。

3、天线工作在X分之Y波长模式，是指天线的尺寸为其谐振频率对应的波长的X分之Y，X、Y取正整数。

举例来说，假设天线谐振在5GHz，那么工作在四分之一波长模式的天线的尺寸为其谐振频率5GHz对应的波长的四分之一。

下面将结合附图对本实施例的实施方式进行详细描述。

现有技术中，为了加强信号覆盖能力，通常采用倒F形天线（inverted f-shapedantenna，IFA）实现双频覆盖。示例性地，请参考图1，示出了IFA双频WiFi天线。如图1所示，该天线的馈点1到左侧短枝节2的末端构成四分之一波长模式，谐振在5.5GHz，以覆盖5G频段；馈点到右侧长枝节3的末端构成四分之一波长模式，谐振在2.4GHz，以覆盖2.4G频段。

可见，IFA天线只能实现双频段覆盖。然而，随着通信技术和电子设备的发展，电子设备需要支持更多的天线频段，达到更高的传输速率，例如支持WiFi 6E频段(5.92GHz~7.12GHz)的WiFi天线需要能够同时覆盖2.4G、5G以及6E三个频段。显然，IFA天线将无法满足天线所需频段的带宽覆盖。

此外，图1中的IFA天线采用四分之一波长差模覆盖，天线尺寸较小，且电流方向相同，导致磁场方向相同，SAR值偏高。为满足CE/FCC法规要求，需要回退功率来降低SAR值，例如WiFi 5G频段，需要将辐射功率回退2~3dB，才能满足法规要求。然而，回退功率将严重影响天线的无线性能。

为了解决上述问题，本申请提供一种多频低SAR天线，能够覆盖多个频段，保证天线的无线性能的同时，有效地降低SAR值。以下结合附图对本申请实施例提供的多频低SAR天线进行详细说明。

示例性地，图2为本申请实施例提供的多频低SAR天线的结构示意图一。如图2所示，该多频低SAR天线包括介质基板10、铺设于介质基板10上的第一辐射体100及第二辐射体200。可以理解的是，由于天线的辐射需要通过电信号激励，因此需要设置参考地300作为0电位参考。在本申请实施例中，如图2所示，该介质基板10上可以通过覆盖较大面积的导电材质，起到参考地300的功用。

其中，第一辐射体100的第一端110设置有馈电端口111，馈电端口111用于向第一辐射体100馈入电信号，以激励第一辐射体100进行谐振，第一辐射体100的第二端120电连接至参考地300，形成两端均短路的天线。因此，第一辐射体100的两端（即第一端110和第二端120）为电流强点。如图3所示，由于电流从电流强点变化至电流强点，至少要经过一个电流波的二分之一波长，因此，第一辐射体100工作在二分之一波长模式。

第二辐射体200包括第一枝节210和第二枝节220。第一枝节210和第二枝节220包围在第一辐射体100的外侧，并与第一辐射体100之间通过第一间隙410隔开，互不导通。由于第一枝节210和第二枝节220包围在第一辐射体100的外侧，因此，可以理解的是，由第一枝节210和第二枝节220形成的第二辐射体200的尺寸大于第一辐射体100，第一辐射体100的尺寸相对较小。

此外，第一枝节210的第一端211和第二枝节220的第一端221电连接至参考地300，第一枝节210的第二端212和第二枝节220的第二端222相对并具有第二间隙420。可见，第一枝节210和第二枝节220形成一端开路、另一端短路的枝节，开路端（即第一枝节210的第二端212、第二枝节220的第二端222）为电流弱点，短路端（即第一枝节210的第一端211、第二枝节220的第一端221）为电流强点。如图3所示，由于电流从电流强点变化至电流弱点，或者从电流弱点变化至电流强点，至少要经过一个电流波的四分之一波长，因此，第一枝节210和第二枝节220可以工作在四分之一波长模式。

应理解，请继续参考图3，由于电流从电流强点变化至电流弱点，或者从电流弱点变化至电流强点，除了可以经过电流波的四分之一波长外，也可以经过电流波的四分之三波长、四分之五波长、四分之七波长，依次类推。也就是说，同一尺寸的天线可以工作在四分之一波长模式、四分之三波长模式、四分之五波长模式、四分之七波长模式，依次类推。基于此，图2中工作于四分之一波长模式的第一枝节210和第二枝节220，也可以工作在四分之三波长模式。

上述第一辐射体100和第二辐射体200之间通过第一间隙410和第二间隙420耦合，且馈电端口111偏离第二间隙420的中心线421。当有电信号通过馈电端口111馈入第一辐射体100时，第一辐射体100可以形成电流信号，由此第一辐射体100可以产生谐振。第一辐射体100上的电流信号，通过第一间隙410和第二间隙420进行空间耦合，可以馈入第一枝节210和第二枝节220，并形成对应的电流信号，因此，由第一枝节210和第二枝节220形成的第二辐射体200也可以产生谐振。由于馈电端口111偏离第二间隙420的中心线421，第一枝节210和第二枝节220上分布的电流信号可以形成槽天线差模和槽天线共模两个模式，从而可以产生两个谐振。可见，该天线就可以通过不同位置的电流转换成电磁波，产生多个谐振并覆盖多个频段。

由于第二辐射体200的尺寸大于第一辐射体100，第一辐射体100的尺寸相对较小，因此，第一辐射体100可以形成比第二辐射体200的基波谐振频率更高的基波谐振。此外，同一尺寸的第一枝节210和第二枝节220工作在四分之三波长模式时，其上分布的电流还可以激发高次模，形成比基波谐振频率更高的谐振。由此，该天线可以至少覆盖三个频段。以覆盖的三个频段的频率由低到高分别为频段1，频段2以及频段3为例。尺寸较小的第一辐射体100可以形成该多频低SAR天线的中频谐振，如频段2的谐振。第二辐射体200上分布的电流可以形成天线的低频谐振，如频段1的谐振。另外，第二辐射体200上分布的电流还可以激发高次模，形成该天线的高频谐振，如频段3的谐振。这样，就实现了该天线对至少三个频段的覆盖。

一般而言，为了满足不同场景下对于工作频段的需求，需要使得天线能够工作在特定的频率范围（即频段）。本申请实施例提供的多频低SAR天线，可以通过调整上述频段1，频段2以及频段3对应位置的尺寸，实现对于工作频段的调整。

示例性地，以需求频段为WiFi三频（即2.4G频段，5G频段，6E频段）为例。由于第一枝节210和第二枝节220工作于四分之一波长模式，通过设置第一枝节210和第二枝节220的尺寸为所需3个频段中频率最低的频段（如2.4G频段）对应波长的1/4，可以将频段1调整到2.4G频段范围，实现该天线对2.4G频段的覆盖。并且该尺寸的第一枝节210和第二枝节220通过高次模谐振（四分之三波长模式），实现该天线对所需3个频段中频率最高的频段（如6E频段）的覆盖。具体来说，第一枝节210的尺寸是指：第一枝节210的第一端211沿着第一枝节210上示意的虚线路径至第一枝节210的第二端212的长度。第二枝节220的尺寸是指：第二枝节220的第一端221沿着第二枝节220上示意的虚线路径至第二枝节220的第二端222的长度。由于第一辐射体100工作于二分之一波长模式，通过设置第一辐射体100为所需3个频段中频率适中的频段（如5G频段）对应波长的1/2，由此可以将频段2调整到5G频段范围，实现5G频段的覆盖。具体来说，第一辐射体100的尺寸是指：第一辐射体100的第一端110沿着第一辐射体100上示意的虚线路径至第二枝节220的第二端222的长度。

请参考图4，图4为对图2所示的用于覆盖WiFi三频的多频低SAR天线的S参数仿真结果。如图4所示，从回波损耗（S11）上可以明显看到该天线在2.4G频段出现了两个凹陷（分别谐振在2.3GHz、2.6GHz），5G频段出现了一个凹陷（谐振在5.3GHz），6E频段出现了一个凹陷（谐振在6.8GHz），因此，可以确定图2所示的多频低SAR天线的辐射频段能够覆盖WiFi三频，具有高信号覆盖能力。

结合图2，请参考图5至图8，示出了对图2所示的用于覆盖WiFi三频的多频低SAR天线进行仿真所获得的谐振电流分布图。

其中，图5和图6示出了天线谐振在2.4G频段的电流分布情况。其中，图5谐振在2.3GHz，图6谐振在2.6GHz。如图5所示，馈电端口111激励的电流主要分布在第一枝节210和第二枝节220上，并形成槽天线共模（即电流在第一枝节210和第二枝节220上的方向相同），从而谐振在2.3GHz。如图6所示，通过第一辐射体100耦合至第一枝节210和第二枝节220上的电流，在第一枝节210和第二枝节220上形成槽天线差模（即电流在第一枝节210和第二枝节220上的方向相反），从而谐振在2.6GHz。可见该天线通过两个谐振覆盖2.4G频段。相比于通过一个谐振覆盖2.4G频段的方案来说，通过两个谐振覆盖2.4G频段，可以使得天线覆盖2.4G频段时电流更分散，从而有效降低了SAR值。

图7示出了天线谐振在5G频段的电流分布情况。其中，图7谐振在5.3GHz。如图7所示，馈电端口111激励的电流主要分布在第一辐射体100上，并在第一辐射体100上出现了一个电流反向点（图中白色虚线示出），形成线天线共模（即该电流反向点两端的电流方向相反）。部分电流通过第一辐射体100耦合至第一枝节210和第二枝节220上，形成槽天线差模（即电流在第一枝节210和第二枝节220上的方向相反）。线天线共模和槽天线差模两种模式下，电流的方向均相反，因此，电流辐射的磁场反向抵消，从而有效降低了SAR。

图8示出了天线谐振在6E频段的电流分布情况。其中，图8谐振在6.8GHz。如图8所示，馈电端口111激励的电流通过第一辐射体100耦合至第一枝节210上。由图可见，第一枝节210上出现了一个电流反向点（图中白色虚线示出），在此处两端的电流流向相反，这是高次模谐振的典型特征。由于电路反向点只有一个，因此第一枝节210工作于四分之三波长模式，从而第一枝节210也可以谐振在6.8GHz。

此外，同样是覆盖5G频段，图2中工作在二分之一波长模式的第一辐射体100，相比于图1中IFA天线使用工作在四分之一波长模式的短枝节来说，天线尺寸更大，可以有效分散电流，从而降低SAR。并且，从电流激励过程来说，第一辐射体100上的电流可以通过第一间隙410和第二间隙420，耦合到外侧的第一枝节210和第二枝节220上，可以避免所有的电流集中分布在第一辐射体100上，因此可以进一步分散第一辐射体100上的电流，从而降低SAR值。

为了说明图2所示的多频低SAR天线具有低SAR值，如表1所示，本申请提供了图1所示的IFA天线和图2所示的多频低SAR天线的SAR值比对情况、以及法规要求。

表1：IFA天线和多频低SAR天线的SAR值

由表1可以看出，谐振在2.4GHz、2.45GHz、2.50GHz时，无论单位质量是1克还是10克，图1中的IFA天线的SAR值都比图2中的多频低SAR天线的SAR值高。谐振在5.10GHz、5.30GHz、5.50GHz、5.70GHz、5.90GHz时，无论单位质量是1克还是10克，图1中的IFA天线的SAR值都比图2中的多频低SAR天线的SAR值高。可见，图2所示的多频低SAR天线的SAR值确实得到了有效降低。

在本申请的一些实施例中，如图2所示，第一枝节210和第二枝节220呈轴对称设置。第一枝节210和第二枝节220的对称轴和第二间隙420的中心线421重叠。本示例中，由于第一枝节210和第二枝节220呈轴对称设置，那么，第一辐射体100在第一枝节210和第二枝节220上激励的电流将更加均衡，从而当第一枝节210和第二枝节220工作在差模模式下（电流相反）时，磁场将得到最大程度地抵消，从而有利于降低SAR值。

在本申请的一些实施例中，如图2所示，第一辐射体100为轴对称的线天线。示例性地，第一辐射体100可以为带有缝隙的LOOP环天线。缝隙的一端为第一辐射体100的第一端110，用于设置馈电端口111；缝隙的另一端为第一辐射体100的第二端120，用于耦合至参考地300。本示例中，由于第一辐射体100呈轴对称设置，那么，当第一辐射体100工作在线天线共模模式下（第一辐射体100上出现一个电流反向点，电流反向点两端电流相反）时，第一辐射体100上激励的电流将更加均衡，从而磁场将得到最大程度的抵消，从而有利于降低SAR值。

应理解，上述第一枝节210和第二枝节220、以及第一辐射体100呈轴对称设置，并非绝对的轴对称，可以有少许偏差，但整体上差别不大。

为了进一步降低多频低SAR天线的SAR值，并提高天线性能，示例性地，图9为本申请实施例提供的多频低SAR天线的结构示意图二。相比于图2所示的多频低SAR天线而言，图9中的多频低SAR天线还包括铺设于介质基板10上的第三枝节510和第四枝节520。

如图9所示，第三枝节510位于第一枝节210的外侧。其中，第三枝节510的第一端511悬浮，第三枝节510的第二端512可以与第一枝节210的第一端211电连接进行耦合，以使第一枝节210的电流强点可以向第三枝节510耦合馈电，实现第一枝节210对第三枝节510的激励。其中，第一枝节210的外侧为远离第一辐射体100的一侧。应理解，悬浮是指与其他金属走线（本申请实施例中主要为其他的天线辐射体、以及参考地300）之间不存在连接关系。

通过图9所示的电连接的方式，第一枝节210上的电流信号能够通过直接连接馈电的方式激励第三枝节510，从而在第三枝节510上形成对应的电流信号，进而产生谐振。此时，第三枝节510形成第一端开路、第二端短路的枝节，因此，第三枝节510的第一端511为电流弱点，第三枝节510的第二端512为电流强点，第三枝节510工作在四分之一波长模式。

应理解，如图10所示，在其他实施例中，为了使得第一枝节210的电流强点向第三枝节510耦合馈电，以使第三枝节510产生谐振，第三枝节510的第二端512可以通过如下方式与第一枝节210耦合：

示例性地，如图10中的（a）所示，第三枝节510的第二端512还可以与第一枝节210的第一端211以外的其他位置电连接进行耦合，该方式同样为直接连接馈电。此时，第三枝节510复用第一枝节210的部分辐射体，与第一枝节210的电流强点（即第一枝节210的第一端211）电连接。换句话说，图10中的（a）所示的天线中将第一枝节210的部分辐射体复用为第三枝节510，第一枝节210的第一端211可以视为第三枝节510的第二端。

基于此，第三枝节510的第一端511为电流弱点，第一枝节210的第一端211（相当于第三枝节510的第二端）为电流强点。因此，复用第一枝节210的部分辐射体的第三枝节510工作在四分之一波长模式。显然相比于图9中与第一枝节210的第一端211连接的方案来说，本示例在保证被第一枝节210激励以保证天线性能的同时，可以节约天线开销和空间开销。

示例性地，如图10中的（b）所示，第三枝节510的第二端512还可以与参考地300电连接。由于第一枝节210的第一端211也耦合至参考地300，因此，第三枝节510的第二端512相当于通过参考地300，间接与第一枝节210的第一端211电连接进行耦合，该方式同样为直接连接馈电。应理解，第三枝节510的第二端512应该耦合在参考地300靠近第一枝节210的第一端211外侧的位置，如此，第一枝节210的电流强点才能够向第三枝节510馈入足够的耦合量。

示例性地，如图10中的（c）至图10中的（e）所示，第三枝节510的第二端512可以与第一枝节210空间耦合。所谓空间耦合，是指不连接，通过间隙耦合馈电的一种耦合方式。应理解，为了保证第三枝节510的第二端512与第一枝节210能够空间耦合，第三枝节510的第二端512可以朝靠近第一枝节210的第一端211的方向延伸并悬浮，如此，第一枝节210的电流强点才能够向第三枝节510馈入足够的耦合量。此时，第三枝节510的两端均为电流弱点，第三枝节510形成两端均开路的枝节。因此，第三枝节510工作在二分之一波长模式。

请继续参考图9，第四枝节520位于第二枝节220的外侧。其中，第四枝节520的第一端521悬浮，第四枝节520的第二端522与第二枝节220的第一端221电连接进行耦合，以使第二枝节220的电流强点可以向第四枝节520耦合馈电，实现第二枝节220对第四枝节520的激励。第二枝节220的外侧为远离第二辐射体200的一侧。应理解，第四枝节520的第二端与第二枝节220的耦合方式可以参照第三枝节510的实施，此处不再赘述。

应理解，第三枝节510的第二端512和第一枝节210的耦合方式、以及第四枝节520的第二端522和第二枝节220的耦合方式可以相同或不同。示例性地，当相同时，可以形成图9、图10中的（b）、图10中的（d）所示的天线结构；当不同时，可以形成图10中的（a）、图10中的（c）、图10中的（e）所示的天线结构。

由此可见，图9所示的多频低SAR天线中，通过增加第三枝节510和第四枝节520，可以使其产生相应的谐振，从而覆盖更大的带宽，提高天线的无线性能。为了满足不同场景下对于工作频段的需求，可以通过调整第三枝节510和第四枝节520的尺寸，实现第三枝节510和第四枝节520的谐振频率的调整，从而实现对于工作频段的调整。

示例性地，可以增大第三枝节510和第四枝节520的尺寸，以降低第三枝节510和第四枝节520的谐振频率，使其谐振在2.4G附近，覆盖更宽的2.4G频段。也可以减小第三枝节510和第四枝节520的尺寸，以增加第三枝节510和第四枝节520的谐振频率，使其谐振在5G附近，覆盖更宽的5G频段。以下均以调整第三枝节510和第四枝节520的尺寸，使其谐振在5G频段为例进行说明。

应理解，为产生覆盖5G频段的谐振，当第三枝节510和第四枝节520工作在四分之一模式时，可以设置第三枝节510和第四枝节520的尺寸为谐振频率（例如4.83GHz）对应波长的1/4。当第三枝节510和第四枝节520工作在二分之一模式时，可以设置第三枝节510和第四枝节520的尺寸为谐振频率（例如4.83GHz）对应波长的1/2。具体来说，第三枝节510的尺寸是指：第三枝节510的第一端511沿着第三枝节510上示意的虚线路径至第三枝节510的第二端512的长度。第四枝节520的尺寸是指：第四枝节520的第一端521沿着第四枝节520上示意的虚线路径至第四枝节520的第二端522的长度。应理解，图10中的（a），第三枝节510的第二端512相当于第一枝节210的第一端211，第四枝节520的第二端522相当于第二枝节220的第一端221。

请参考图11，图11为对图9所示的用于覆盖WiFi三频的多频低SAR天线的S参数仿真结果。如图11所示，从回波损耗（S11）上可以明显看到该天线在2.4G频段出现了两个凹陷（分别谐振在2.42GHz、2.7GHz），5G频段出现了两个凹陷（分别谐振在4.83GHz、5.81GHz），6E频段出现了一个凹陷（谐振在7.24GHz），因此，可以确定图9所示的多频低SAR天线的辐射频段能够覆盖WiFi三频，具有高信号覆盖能力。并且，通过图4和图11比较可知，以回波损耗的限值-5dB为例来看，图2所示的多频低SAR天线覆盖的带宽为4.45GHz-7GHz，而图9所示的多频低SAR天线由于增加了4.8GHz的谐振，使得其覆盖的带宽为4.75GHz-7.5GHz，可见，图9所示的多频低SAR天线在5G频段覆盖的带宽更宽。

请参考图12至图16，示出了对图9所示的用于覆盖WiFi三频的多频低SAR天线进行仿真所获得的谐振电流分布图。

其中，图12和图13示出了天线谐振在2.4G频段的电流分布情况。其中，图12谐振在2.42GHz，图13谐振在2.7GHz。如图12所示，馈电端口111激励的电流主要分布在第一枝节210和第二枝节220上，并形成槽天线共模（即电流在第一枝节210和第二枝节220上的方向相同），从而谐振在2.42GHz。如图13所示，通过第一辐射体100耦合至第一枝节210和第二枝节220上的电流，在第一枝节210和第二枝节220上形成槽天线差模（即电流在第一枝节210和第二枝节220上的方向相反），从而谐振在2.7GHz。可见该天线通过两个谐振覆盖2.4G频段。相比于通过一个谐振覆盖2.4G频段的方案来说，通过两个谐振覆盖2.4G频段，可以使得天线覆盖2.4G频段时电流更分散，从而有效降低了SAR值。

图14示出了天线谐振在5G频段的电流分布情况。其中，图14谐振在4.83GHz。如图14所示，第二辐射体200通过第一枝节210和第二枝节220将电流耦合至第三枝节510和第四枝节520上，形成线天线共模（即电流在第三枝节510和第四枝节520上的方向相反），因此，电流辐射的磁场反向抵消，从而有效降低了SAR值。

此外，由于第三枝节510和第四枝节520形成线天线差模，因此，为了使得磁场能够抵消地更多，第三枝节510和第四枝节520可以呈轴对称设置，换言之，第三枝节510和第四枝节520尽量选用相同的尺寸和形状，从而有利于降低SAR值。

图15示出了天线谐振在5G频段的电流分布情况。其中，图15谐振在5.8GHz。如图15所示，馈电端口111激励的电流主要分布在第一辐射体100上，并在第一辐射体100上出现了一个电流反向点（图中白色虚线示出），形成线天线共模（即该电流反向点两端的电流方向相反）。部分电流通过第一辐射体100耦合至第一枝节210和第二枝节220上，形成槽天线差模（即电流在第一枝节210和第二枝节220上的方向相反）。线天线共模和槽天线差模两种模式下，电流的方向均相反，因此，电流辐射的磁场反向抵消，从而有效降低了SAR值。

图16示出了天线谐振在6E频段的电流分布情况。其中，图16谐振在7.2GHz。如图16所示，馈电端口111激励的电流通过第一辐射体100耦合至第一枝节210上。由图可见，第一枝节210上出现了一个电流反向点（图中白色虚线示出），在此处两端的电流流向相反，这是高次模谐振的典型特征。由于电流反向点只有一个，因此第一枝节210工作于四分之三波长模式，从而第一枝节210也可以谐振在7.2GHz。

此外，从电流激励过程来说，由于图9所示的天线增加了第三枝节510和第四枝节520，第一枝节210和第二枝节220上的电流可以进一步耦合至最外侧的第三枝节510和第四枝节520上，从而使得电流更分散，进而降低了SAR值。应理解，图9所示的天线中，第一辐射体100和第二辐射体200在分散电流上的原理和图2所示的多频低SAR天线类似，此处不再赘述。

应理解，上述图9和图10均以多频低SAR天线同时包括第三枝节510和第四枝节520为例进行说明，在其他实施例中，该多频低SAR天线可以仅包括第三枝节510和第四枝节520中的一个，此处不再赘述。

为了说明图9所示的多频低SAR天线能够进一步降低SAR值，如表2所示，本申请提供了图1所示的IFA天线、图2和图9所示的多频低SAR天线的SAR值情况。

表2：IFA天线和多频低SAR天线的SAR值

由表2可以看出，谐振在2.4GHz、2.45GHz、2.50GHz时，无论是单位质量因为1克还是10克，图9中的多频低SAR天线的SAR值比图1中的IFA天线、以及图2中的多频低SAR天线的SAR值都低。谐振在5.10GHz、5.30GHz、5.50GHz、5.70GHz、5.90GHz时，无论单位质量是1克还是10克，三者中图9所示的多频低SAR天线的SAR值也最低。可见，图9所示的多频低SAR天线的SAR值在图2的基础上得到了进一步地降低。

为了更加精细地调整第一枝节210和第二枝节220之间的耦合量，上述图2、图9、以及图10所示的多频低SAR天线中，还可以在第二间隙420中设置第五枝节。下面以图2所示的多频低SAR天线为例进行详细说明，其他多频低SAR天线可以参照实施。

示例性地，图17为本申请实施例提供的多频低SAR天线的结构示意图四。通过在图2所示的多频低SAR天线的第二间隙420中设置第五枝节500，可以获得图17所示的多频低SAR天线。

如图17所示，该多频低SAR天线还可以包括第五枝节500。第五枝节500设置于图2所示的第二间隙420中。第五枝节500的第一端510与第一枝节210的第二端212之间保持第一子间隙422。第五枝节500的第二端520与第二枝节220的第二端222之间保持第二子间隙423。

其中，第一枝节210和第五枝节500之间的第一子间隙422可以产生耦合电容C1，第二枝节220和第五枝节500之间的第二子间隙423可以产生耦合电容C2。

图17所示的多频低SAR天线中，由于第五枝节500的存在，第一枝节210和第二枝节220之间的耦合电容C变成了耦合电容C1以及耦合电容C2的串联量，即C=C1*C2/(C1+C2)。而图2所示的多频低SAR天线中，第一枝节210和第二枝节220之间的耦合电容C是由第一枝节210和第二枝节220之间的第二间隙420形成的电容量。因此，图17所示的多频低SAR天线可以更加精细地调节第一枝节210和第二枝节220之间的耦合量。

此外，图17中的耦合电容C由耦合电容C1以及耦合电容C2串联形成，相较于图2所示的多频低SAR天线来说，耦合电容C变小了。耦合电容C变小，可以改变第一枝节210和第二枝节220之间耦合电流的相位，调谐第一枝节210和第二枝节220形成的槽天线差模、槽天线共模双模式的相容性，使得天线电流在第一枝节210和第二枝节220上的占比更加均衡，从而进一步降低天线SAR值。

应理解，在其他实施例中，第五枝节500的数量可以不止一个。第一枝节210和第二之间的耦合电容越大，其槽天线差模、槽天线共模双模式越不相容，两个模式产生的谐振位置越不能工作在相同频段，从而起不到降低SAR的作用。此外双模式不相容，会导致天线S11及辐射效率恶化。第一枝节210和第二之间的耦合电容越小，第一枝节210上的电流越不能耦合到第二枝节220上去，从而无法激励形成槽天线差模、槽天线共模双模式。基于此，第五枝节500的数量设置可以参考第一枝节210和第二枝节220对耦合电容C的需要设置。

上述各实施例中，均以天线覆盖WiFi频段为例进行了说明。应理解，上述图2至图17中任一种天线也可以覆盖移动蜂窝频段、5G新空口（5G New Radio，5G NR）频段。此外，上述各天线的实现形式可以是印制电路板（printed circuit board，PCB）、激光直接成型（laser direct structuring）、柔性电路板（flexible printed circuit，FPC）等，本实施例不作限制。

本申请还提供一种电子设备。该电子设备中可以设置有一个或多个上述如图2-图17中任一种所述的天线，以及其他用于配合天线进行信号传输的部件，如用于实现电子设备处理功能的主板和地板20。其中，主板上述多频低SAR天线的馈电端口111耦合，参考地300和地板20耦接。应理解，具体实施过程中，主板上的射频模块给多频低SAR天线的馈电端口111提供激励电信号。

作为一种具体的实现，上述电子设备可以为提供WiFi连接的路由器，也可以为支持WiFi通信的笔记本电脑、手机等终端产品。

以上，仅为本申请实施例的具体实施方式，但本申请实施例的保护范围并不局限于此，任何在本申请实施例揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请实施例的保护范围之内。因此，本申请实施例的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种多频低SAR天线，其特征在于，包括：

参考地；

第一辐射体，所述第一辐射体的第一端设置有馈电端口，所述第一辐射体的第二端电连接至所述参考地；

第二辐射体，所述第二辐射体包括第一枝节和第二枝节；

所述第一枝节和所述第二枝节包围在所述第一辐射体的外侧，并与所述第一辐射体之间具有第一间隙；且所述第一枝节的第一端和所述第二枝节的第一端电连接至所述参考地，所述第一枝节的第二端和所述第二枝节的第二端相对并具有第二间隙，所述第一辐射体和所述第二辐射体之间通过所述第一间隙和所述第二间隙耦合；

所述馈电端口偏离所述第二间隙的中心线。

2.如权利要求1所述的多频低SAR天线，其特征在于，所述第一枝节和所述第二枝节呈轴对称设置；

所述馈电端口偏离所述第一枝节和所述第二枝节的对称轴，所述对称轴和所述第二间隙的中心线重叠。

3.如权利要求1所述的多频低SAR天线，其特征在于，所述第一辐射体为轴对称的线天线。

4.如权利要求3所述的多频低SAR天线，其特征在于，所述第一辐射体为带有缝隙的环天线；

所述缝隙的一端为所述第一辐射体的第一端，所述缝隙的另一端为所述第一辐射体的第二端。

5.如权利要求1所述的多频低SAR天线，其特征在于，还包括第三枝节；

所述第三枝节位于所述第一枝节的外侧；

所述第三枝节的第一端悬浮，所述第三枝节的第二端与所述第一枝节耦合，所述第一枝节的外侧为远离所述第一辐射体的一侧。

6.如权利要求5所述的多频低SAR天线，其特征在于，所述第三枝节的第二端与所述第一枝节电连接。

7.如权利要求5所述的多频低SAR天线，其特征在于，所述第三枝节的第二端与所述第一枝节空间耦合。

8.如权利要求1至7任一项所述的多频低SAR天线，其特征在于，还包括第四枝节；

所述第四枝节位于所述第二枝节的外侧；

所述第四枝节的第一端悬浮，所述第四枝节的第二端与所述第二枝节耦合，所述第二枝节的外侧为远离所述第一辐射体的一侧。

9.如权利要求8所述的多频低SAR天线，其特征在于，所述第四枝节的第二端与所述第二枝节电连接。

10.如权利要求9所述的多频低SAR天线，其特征在于，所述第四枝节的第二端与所述第二枝节空间耦合。

11.如权利要求1所述的多频低SAR天线，其特征在于，还包括第五枝节；

所述第五枝节设置于所述第二间隙中；

所述第五枝节的第一端与所述第一枝节的第二端之间保持第一子间隙；所述第五枝节的第二端与所述第二枝节的第二端之间保持第二子间隙。

12.一种电子设备，其特征在于，包括主板、地板、以及如权利要求1至11任一项所述的多频低SAR天线；

所述主板与所述馈电端口耦接；所述参考地与所述地板耦接。

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