CN218586358U - 一种终端设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及天线领域，提供了一种终端设备，在第一天线和第二天线形成有缝隙的结构中，设置有用于分流的电容，电容位于馈电点的任一侧，并且，在馈电点馈电时，信号在电容和馈电点之间的传输长度大于或等于0.04个波长且小于或等于0.16个波长。这样，可以使得电容位于电流流通的区域，能够起到分流的作用，以改变馈电点的电流相位，从而，提高阻抗匹配时的带宽，提高总效率，总体提高天线性能。

Description

一种终端设备

技术领域

本申请涉及天线领域，更具体地，涉及安装有天线的终端设备。

背景技术

手机、平板电脑等终端设备的功能越来越强大，终端设备需要多根天线与外界进行通信以支持各种功能。但是在终端设备轻薄化的设计趋势下，为众多天线的设计带来很大的难度，天线的净空间收到很大限制，如何能在有限的净空间中设计所需的多根天线，是终端设备设计中的设计难点之一。

无线保真(wireless-fidelity，WiFi)通信作为一种无线局域网(wireless localarea networks，WLAN)技术，已经广泛应用于终端设备中。目前的终端设备中一般采用金属边框开缝的方式进行天线的设计，其中，WiFi5GHz天线和全球定位系统(globalpositioning system，GPS)设计为二合一的一体化天线，旁边设置有一个N78天线，能够较好地覆盖GPS频段的1.575GHz、WiFi频段的3.3GHz-3.8GHz的频段以及5.1GHz-5.8GHz的频段。但是，上述结构在WiFi频段的5.1GHz-5.8GHz的频段的阻抗带宽较窄，5.1GHz附近和5.8GHz附近的总效率较低(即，边带的总效率较低)，降低了天线的性能。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种终端设备，在第一天线和第二天线形成有缝隙的结构中，电容位于第一天线的馈电点的任一侧，且信号在电容和馈电点之间的传输长度大于或等于0.04个波长且小于或等于0.16个波长，以将电流分流，通过电容的充电效应，达到改变天线的馈电点的电流相位的目的，从而，以提高阻抗匹配时的带宽，提高总效率。

本申请实施例提供的终端设备包括：电路板；第一天线和第二天线，所述第一天线和所述第二天线之间形成有缝隙，所述第一天线包括馈电点，所述馈电点位于所述缝隙的一侧；电容，设置于所述电路板上，所述电容位于所述馈电点的第一侧或第二侧，并且，在所述馈电点馈电时，信号在所述电容和所述馈电点之间的传输长度大于或等于0.04个波长且小于或等于0.16个所述波长，所述波长是所述第一天线的工作频段的中心频率对应的波长，所述馈电点的第一侧远离所述缝隙，所述馈电点的第二侧靠近所述缝隙。

本申请实施例提供的终端设备，在第一天线和第二天线形成有缝隙的结构中，设置有用于分流的电容，电容位于馈电点的任一侧，并且，在馈电点馈电时，信号在电容和馈电点之间的传输长度大于或等于0.04个波长且小于或等于0.16个波长。这样，可以使得电容位于电流流通的区域，能够起到分流的作用，相当于为电流提供了另一条通路，由于电容的充电效应，可以使得电容两端的电压相位与电流相位存在差异(例如，电压相位与电流相位相差90度)，进而能够改变馈电点的电流相位，以提高阻抗带宽，提高总效率，总体提高天线性能。

可选地，所述第一天线的端部和所述第二天线的端部之间形成有所述缝隙，其中，所述电容位于所述馈电点的第二侧和所述第二天线的端部之间的区域。

本申请实施例提供的终端设备，由于电流在缝隙附近的强度较大，因此，将电容设置于馈电点的第二侧和第二天线的端部之间的区域，能够进一步较好的起到分流作用，可以使得电容两端的电压相位与电流相位存在更大的差异，进而较好地改变馈电点的电流相位，以较好地提高阻抗带宽，提高总效率，总体提高天线性能。

可选地，所述电容位于所述馈电点的第二侧和所述第一天线的端部之间的区域。

本申请实施例提供的终端设备，电流在馈电点的第二侧和第一天线的端部之间的区域的强度最大，将电容设置于此处，能更好地改变馈电点的电流相位，以更好地提高阻抗带宽，提高总效率，总体提高天线性能。

可选地，所述电容的电容值大于或等于0.1皮法且小于或等于0.5皮法。

本申请实施例提供的终端设备，第一天线的工作频段包括无线保真WiFi频段的5.15GHz-7.125GHz的频段，该频段大部分属于高频，而电容具有通高频阻低频的作用，因此，电流基本都能通过电容以达到分流的效果，使得第一天线在该频段能够具有较好的性能。但是，由于终端设备的其他天线的工作频段很可能位于低频，将电容的电容值设计的小一些，能够较好地阻止低频信号通过电容以避免对低频信号的影响，提高终端设备的整体性能。

可选地，所述终端设备包括边框，第一天线和所述第二天线设置于所述边框上。

可选地，所述第一天线的工作频段包括无线保真WiFi频段的5.15GHz-7.125GHz的频段。

可选地，所述第二天线的工作频段包括5G频段中的N78频段。

可选地，所述终端设备为手机。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的终端设备的示意性结构图。

图2是本申请实施例提供的终端设备的局部区域的示意图。

图3是本申请实施例提供的终端设备的局部区域的另一示意图。

图4是现有技术的终端设备中第一天线的各个参数的性能曲线图。

图5是现有技术的终端设备中第一天线未进行阻抗匹配的smith圆图。

图6是现有技术的终端设备的第一天线附近的局部区域的电流分布的示意图。

图7是本申请实施例提供的终端设备第一天线附近的局部区域的电流分布的示意图。

图8是本申请实施例提供的终端设备中第一天线未进行阻抗匹配的smith圆图。

图9是本申请实施例提供的终端设备中第一天线进行阻抗匹配后的smith圆图。

图10是本申请实施例提供的终端设备中第一天线的各个参数的性能曲线图。

附图标记

10、边框；11、第一天线；111、馈电点；12、第二天线；13、缝隙；11a、第一天线的端部；12b、第二天线的端部；

21、馈电单元；22、电容；23、前置摄像头；24、听筒；25、侧键；26、电池；27、扬声器；28、USB接口；29、射频模块；

30、电路板。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。

本申请实施例的电子设备可以是各种能够通过天线进行通信的设备。例如，该电子设备可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、智能手环、智能手表、智能头盔、智能眼镜等，本申请实施例对此并不限定。

天线用于发射和接收电磁波信号，终端设备的每个天线可用于覆盖单个或多个通信频带。不同的天线还可以复用，以提高天线的利用率。例如：可以将天线复用为无线局域网的分集天线。在另外一些实施例中，天线可以和调谐开关结合使用。

针对现有技术的终端设备的天线在WiFi频段的5.1GHz-5.8GHz的频段的阻抗匹配的带宽较窄以及边带总效率较低的问题，本申请实施例提出，在电流流通的路径上设置电容，以将电流分流，通过电容的充电效应，达到改变天线的馈电点的电流相位的目的，从而，降低天线的S11，以提高阻抗匹配时的带宽，提高总效率。

应理解，虽然本申请实施例是针对特定频段(例如，WiFi频段的5.1GHz-5.8GHz的频段)的天线提出的改进方案，但本申请实施例可以应用于各个频段的天线，本申请实施例不做任何限定，不应对本申请实施例构成限定。

图1是本申请实施例提供的终端设备的示意图，在此以终端设备为手机进行说明。

参考图1，终端设备包括边框10，边框10围合的区域内安装有各个器件。边框10可以分为上边框、下边框、左边框、右边框，这些边框相互连接，在连接处可以形成一定的弧度或倒角。示例性地，边框10可以是为金属边框，比如铜、镁合金、不锈钢等金属，也可以是塑胶边框、玻璃边框、陶瓷边框等，也可以是金属与塑料结合的边框。边框10的一侧安装有侧键25。

边框10围合的区域内安装有各个器件，示例性地，器件可以包括前置摄像头23、听筒24、电池26、扬声器27、USB接口28、射频模块29、后置摄像头、电阻、处理器、摄像头、闪光灯、麦克风、处理器等器件，此处不做任何限定。

其中，射频模块29主要包括：收发器，功率放大器，天线开关模块，前端模块，双工器，滤波器及合成器等。射频模块29可以由天线接收电磁波，并对接收的电磁波进行滤波，放大等处理，传送至调制解调处理器进行解调。射频模块29还可以对经调制解调处理器调制后的信号放大，经天线转为电磁波辐射出去。在一些实施例中，射频模块29的至少部分功能模块可以被设置于处理器中。在一些实施例中，射频模块29的至少部分功能模块可以与处理器的至少部分模块被设置在同一个器件中。

图2是本申请实施例提供的终端设备的局部区域的示意图。图3是本申请实施例提供的终端设备的局部区域的另一示意图。

参考图1和图2，终端设备包括第一天线11、第二天线12、电路板30(如图2所示)和电容22。示例性地，第一天线11和第二天线12设置在边框10上，或者，第一天线11、第二天线12和边框10一体成型。电路板30设置于边框10围合的区域。

第一天线11和第二天线12之间具有缝隙13，示例性地，缝隙13的大小的范围是0.8毫米(mm)-1.5mm。

第一天线11包括馈电点111，馈电点111位于缝隙13的一侧。在馈电点111处电连接有馈电单元21(如图1所示)，也就是说，馈电单元21的一端在馈电点111处与第一天线11电连接。此外，馈电单元21的另一端通过馈线与射频模块29电连接，射频模块29与电路板30电连接，使得馈电单元21的另一端接地。

在第一天线11、第二天线12和缝隙13形成的结构中，由于缝隙13的存在，在馈电点111馈电时，电流流通的区域大部分集中在如图2所示的区域A中。

电容22设置于电路板30(如图2所示)上，电容22的一端与馈电单元21电连接，另一端接地。电容22位于电流流通的区域(例如，图2所示的区域A)。

示例性地，电容22位于馈电点111的第一侧(如图3所示的馈电点11的左侧)或第二侧(如图2所示的馈电点111的右侧)，馈电点111的第一侧远离缝隙13，馈电点111的第二侧靠近缝隙13，并且，在馈电点111馈电时，信号在电容22和馈电点111的传输长度大于或等于0.04个波长且小于或等于0.16个波长，该波长是第一天线11的工作频段的中心频率对应的波长。

也就是说，上述电容22位于馈电点111任一侧以及电容22与馈电点111之间信号的传输长度的具体描述，能够表示电容22设置于在馈电点111馈电时电流流通的区域。

应理解，信号的传输长度表示的是信号在传输路径的长度，信号的传输路径是信号在电容22和馈电点111之间的传输路径。例如，信号在电容22和馈电点111的传输路径如图2的单向箭头所示，传输长度是长度L1和长度L2的和。

在一示例中，第一天线11的工作频段包括WiFi频段的5.15GHz-7.125GHz的频段。WiFi频段的5.15GHz-7.125GHz的频段可以是WiFi6e以及WiFi7的频段。也就是说，在WiFi频段的5.15GHz-7.125GHz的频段，天线的S11较小，能够保持较好的性能。

在该示例中，中心频率为5.15GHz-7.125GHz的中心频率，即6.13GHz，对应地，6.13GHz对应波长为48mm，得到的信号在电容22和馈电点111的传输长度大于或等于2mm且小于或等于8mm。示例性地，该传输长度可以大于或等于2.8mm且小于或等于6mm。例如，该传输长度可以是5mm、5.6mm、6mm等。

在另一示例中，第一天线11的工作频段包括WiFi频段的5.15GHz-5.85GHz的频段。WiFi频段的5.15GHz-5.85GHz的频段是WiFi5的频段。也就是说，在WiFi频段的5.15GHz-5.85GHz的频段，天线的S11较小，能够保持较好的性能。

在该示例中，中心频率为5.15GHz-5.85GHz的中心频率，即5.5GHz，对应地，5.5GHz对应的波长为50mm，得到的信号在电容22和馈电点111的传输长度大于或等于2mm且小于或等于6mm。

在一示例中，第二天线12的工作频段包括5G频段中的N78(3.4GHz-3.5GHz)频段。

本申请实施例提供的终端设备，在第一天线11和第二天线12形成有缝隙13的结构中，设置有用于分流的电容22，电容22位于馈电点111的任一侧，并且，在馈电点111馈电时，信号在电容22和馈电点111之间的传输长度大于或等于0.04个波长且小于或等于0.16个波长。这样，可以使得电容22位于电流流通的区域，能够起到分流的作用，相当于为电流提供了另一条通路，由于电容22的充电效应，可以使得电容22两端的电压相位与电流相位存在差异(例如，电压相位与电流相位相差90度)，进而能够改变馈电点111的电流相位，从而，以提高阻抗匹配时的带宽，提高总效率，总体提高天线性能。

在电容22位于馈电点111的第二侧实施例中，在一些实施例中，参考图2，第一天线11的端部11a和第二天线12的端部12b之间形成有缝隙13，其中，电容22位于馈电点111的第二侧和第二天线12的端部12a之间的区域。

由于电流在缝隙13附近的强度较大，因此，将电容22设置于馈电点111的第二侧和第二天线12的端部12a之间的区域，能够进一步较好的起到分流作用，可以使得电容22两端的电压相位与电流相位存在更大的差异，进而较好地改变馈电点111的电流相位，以较好地减少S11，从而较好地提高阻抗匹配时的带宽，提高总效率，总体提高天线性能。

示例性地，电容22位于馈电点111的第二侧和第一天线11的端部11a之间的区域。

可以理解，电流在馈电点111的第二侧和第一天线11的端部11a之间的区域的强度最大，将电容22设置于此处，能更好地改变馈电点111的电流相位，以更好地减少S11，从而更好地提高阻抗匹配时的带宽，提高总效率，总体提高天线性能。

考虑到终端设备的空间有限，第一天线11的工作频段还可以包括其他频段，本申请实施例不做任何限定。示例性地，第一天线的工作频段还包括GPS频段，例如，GPS频段的L1(1.575GHz)频段。

如前所述，第一天线11的工作频段包括无线保真WiFi频段的5.15GHz-7.125GHz的频段，该频段大部分属于高频，而电容22具有通高频阻低频的作用，因此，电流基本都能通过电容22以达到分流的效果，使得第一天线11在该频段能够具有较好的性能。但是，由于终端设备的其他天线的工作频段很可能位于低频，我们不希望电容22影响低频信号，因此，为了较好地阻止低频信号通过电容22以避免对低频信号的影响，可以选择较小数值的电容值。

在一些实施例中，电容22的电容值大于或等于0.1皮法(pf)或小于或等于0.5pf。

示例性地，电容22的电容值大于或等于0.2pf且小于或等于0.4pf。例如，电容22的电容值可以是0.2pf、0.3pf、0.4pf等。

以下，结合现有技术，对本申请实施例的终端设备的天线性能做详细分析。

图4是现有技术的终端设备中第一天线的各个参数的性能曲线图。图5是现有技术的终端设备中第一天线未进行阻抗匹配的smith圆图。其中，图4和图5所示的第一天线的工作频段包括WiFi频段的5.1GHz-5.8GHz的频段。

参考图4，在5.1GHz-5.8GHz的频段中，第一天线的输入回波损耗S11在5.1GHz附近以及5.8GHz附近的数值较大，总效率快速降低，与带内的最高效率(图中A点所示)差距较大，阻抗匹配时，5.1GHz附近以及5.8GHz附近的性能差，导致性能较好以能够使用的带宽较窄，无法利用5.1GHz附近以及5.8GHz附近的频段。

结合图5，未进行阻抗匹配时，第一天线11在5.1GHz-5.8GHz的阻抗线较长，进行阻抗匹配时，调整阻抗线接近50ohm，会进一步拉大该频段的阻抗线的长度，造成无法兼顾边带阻抗。

图6是现有技术的终端设备的第一天线附近的局部区域的电流分布的示意图。图7是本申请实施例提供的终端设备第一天线附近的局部区域的电流分布的示意图。图8是本申请实施例提供的终端设备中第一天线未进行阻抗匹配的smith圆图。图9是本申请实施例提供的终端设备中第一天线进行阻抗匹配后的smith圆图。图10是本申请实施例提供的终端设备中第一天线的各个参数的性能曲线图。

应理解，图6和图7表示的是同一频率下增加电容22前和增加电容22后的电流分布，以该同一频率为6.6GHz为例进行说明。

在图6中，馈电点111处的电流(加粗的电流)的方向向下，电流大概在位置①处产生分流。在图7中，由于设置了电容22，电流大概在位置②处产生分流，使得在馈电点111处的电流(加粗的电流)的方向向上，与图6的方向正好相反，表示馈电点111处的电流相位发生了变化，图7所示的电流相位发生了180度的改变。

进一部分析：天线的输入阻抗的计算公式为，

为电压相位，

为电流相位，Z为输入阻抗，U为电压，I为电流。在馈电点111馈电时，

取决于输入电压，输入电压与馈电点111处的馈电单元21有关，不会发生变化，所以，当馈电点111的电流相位

发生变化时，电压相位

和电流相位

的相位差

会发生变化。当馈电点111处的相位差发生变化时，阻抗线才会发生变化，阻抗线发生“曲卷”，阻抗线整体缩小，能够调整S11以调整阻抗匹配时的带宽和总效率。

参考图8，相比于图5所示的未设置有电容22的结构，图8中设置有电容22的结构的阻抗线发生“曲卷”，阻抗线整体缩小。

当电压相位

和电流相位

的相位差

时，U领先于I，阻抗呈感性。

当电压相位

和电流相位

的相位差

时，U落后于I，阻抗呈容性。

图8的上半圆是感性区，下半圆是容性区，5.15GHz-7.125GHz的频段的阻抗处于感性区。

当电压相位

趋近于电流相位

时，阻抗线从感性区方向朝容性区方向变化，即

感性区→容性区。

当电压相位

远离电流相位

时，阻抗线从容性方向朝感性区方向变化，即，

感性区←容性区。

通过对第一天线11的馈电点111进行阻抗匹配，将5.15GHz-7.125GHz的频段的阻抗线匹配到50欧姆(ohm)(圆心处)附近，形成的阻抗线如图9所示，可以看出，在5.1GHz-7.2GHz的频段中，图9所示的阻抗线与圆心处50欧姆之间的距离变小。

相应地，在图10中，可以看出，第一天线11在5.15GHz-7.125GHz的频段的S11都减小，基本都小于-6dB，使得阻抗匹配的带宽变大，能够覆盖5.15GHz-7.125GHz的频段，而且，总效率基本大于-4dB，得到了明显提升。

将图10与图5对比，可以明显看出，相比于现有技术，本申请实施例的第一天线11不仅能够覆盖5.1GHz-5.8GHz的频段，而且，能够覆盖5.15GHz-7.125GHz的频段，阻抗匹配的带宽明显增加，总效率也明显提高。

应理解，在本申请实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定连接”“接触”等术语应做广义理解。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述各种术语在本申请实施例中的具体含义。

示例性地，针对“连接”，可以是固定连接、转动连接、柔性连接、滑动连接、一体成型、电连接、接触式连接等各种连接方式；可以是直接相连，或，可以是通过中间媒介间接相连，或，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。

示例性地，针对“固定连接”，可以是一个元件可以直接或间接固定连接在另一个元件上；固定连接可以包括机械连接、焊接、粘接或一体成型等方式，其中，机械连接可以包括铆接、螺栓连接、螺纹连接、键销连接、卡扣连接、锁扣连接、插接等方式，粘接可以包括粘合剂粘接以及溶剂粘接等方式。

示例性地，对于“接触”的解释，可以是一个元件与另一个元件直接接触或间接接触；此外，本申请实施例所描述的两个元件之间的接触，可以理解为在安装误差允许范围内的接触，可以存在由于安装误差原因造成的很小的间隙。

还应理解，本申请实施例描述的“平行”或“垂直”，可以理解为“近似平行”或“近似垂直”。

还应理解，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。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。

在本申请实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一特征和第二特征直接接触，或第一特征和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

还应理解，术语“内”、“外”、“上”、“底”、“前”、“后”等指示的方位或者位置关系(若有的话)为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“元件的至少部分”是指元件的部分或全部。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A、B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

需要说明的是，本申请实施例中以同一附图标记表示同一组成部分或同一零部件，对于本申请实施例中相同的零部件，图中可能仅以其中一个零件或部件为例标注了附图标记，应理解的是，对于其他相同的零件或部件，附图标记同样适用。

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总之，以上所述仅为本申请技术方案的较佳实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种终端设备，其特征在于，包括：

电路板；

第一天线和第二天线，所述第一天线和所述第二天线之间形成有缝隙，所述第一天线包括馈电点，所述馈电点位于所述缝隙的一侧；

电容，设置于所述电路板上，所述电容位于所述馈电点的第一侧或第二侧，并且，在所述馈电点馈电时，信号在所述电容和所述馈电点之间的传输长度大于或等于0.04个波长且小于或等于0.16个所述波长，所述波长是所述第一天线的工作频段的中心频率对应的波长，所述馈电点的第一侧远离所述缝隙，所述馈电点的第二侧靠近所述缝隙。

2.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述第一天线的端部和所述第二天线的端部之间形成有所述缝隙，其中，所述电容位于所述馈电点的第二侧和所述第二天线的端部之间的区域。

3.根据权利要求1或2所述的终端设备，其特征在于，所述电容位于所述馈电点的第二侧和所述第一天线的端部之间的区域。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的终端设备，其特征在于，所述电容的电容值大于或等于0.1皮法且小于或等于0.5皮法。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的终端设备，所述终端设备包括边框，第一天线和所述第二天线设置于所述边框上。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的终端设备，其特征在于，所述第一天线的工作频段包括无线保真WiFi频段的5.15GHz-7.125GHz的频段。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的终端设备，其特征在于，所述终端设备为手机。

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