CN217334390U - 天线装置和终端 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种天线装置和终端，该天线装置包括辐射体和开缝，所述开缝的中心在靠近所述辐射体的中间的位置，所述辐射体远离所述开缝的一端包括接地点，所述辐射体远离所述开缝的另一端包括馈电点，所述辐射体的中间为第一距离的中间，所述第一距离是所述辐射体的接地点与所述辐射体的馈电点之间的距离。通过这种方式，本申请能够为应对近地环境天线装置的辐射体难以辐射提供技术支持。

Description

天线装置和终端

技术领域

本申请涉及终端技术领域，尤其涉及一种天线装置和终端。

背景技术

金属框架天线装置如今常用于各种终端，具有较高的使用率。从外置天线装置到如今的边框天线装置，留给天线装置的空间逐渐减小，导致天线装置的辐射体距离接地平面越来越近。辐射体距离接地平面越近，电磁波越难以辐射出去。

为了应对近地环境天线装置的辐射体难以辐射这个难题，相关技术通过在辐射体的接地点或者馈电点进行LC匹配来使天线的S11在近地的情况下出现谐振。但是，这种方法出现的谐振，效率不高，辐射阻抗低，匹配器件数量增多，也会吸收更多的能量，匹配的过程中难以区分辐射阻抗和损耗阻抗，容易将损耗阻抗调至匹配，从而使天线装置无法工作。

实用新型内容

基于此，本申请实施例提供一种天线装置和终端，能够为应对近地环境天线装置的辐射体难以辐射提供技术支持。

第一方面，本申请提供一种天线装置，应用于终端，所述天线装置包括辐射体和开缝，所述开缝的中心在靠近所述辐射体的中间的位置，所述辐射体远离所述开缝的一端包括接地点，所述辐射体远离所述开缝的另一端包括馈电点，所述辐射体的中间为第一距离的中间，所述第一距离是所述辐射体的接地点与所述辐射体的馈电点之间的距离。

第二方面，本申请提供一种终端，所述终端包括如上所述的天线装置。

本申请实施例提供了一种天线装置和终端，所述天线装置包括辐射体和开缝，所述开缝的中心在靠近所述辐射体的中间的位置，所述辐射体远离所述开缝的一端包括接地点，所述辐射体远离所述开缝的另一端包括馈电点，所述辐射体的中间为第一距离的中间，所述第一距离是所述辐射体的接地点与所述辐射体的馈电点之间的距离。由于在靠近所述辐射体的中间的位置是电场强点，在电场强点处开缝可以稳固天线的电流分布，从而使近地带来的影响降低，使天线装置在近地环境下仍然有可能正常工作，从而为应对近地环境天线装置的辐射体难以辐射提供技术支持。

附图说明

图1是本申请终端一实施例的结构示意图；

图2是本申请天线装置一实施例的结构示意图；

图3是不具有开缝的天线装置的结构示意图；

图4是图2具有开缝的天线装置对应的S11的示意图；

图5是图2具有开缝的天线装置对应的方向图；

图6是图3不具有开缝的天线装置对应的S11的示意图；

图7是图3不具有开缝的天线装置对应的方向图；

图8是不具有开缝的天线装置(其辐射体距离接地平面6mm)对应的电流分布的示意图；

图9是不具有开缝的天线装置(其辐射体距离接地平面6mm)对应的S11的示意图；

图10是具有开缝的天线装置(其辐射体距离接地平面2mm)对应的电流分布的示意图；

图11是具有开缝的天线装置(其辐射体距离接地平面2mm)对应的S11的示意图；

图12是具有开缝的天线装置(其辐射体距离接地平面6mm)对应的S11的示意图；

图13是辐射体距离接地平面0.5mm、开缝长度0.5mm的天线装置对应的方向图；

图14是辐射体距离接地平面0.5mm、开缝长度0.5mm的天线装置对应的S11的示意图。

主要元件及符号说明：

100、终端；1、天线装置；10、辐射体；11、开缝；20、接地平面；2、外壳；3、电路板；4、显示屏。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

参见图1，图1是本申请终端一实施例的结构示意图。本申请实施例的终端可以是具备通信和存储功能的终端，包括但不限于：手机、平板电脑、电子阅读器，等等。

所述终端100包括天线装置1。所述终端100还包括外壳2、收容在外壳2内的电路板3和设置在外壳2上的显示屏4。天线装置1的大部分线路和部件设置在电路板3上，外壳2包括多个金属边框(图未示)。其中的金属边框可以作为天线装置1的辐射体，以辐射信号。

参见图2，图2是本申请天线装置一实施例的结构示意图，所述天线装置包括辐射体和开缝11，所述开缝11的中心在靠近所述辐射体的中间的位置，所述辐射体10远离所述开缝11的一端包括接地点A，该接地点A用于连接接地平面20，所述辐射体10远离所述开缝11的另一端包括馈电点B，该馈电点B用于连接供电电源，所述辐射体的中间为第一距离的中间，所述第一距离是所述辐射体的接地点与所述辐射体的馈电点之间的距离。

参见图3，相关技术中天线装置的辐射体10为一个整体，辐射体10的一端包括接地点A，该接地点A用于连接接地平面20，整体辐射体10的另一端包括馈电点B，该馈电点B用于连接供电电源。

结合参见图2和图3，本申请实施例相当于在相关技术的天线装置的辐射体10上靠近整体辐射体10中间的位置设置开缝11，开缝11的中心的位置大概位于辐射体10的中间的位置，开缝11的中心的位置可以在辐射体10的中间的左右有偏差，在左右的偏差范围可以相同也可以不相同。

本实施例中，辐射体的中间为第一距离的中间，第一距离可以是指所述辐射体10的接地点A与所述辐射体10的馈电点B之间的距离(AB)，即第一距离(AB)等于开缝后的辐射体的长度以及开缝11的长度之和。开缝11的中心在靠近第一距离的中间的位置，开缝11的中心的位置可以在第一距离的中间的左右有偏差，在左右的偏差范围可以相同也可以不相同。

在一实施例中，所述开缝11的中心在第一距离的中间的位置。

在一实施例中，所述辐射体包括金属框辐射体。

本申请实施例是在相关技术的天线装置的辐射体的电场强点(即电压波腹点，电压振幅具有最大值的点)进行了开缝处理。参见图8，根据图8的相关技术的天线装置的辐射体的电流分布以及驻波天线的形式，可以得出在辐射体的中间区域为电场强点，在此处开缝，不会造成天线装置辐射体的电流分布出现变化。

本申请实施例通过在靠近辐射体的中间的位置设置开缝，靠近辐射体的中间的位置是电场强点，该开缝不会造成天线装置辐射体的电流分布出现变化，可以稳固天线的电流分布，从而使近地带来的影响降低，使天线装置在近地环境下仍然有可能正常工作，从而能够为后续应对近地环境天线装置的辐射体难以辐射提供技术支持。

在一实施例中，所述辐射体10的接地点A与所述辐射体10的馈电点B之间的第一距离等于0.5倍的自由空间波长，即对二分之一自由空间波长谐振的天线装置来说，以其辐射体一端点为(0，0)点，辐射体沿着x轴放置，其电流分布可近似为：

λ为自由空间波长，A为幅度，w为谐振频率角速度。

在一实施例中，所述开缝的中心在0.22倍的自由空间波长与0.28倍的由空间波长之间，例如：开缝的中心在0.22λ、0.25λ、0.28λ等等。

所述辐射体到接地平面的距离高度为第一高度。

在一实施例中，所述第一高度大于或等于0.025倍的自由空间波长，开缝的长度大于或等于0.008倍的自由空间波长，且小于0.1倍的自由空间波长。例如：开缝的长度为0.008λ、0.02λ、0.06λ、0.09λ等等。第一高度大于或等于0.025倍的自由空间波长，可以认为是正常环境，在该正常环境下，当开缝的长度大于0.1λ时，辐射体的辐射能力会快速下降，因此开缝的长度控制在0.008λ到小于0.1λ之间较为合适。

在一实施例中，所述开缝的长度大于或等于0.02倍的自由空间波长。当开缝的长度大于或等于0.02λ时，近地环境辐射能力会下降，正常环境的带宽会逐渐增加。

以辐射体一端点为原点(0，0)，辐射体沿着x轴放置，开缝的中心的位置在0.22λ到0.28λ之间；当开缝的长度大于或等于0.02λ时，近地环境辐射能力会下降，正常环境的带宽会逐渐增加。由于这个长度范围电流非常小，并不会太多的影响它的电流分布，反而可以更进一步加强它的电场分布，如图10所示。一般来说，天线装置的辐射体的电场强点在辐射体中心0.25λ处，而驻波天线的开路点一般为电场强点，通过增加开缝这个边界条件来加固了驻波分布，从而缓解接地平面靠近带来的负面影响，开缝的中心的位置越靠近0.25λ效果越好。

当开缝的长度增大或减小，电场强点发生变化的同时，电流分布也会变化，从而导致谐振频率改变。

相比一般不具有开缝的天线装置，本申请实施例的具有开缝的天线装置在正常净空环境中工作时，具有更大的带宽。以开缝的长度等于辐射体距离接地平面的第一高度为例，第一高度在0.1λ的高度内时，辐射体距离接地平面越高，带宽越大，仿真对比如图9、图12所示。

在一实施例中，所述第一高度大于或等于0.004倍的自由空间波长，且小于0.02倍的自由空间波长，所述开缝的长度大于或等于第一长度，且小于或等于第二长度，所述第一长度等于所述第一高度与第一波动范围之差，所述第二长度等于所述第一高度与第二波动范围之和。第一高度大于或等于0.004倍的自由空间波长，且小于0.02倍的自由空间波长，可以认为是近地环境，在近地环境下，开缝的长度以第一高度作为初始长度，根据实际情况在初始长度的基础上进行调节。

在一实施例中，所述第一波动范围和所述第二波动范围相同或不相同。对于不同环境下的天线装置，开缝的长度可以将辐射体距离接地平面的高度(即第一高度)作为开缝的初始长度，在这个初始长度的基础上可以根据需求在初始长度的左右的偏差范围内(即第一波动范围、第二波动范围)微调即可。

开缝在上述长度范围变化时，主要影响谐振频率和带宽，开缝的初始长度等于辐射体到接地平面的高度时，在初始长度的基础上增大开缝的长度会提升谐振频率，减小开缝的长度会降低谐振频率，同时也会降低带宽。

本申请实施例通过控制开缝的中心的位置以及开缝的长度，使具有开缝的天线装置能够应对近地环境辐射体难以辐射这个难题，且不用通过器件匹配，能够降低成本。

下面使用2.4GHz附近谐振来进行仿真对比说明，对具有开缝的天线装置和不具有开缝的天线装置这两种天线结构的区别进行说明。

图2是具有开缝的天线装置，图3是不具有开缝的天线装置，在图2和图3中辐射体与接地平面之间的距离均为1毫米，图4和图5分别是图2具有开缝的天线装置对应的S11的示意图和方向图，图6和图7是图3不具有开缝的天线装置对应的S11的示意图和方向图。从图4、图5与图6、图7的对比可得知，当辐射体距离接地平面1毫米(mm)的情况下，辐射体的中心具有开缝的天线装置仍然可以正常工作：谐振频率为2.37GHz，对应的S11为-9.6990dB，最大增益为2.0041dB，具有-0.25dB的辐射效率(增益＝天线方向性系数与辐射效率的乘积)。传统的不具有开缝的天线装置已经无法正常工作：谐振频率为2.55GHz，对应的S11为-1.72dB，最大增益为-1.6172dB。

再看一般情况，当辐射体距离接地平面6mm时，一般的不具有开缝的天线装置可正常工作，而具有开缝的天线装置达到同样的水平，辐射体距离接地平面只需要2mm。如图8至图11，图8、图9分别为不具有开缝的天线装置(其辐射体距离接地平面6mm)对应的电流分布的示意图和S11的示意图，图10、图11分别为具有开缝的天线装置(其辐射体距离接地平面2mm)对应的电流分布的示意图和S11的示意图。从图8、图9与图10、图11的对比可知：辐射体距离接地平面6mm、不具有开缝的天线装置在辐射体的中间区域为电场强点，其谐振频率为2.44GHz，对应的S11为-15.7867dB；辐射体距离接地平面2mm、具有开缝的天线装置在辐射体的中间区域为电场强点，在此处开缝，不会造成天线装置辐射体的电流分布出现变化，其谐振频率为2.29GHz，对应的S11为-17.2758dB。在达到同样的水平的情况下，与不具有开缝的天线装置相比，具有开缝的天线装置的辐射体距离接地平面更近，如此能够使终端的尺寸更小，能够满足终端留给天线装置的空间逐渐减小的要求，且不需要匹配器件，能够节省成本，也能够避免匹配器件导致的诸多缺陷。

当辐射体距离接地平面的距离比较富裕时，具有开缝的天线装置相比一般不具有开缝的天线装置也具有宽带(天线能够发射或者接收的工作频率范围)的优势。如图9所示，一般不具有开缝的天线装置，辐射体距离接地平面6mm，其谐振频率在2.4GHz附近，带宽约为8％。如图12所示，具有开缝的天线装置，辐射体距离接地平面6mm，其谐振频率在2.4GHz和1.74GHz附近，带宽约为36.4％。

具有开缝的天线装置最低可以在辐射体距离接地平面0.5mm处谐振，如图13和图14所示，图13和图14分别是辐射体距离接地平面0.5mm、开缝长度0.5mm的天线装置对应的方向图和S11的示意图，其谐振频率在2.49GHz附近，对应的S11为-8.7791dB，增益为-0.2382dB,此时由于辐射体距离接地平面太近，辐射效率会变差，辐射效率约为-2.6dB。

应当理解，在本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。

以上参照附图说明了本申请的优选实施例，并非因此局限本申请的权利范围。本领域技术人员不脱离本申请的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本申请的权利范围之内。

Claims (7)

1.一种天线装置，其特征在于，应用于终端，所述天线装置包括辐射体和开缝，所述开缝的中心在靠近所述辐射体的中间的位置，所述辐射体远离所述开缝的一端包括接地点，所述辐射体远离所述开缝的另一端包括馈电点，所述辐射体的中间为第一距离的中间，所述第一距离是所述辐射体的接地点与所述辐射体的馈电点之间的距离。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述第一距离等于0.5倍的自由空间波长。

3.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述开缝的中心在0.22倍的自由空间波长与0.28倍的自由空间波长之间。

4.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，第一高度大于或等于0.025倍的自由空间波长，所述开缝的长度大于或等于0.008倍的自由空间波长，且小于0.1倍的自由空间波长，所述第一高度是所述辐射体到接地平面的距离。

5.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，第一高度大于或等于0.004倍的自由空间波长，且小于0.02倍的自由空间波长，所述开缝的长度大于或等于第一长度，且小于或等于第二长度，所述第一长度等于所述第一高度与第一波动范围之差，所述第二长度等于所述第一高度与第二波动范围之和，所述第一高度是所述辐射体到接地平面的距离。

6.根据权利要求5所述的天线装置，其特征在于，所述第一波动范围和所述第二波动范围相同或不相同。

7.一种终端，其特征在于，所述终端包括如权利要求1-6任一项所述的天线装置。

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