CN216903344U - 天线结构及电子设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种天线结构及电子设备。天线结构包括辐射体、第一馈端、第二馈端、第一匹配电路。第一馈端连接至辐射体。第一匹配电路电连接于辐射体和第二馈端之间。第一匹配电路包括开关电路和多组调谐支路。开关电路与第二馈端并联。开关电路包括多组相互并联的切换开关。每一切换开关与任一调谐支路串联，每一调谐支路接地。其中，任一调谐支路包括调谐电感，调谐电感的电感值大于或者等于0.5nH且小于或者等于1.0nH，以在多组切换开关均切换至断开状态时，使第二馈端引入的自谐振频率位于第一馈端的工作频段之外。如此，以减小第一馈端馈入或馈出的工作频率带来的损耗，从而提高第一馈端馈入的电流激励辐射体产生谐振的辐射效率。

Description

天线结构及电子设备

技术领域

本公开涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种天线结构及电子设备。

背景技术

在目前的一些双馈天线方案中，当任一馈端的匹配电路中引入开关电路调谐时，容易通过开关电路引入一些自谐振，在自谐振频率落入另一馈端的工作频段内时，会对另一馈端的工作频率造成较大的损耗，降低与另一馈端连接的辐射体的辐射效率。

实用新型内容

本公开提供一种天线结构及电子设备，以解决相关技术中的不足。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种天线结构，包括：

辐射体；

第一馈端，所述第一馈端连接至所述辐射体；

第二馈端；

第一匹配电路，电连接于所述辐射体和所述第二馈端之间，所述第一匹配电路包括开关电路和多个调谐支路，所述开关电路与所述第二馈端并联，所述开关电路包括多组相互并联的切换开关，每一切换开关与任一调谐支路串联，每一所述调谐支路接地；

其中，任一所述调谐支路包括调谐电感，所述调谐电感的电感值大于或者等于0.5nH且小于或者等于1.0nH，以在多组所述切换开关均切换至断开状态时，使所述第二馈端引入的自谐振频率位于所述第一馈端的工作频段之外。

可选的，所述开关电路还包括接地开关，所述接地开关的一端电连接于所述调谐电感和所述调谐电感对应的切换开关之间，所述接地开关的另一端接地；

其中，所述接地开关切换至导通状态且多组所述切换开关均切换至断开状态时，所述第二馈端引入的自谐振频率与所述第一馈端馈入的信号频段的最小差值大于预设阈值。

可选的，所述第一馈端与所述第二馈端之间的物理中心距大于或者等于4.5mm、且小于或者等于5.5mm。

可选的，还包括第二匹配电路，所述第二匹配电路连接于所述辐射体和所述第一馈端之间；

所述第一匹配电路包括第一主路，所述第一主路串联在所述第二馈端和所述辐射体之间；所述第二匹配电路包括第二主路，所述第二主路串联在所述第一馈端和所述辐射体之间；所述第一主路与所述第二主路之间的物理中心距大于或者等于4.5mm、且小于或者等于5.5mm。

可选的，所述第一主路包括第一谐振电路，所述第一谐振电路包括第一调谐元件和第二调谐元件，所述第一调谐元件与所述第二馈端串联，所述第二调谐元件与所述第二馈端并联，且所述第二调谐元件接地；

每一所述调谐支路包括的调谐元件与所述第二调谐元件为相同类型的调谐元件。

可选的，所述第一调谐元件包括第一电容；所述第二调谐元件包括第一电感。

可选的，所述第一谐振电路还包括与所述第一调谐元件串联的第二电容；所述开关电路的一端电连接于所述第一电容和所述第二电容之间，以与所述第一主路并联。

可选的，所述第一主路还包括第二谐振电路，所述第二谐振电路包括第三调谐元件和所述第四调谐元件，所述第三调谐元件与所述第二馈端串联，且所述第三调谐元件相对于所述第一调谐元件靠近所述第二馈端，所述第四调谐元件与所述第一馈端并联且接地。

可选的，所述第三调谐元件包括第二电感；所述第四调谐元件包括第三电容。

本公开实施例的第二方面，还提供一种电子设备，其中，包括如上述任一项实施例所述的天线结构。

基于本公开提供的技术方案，通过设置任一调谐支路的调谐电感的电感值大于或者等于0.5nH且小于或者等于1.0nH，以在多组切换开关均切换至断开状态时，使第二馈端引入的自谐振频率位于第一馈端的工作频段之外，以减小第一馈端馈入或馈出的工作频率带来的损耗，从而提高第一馈端馈入的电流激励辐射体产生谐振的辐射效率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

图1是相关技术中的一种天线结构的电路图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种天线结构的一种仿真曲线示意图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种天线结构的另一种仿真曲线示意图。

图4是根据一示例性实施例示出的一种天线结构的又一种仿真曲线示意图。

图5是根据一示例性实施例示出的一种天线结构的开关电路的内部电路图。

图6是根据一示例性实施例示出的一种天线结构的再一种仿真曲线示意图。

图7是根据一示例性实施例示出的一种天线结构的还一种仿真曲线示意图。

图8是根据一示例性实施例示出的一种天线结构的物理布局结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施方式进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施方式中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置的例子。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施方式的目的，而非旨在限制本公开。除非另作定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本公开说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

如图1所示，该图1是根据一示例性实施例示出的一种天线结构1的电路图。如图1所示，天线结构1包括辐射体2、第一馈端3、第二馈端4及第一匹配电路5。第一馈端3连接至辐射体2。举例地，该第一馈端3可以用于馈入或馈出N77频段(3.3GHz～4.2GHz)的信号；第二馈端4可以用于馈入或馈出LTE的中高频段信号。第一匹配电路5电连接于辐射体2和第二馈端4之间，通过该第一匹配电路5可以调节辐射体2的谐振频率。具体地，第一匹配电路5包括开关电路6和多组调谐支路7，开关电路6与第二馈端4并联。开关电路6包括多组相互并联的切换开关8，每一切换开关8与任一调谐支路7串联，每一调谐支路7接地。通过任一组或多组切换开关8切换至导通状态，使与其对应串联的任一组或多组调谐支路7接入第二馈端4和辐射体2之间，以此达到调谐中频段的谐振的目的。

然而，在上述天线结构1的电路图中，如图2所示，当开关电路6所包括的多个切换开关8均切换至断开状态时，由于开关电路6本身寄生参数的影响会引入自谐振。如图2所示获取辐射体在第二馈端4作用下的谐振仿真曲线图。参见曲线图所示，在开关电路6的多组切换开关8均切换至断开状态，且多个调谐支路7中的其中一个调谐支路7的调谐电感的电感值为2.7nH时，该调谐电感与自身寄生电容的作用会引入第②点(4.0992GHz)位置处的自谐振；在多组切换开关8均切换至断开状态，且多个调谐支路7中的另一个调谐支路7的调谐电感的电感值为5.6nH，该调谐电感与自身寄生电容的作用会引入第①点(2.8896GHz)位置处的自谐振。可见，若以本公开中而第一馈端3的工作频率在3.3GHz～4.2GHz之间为例，第二馈端4引入的两处自谐振频率均在第一馈端3的工作频段内。这样会使第一馈端3馈入或馈出的工作频率带来较大的损耗，从而降低第一馈端3馈入的电流激励辐射体产生谐振的辐射效率。

为了解决上述第二馈端4引入的自谐振频率的问题，相关技术中，通过将开关电路6包括的切换开关8均进行接地设置，当调整多组切换开关8均切换至断开状态，且使多组切换开关8均接地导通时，如图3所示，原图2中仿真曲线第①点处的自谐振消失，第②点点处的自谐振频率从4.0992GHz转移至3.8346GHz。可见，依旧会产生位于第一馈端3工作频段内的自谐振，影响第一馈端3的辐射效率。

基于此，申请人了解在多组切换开关8均切换至断开状态时，根据LC振荡频率公式

相关技术中自谐振频率f为4.0992GHz时，可以计算出开关电路6的等效电容C_OFF≈0.56pF。因此，为了将开关电路6的自谐振频率移出第一馈端3的频段范围，以第一馈端3馈入或者馈出N77频段为例，可以适当减小任一调谐支路7的调谐电感L的电感值，因此相应可以增加自谐振频率。举例地，可以通过调节任一调谐支路7包括的调谐电感L的电感值大于或者等于0.5nH且小于或者等于1.0nH，以在多组切换开关8均切换至断开状态时，如图4所示，由第二馈端4引入的自谐振频率4.0992GHz移至4.434807GHz。可见，通过上述调节调谐电感L的电感值和调整多组切换开关8的逻辑，使第二馈端4引入的自谐振频率提高，并位于第一馈端3的工作频段之外。在一些实施例中，调节调谐电感L的电感值优选为1.0nH。

进一步地，如图5所示，图5是根据一示例性实施例示出的一种天线结构1的开关电路6的内部电路图。开关电路6还包括接地开关9，接地开关9的一端电连接于电感值大于或者等于0.5nH且小于或者等于1.0nH的调谐电感L和调谐电感L对应的切换开关8之间，接地开关9的另一端接地。其中，接地开关9切换至导通状态且多组切换开关8均切换至断开状态时，第二馈端4引入的自谐振频率与第一馈端3馈入的信号频段的最小差值大于预设阈值。此实施例中，在上述调节任一调谐支路7包括的调谐电感L的电感值大于或者等于0.5nH且小于或者等于1.0nH的条件下，再将与调谐电感L连接的接地开关9切换至导通状态，使与该接地开关9连接的切换开关8接地，并且将多组切换开关8均切换至断开状态时，如图6所示，上述实施例中的自谐振频率4.434807GHz移至4.75904GHz，同时自谐振频率2.8896GHz移至2.9544GHz。

可见，通过设置与调谐电感L连接的切换开关8接地，使第二馈端4引入的自谐振频率也位于第一馈端3的工作频段之外。并且，距离第一馈端3的工作频段最近的自谐振频率大于预设阈值。比如在本公开提供的实施例中，距离第一馈端3的工作频段最近的自谐振频率大于350MHz。如此，在进一步调整的方案中，可以通过拉长自谐振频率和第一馈端3工作频段之间的距离，进一步降低第二馈端4引入的自谐振的的影响，更有利于减小第一馈端3馈入或馈出的工作频率带来的损耗，且更加提高第一馈端3馈入的电流激励辐射体产生N77频段的谐振效率。

进一步地，如图6所示，图6中曲线S1示出了多组切换开关8均切换至断开状态，调节任一调谐支路7包括的调谐电感L的电感值等于1.0nH时，且该任一调谐支路7与对应的切换开关8之间设置有接地开关9，该接地开关9导通时，第二馈端4馈入电流激励辐射体2产生的中高频段的仿真曲线图。图7中曲线S2示出了多组切换开关8均切换至断开状态，及多组切换开关8均接地，且调节任一调谐支路7包括的调谐电感L的电感值等于2.7nH时，第二馈端4馈入电流激励辐射体2产生的中高频段的仿真曲线图。可见，在辐射频率相同的条件下，曲线S1中对应的谐振效率高于曲线S2中对应的谐振效率。例如，如图7中所示，曲线S1中产生的谐振点①和曲线S2中产生的谐振点③的频率均为3.7GHz，而谐振点①的谐振效率为-4.343791dB，谐振点③的谐振效率为-5.757591dB。曲线S1中产生的谐振点②和曲线S2中产生的谐振点④的频率均为4.2GHz，而谐振点②的谐振效率为-7.585163dB，谐振点④的谐振效率为-9.47473dB。可见，通过进一步调整的方案，可以提高第一馈端3馈入的电流激励辐射体2产生N77频段的谐振效率为1.5dB～2dB。

图7示出了本公开的一种天线结构1的物理布局结构示意图。如图7所示，在一些实施例中，第一馈端3与第二馈端4之间的物理中心距大于或者等于4.5mm、且小于或者等于5.5mm。在天线结构1的物理布局结构中，在电路板上，沿第一馈端3和第二馈端4的排布方向，设置第一馈端3与第二馈端4的物理中心距离范围在4.5mm～5.5mm之间。如此，可以有效降低第一馈端3和第二馈端4之间的耦合影响。在一些优选的实施例中，第一馈端3与第二馈端之间的物理中心距为5mm。

进一步地，结合图1和图8所示，天线结构1还包括第二匹配电路10，第二匹配电路10连接于辐射体2和第一馈端3之间。通过第一馈端3馈入的电流信号，第二匹配电路10可以调谐辐射体2产生覆盖5G频段内N77频段的谐振。第一匹配电路5包括第一主路11，第一主路11串联在第二馈端4和辐射体2之间；第二匹配电路10包括第二主路12，第二主路12串联在第一馈端3和辐射体2之间。第一主路11与第二主路12之间的物理中心距大于或者等于4.5mm、且小于或者等于5.5mm。在电路板上，沿第一馈端3和第二馈端4的并排方向，设置第一主路11与第二主路12的物理中心距离范围在4.5mm～5.5mm之间。如此，可以更加有效降低第一馈端3和第二馈端4之间的耦合影响，使得由第二馈端4馈入的电流激励辐射体2辐射的中高频段与由第一馈端3馈入的电流激励辐射体2辐射的N77频段隔离。同时，电路板上的开关电路6设置于第一主路11的左侧(如图7所示)，并且接地开关9相较于对应连接的调谐电感L，更加靠近对应连接的切换开关8设置(如图3所示)，以及在电路板的厚度方向上，净空处理多组切换开关8的周边，使得物理布局结构本身带来的寄生电感参数降低。在一些优选的实施例中，第一馈端3与第二馈端4之间的物理中心距为5mm。其中，该第一馈端3和第二馈端4的并排方向可以为配置该天线结构1的电子设备长度方向或者宽度方向，或者也可以是相对于长度方向倾斜的其他方向。

在一些实施例中，第一主路11包括第一谐振电路13，第一谐振电路13包括第一调谐元件14和第二调谐元件15，第一调谐元件14与第二馈端4串联，第二调谐元件15与第二馈端4并联，且第二调谐元件15接地，每一调谐支路7包括的调谐电感L与第二调谐元件15为相同类型的调谐元件。任一组或者多组切换开关8切换至导通状态时，可以切换接入第二馈端4和辐射体2之间的调谐电感，通过该接入的调谐电感与第二调谐元件15之间的并联，可以改变接入第一主路11的电感值，从而达到调谐的目的，使得第二馈端4馈入的电流激励辐射体2产生覆盖LTE频段内多个中频段的谐振。

在一些实施例中，第一调谐元件14包括第一电容C1；第二调谐元件15包括第一电感L1。此实施例中，通过第一电感L1和第一电容C1对不同中频段的信号进行调谐，以提高辐射效率和性能，使通信效果好。

在一些实施例中，第一匹配电路5还包括与第一调谐元件14串联的第二电容C2；开关电路6的一端电连接于第一电容C1和第二电容C2之间，以与第一主路11并联。通过与开关电路6并联一个第二电容C2，且该第二电容C2与第一电容C1串联，可以提高开关电路6调谐LTE频段内多个中频段的谐振精度，有利于辐射体2辐射的效率和性能的提升。

在一些实施例中，第一主路11还包括第二谐振电路150，第二谐振电路150包括第三调谐元件16和第四调谐元件17，第三调谐元件16与第二馈端4串联，且第三调谐元件16相对于第一调谐元件14靠近第二馈端4，第四调谐元件17与第二馈端4并联且接地。相较于第二馈端4而言，在第一主路11中串联第三调谐元件16，以及并联第四调谐元件17，以达到调谐辐射体2产生覆盖LTE频段内多个高频段谐振的目的。

在一些实施例中，第三调谐元件包括第二电感L2；第四调谐元件包括第三电容C3。通过在第一主路11中串联第二电感L2，及并联第三电容C3，以实现多个LTE频段内多个高频段谐振的调谐。

在一些实施例中，第二匹配电路10包括第一滤波电路35，串联于辐射体2和第一馈端3之间，第一滤波电路35包括相互并联的第三电感L3和第四电容C4。通过第一滤波电路35可以对通过第二谐振电路150调谐而产生的高频段进行滤除。具体地，通过相互并联的第三电感L3和第四电容C4，可以等效为串联于第一馈端3的电容，以滤除第二馈端4馈入的高频信号的干扰，从而提高辐射体2辐射N77频段的辐射效率。

在一些实施例中，第二匹配电路10包括第二滤波电路36。第二滤波电路36包括第五调谐元件37和第六调谐元件38，第五调谐元件37与第一馈端3串联，第六调谐元件38与第一馈端3并联且接地。此实施例中，通过第二滤波电路36可以对通过第一谐振电路13调谐而产生的中频段进行滤除，以滤除第二馈端4馈入的中频信号的干扰。同时，该第二滤波电路36还用于调谐辐射体2产生覆盖5G频段内N77频段的谐振。

在一些实施例中，第五调谐元件37包括第五电容C5；第六调谐元件38包括第四电感L4。通过第五电容C5与第一馈端3串联，以及第四电感L4与第一馈端3并联，以滤除第一馈端3馈入的中频信号的干扰，从而提高辐射体2辐射N77频段的辐射效率。

在一些实施例中，第二匹配电路10还包括第六电容C6，该第六电容C6串联于辐射体2和第一滤波电路35之间，使辐射体2呈悬浮态，用于提高第一滤波电路35滤除高频信号的精度。

在一些实施例中，第二匹配电路10还包括相互并联的第七电容C7和第八电容C8，且该第七电容C7和第八电容C8连接在辐射体2的端部和地之间，用于阻隔电路中的超低频电流。

基于本公开的技术方案，本公开还提供一种电子设备，该电子设备可以包括上述任一项实施例中所述的天线结构1。具体地，该电子设备可以包括金属中框，可以通过在该金属中框上进行加工形成辐射体2。还在一些实施例中，该辐射体2也可以包括LDS天线，本公开对此并不对此进行限制。

以上所述仅是本公开的较佳实施方式而已，并非对本公开做任何形式上的限制，虽然本公开已以较佳实施方式揭露如上，然而并非用以限定本公开，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本公开技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施方式，但凡是未脱离本公开技术方案的内容，依据本公开的技术实质对以上实施方式所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本公开技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种天线结构，其特征在于，包括：

辐射体；

第一馈端，所述第一馈端连接至所述辐射体；

第二馈端；

第一匹配电路，电连接于所述辐射体和所述第二馈端之间，所述第一匹配电路包括开关电路和多组调谐支路，所述开关电路与所述第二馈端并联，所述开关电路包括多组相互并联的切换开关，每一切换开关与任一调谐支路串联，每一所述调谐支路接地；

其中，任一所述调谐支路包括调谐电感，所述调谐电感的电感值大于或者等于0.5nH且小于或者等于1.0nH，以在多组所述切换开关均切换至断开状态时，使所述第二馈端引入的自谐振频率位于所述第一馈端的工作频段之外。

2.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述开关电路还包括接地开关，所述接地开关的一端电连接于所述调谐电感和所述调谐电感对应的切换开关之间，所述接地开关的另一端接地；

其中，所述接地开关切换至导通状态且多组所述切换开关均切换至断开状态时，所述第二馈端引入的自谐振频率与所述第一馈端馈入的信号频段的最小差值大于预设阈值。

3.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述第一馈端与所述第二馈端之间的物理中心距大于或者等于4.5mm、且小于或者等于5.5mm。

4.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，还包括第二匹配电路，所述第二匹配电路连接于所述辐射体和所述第一馈端之间；

所述第一匹配电路包括第一主路，所述第一主路串联在所述第二馈端和所述辐射体之间；所述第二匹配电路包括第二主路，所述第二主路串联在所述第一馈端和所述辐射体之间；所述第一主路与所述第二主路之间的物理中心距大于或者等于4.5mm、且小于或者等于5.5mm。

5.根据权利要求4所述的天线结构，其特征在于，所述第一主路包括第一谐振电路，所述第一谐振电路包括第一调谐元件和第二调谐元件，所述第一调谐元件与所述第二馈端串联，所述第二调谐元件与所述第二馈端并联，且所述第二调谐元件接地；

每一所述调谐支路包括的调谐元件与所述第二调谐元件为相同类型的调谐元件。

6.根据权利要求5所述的天线结构，其特征在于，所述第一调谐元件包括第一电容；所述第二调谐元件包括第一电感。

7.根据权利要求6所述的天线结构，其特征在于，所述第一匹配电路还包括与所述第一调谐元件串联的第二电容；所述开关电路的一端电连接于所述第一电容和所述第二电容之间，以与所述第一主路并联。

8.根据权利要求5所述的天线结构，其特征在于，所述第一主路还包括第二谐振电路，所述第二谐振电路包括第三调谐元件和第四调谐元件，所述第三调谐元件与所述第二馈端串联，且所述第三调谐元件相对于所述第一调谐元件靠近所述第二馈端，所述第四调谐元件与所述第一馈端并联且接地。

9.根据权利要求8所述的天线结构，其特征在于，所述第三调谐元件包括第二电感；所述第四调谐元件包括第三电容。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如上述权利要求1-9任一项所述的天线结构。

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