WO2017181376A1

WO2017181376A1 - 一种缝隙天线及终端设备

Info

Publication number: WO2017181376A1
Application number: PCT/CN2016/079792
Authority: WO
Inventors: 赵亮; 柳青
Original assignee: 华为技术有限公司
Priority date: 2016-04-20
Filing date: 2016-04-20
Publication date: 2017-10-26

Abstract

本发明公开了一种缝隙天线及终端设备，应用于通信技术领域，以满足LTE频段的带宽要求，保证天线的辐射效率，简化天线结构，具体包括介质板、接地板，与接地板电连接的馈电结构，接地板开设有半封闭缝隙；介质板顶面设有与接地板电连接的枝状天线结构，枝状天线结构包括N个长度不同的枝节，各枝具有第一间隔，第一枝节到第N枝节逐渐远离半封闭缝隙，第一枝节与接地板之间具有第二间隔；该缝隙天线用于终端设备中，本发明提供的缝隙天线用于通信技术领域。

Description

一种缝隙天线及终端设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种缝隙天线及终端设备。

背景技术

随着通讯技术的迅猛发展，移动终端技术已经从原来的全球移动通信系统(Global System for Mobile Communication，缩写为GSM)技术发展到长期演进(Long Term Evolution，缩写为LTE)技术。而由于LTE技术能够改进并增强3G的空中接入技术，在20MHz的频谱带宽下能够提供下行100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率，因此，LTE技术受到人们的广泛关注。

目前，市场上已经出现了一些基于LTE技术的终端设备，这类终端设备能够支持LTE频段。而由于LTE频段的带宽比以往的2G、3G、4G频段的带宽宽很多，因此，现有终端设备中的常规缝隙天线很难满足LTE频段的这个带宽的要求。

虽然现在已经出现了一种能够满足LTE频段要求的缝隙天线，但是由于这种缝隙天线中设有多个调谐器件，以谐调缝隙天线覆盖的频段，使得缝隙天线在工作过程中，多个调谐器件出现器件差损，以致缝隙天线的辐射效率下降，从而影响缝隙天线性能；而且，由于这种缝隙天线中设有多个调谐器件，这使得缝隙天线结构复杂，制作成本大大增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种缝隙天线及终端设备，以在满足LTE频段带宽要求的前提下，保证缝隙天线的辐射效率，并简化缝隙天线结构。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种缝隙天线，包括介质板，设在介质板顶面的接地板，以及与所述接地板电连接的馈电结构，所述接地板上开设有作为辐射体的半封闭缝隙；所述介质板顶面设有与所述接地板电连接的枝状天线结构，所述枝状天线结构包括N个枝节，N≥2，相邻枝节之间具有第一间隔，第一枝节到第N枝节长度逐渐增加，第一枝节到第N枝节逐渐远离所述半封闭缝隙的长度方向所在直线，第一枝节与接地板之间具有第二间隔；

所述接地板、半封闭缝隙以及第一枝节形成第一低频谐振，所述第一枝节和接地板构成的偶极子形成第二低频谐振；所述第一低频谐振和第二低频谐振覆盖低频频段；所述第二枝节与接地板构成的偶极子形成第二高频谐振，所述第一枝节与半封闭缝隙形成第三高频谐振，所述第m枝节与接地板构成的偶极子形成第m+1的高频谐振，3≤m≤N，所述第二高频谐振到第N+1高频谐振覆盖高频频段；所述低频频段和高频频段覆盖LTE泛欧频段。

本发明提供的缝隙天线中，通过在接地板上电连接馈电结构，保证馈电结构向接地板馈电，而接地板上又开设有半封闭缝隙，且连接有枝状天线结构，使得馈电结构向接地板馈电的同时，向枝状天线结构的每个枝节馈电，并在半封闭缝隙中形成沿其宽度方向的电场，从而形成缝隙天线；而且，由于接地板上开设的缝隙为半封闭缝隙，与普通的封闭式缝隙的电长度相比，半封闭缝隙的电长度相对较低，这样缝隙天线形成的第一低频谐振和第二低频谐振就能够覆盖到低频频段。

另外，本发明提供的缝隙天线中，枝状天线结构与接地板连接，枝状天线结构中N个枝节的长度不同，第一枝节到第N枝节逐渐远离半封闭缝隙的长度方向所在直线，第一枝节与接地板之间具有第二间隔，相邻枝节之间具有第一间隔，这样就能保证接地板、半封闭缝隙与N个枝节之间能够产生不同的谐振；而由于第一枝节到第N枝节长度逐渐增加，这样在接地板、半封闭缝隙与N个枝节之间产生不同的谐振同时，能够使缝隙天线有序的产生低频谐振和高频谐振，以覆盖LTE泛欧频段，从而满足欧洲、北美、亚太等市场的LTE频段要求；可见，本发明提供的缝隙天线中，并不需要增加调谐器件，即可产生能够覆盖到一些国家的LTE频段，因此，在缝隙天线工作过程中，不会受到调谐器件的差损影响，保证了缝隙天线的辐射效率。

此外，本发明提供的缝隙天线，只需在接地板上开设半封闭缝隙，并在接地板上连接与接地板具有第二间隔的枝状天线结构，即可产生能够覆盖到欧洲、北美、亚太等市场的LTE频段；相对于现有技术，这种缝隙天线不仅结构比较简单，而且制作成本比较低。

结合第一方面，在第一方面的第一种实现方式中，所述半封闭缝隙中设有调节半封闭缝隙电长度的第一调谐器件，所述第一调谐器件工作时，所述半封闭缝隙和第二枝节产生第一高频谐振，所述第一高频谐振到第N+1高频谐振覆盖LTE日本频段。在该实现方式中，本发明提供的缝隙天线的第一调谐器件在工作时能够产生谐振，即第一调谐器件在工作时相当于谐振点，其产生的谐振能够调节缝隙的电长度，使得半封闭缝隙作为辐射体与第二枝节产生第一高频谐振，以扩展LTE高频频段的带宽，使得第一高频谐振到第N+1高频谐振能够覆盖LTE日本频段，从而满足LTE日本市场对LTE频段的要求，所以，本发明提供的缝隙天线可以通过控制第一调谐器件是否工作，以实现LTE泛欧频段和LTE日本频段的更换，达到覆盖LTE全频的目的。

结合第一方面和第一种实现方式，在第一方面的第二种实现方式中，所述第一调谐器件采用射频开关、可调电容、可调电感或PIN二极管。在该实现方式中，本发明提供的缝隙天线的谐振单元的种类比较多，例如：射频开关、可调电容、可调电感或PIN二极管，但不仅限于此，只要能够调整缝隙的电长度均可。

结合第一方面和第一种实现方式，在第一方面的第三种实现方式中，所述第一调谐器件为一个或多个。在该实现方式中，本发明提供的缝隙天线限定第一谐振器件的数量，以调节半封闭缝隙的电长度，从而控制半封闭缝隙与第二枝节能够产生的第一高频谐振所对应的谐振频率。

结合第一方面、第一种实现方式至第三种实现方式，在第一方面的第四种实现方式中，所述接地板上的半封闭缝隙为U型结构；

所述接地板包括线性连接部，设在线性连接部一端的第一线性伸出部，以及设在线性连接部另一端的第二线性伸出部；所述线性连接部、第一线性伸出部和第二线性伸出部围成所述半封闭缝隙；

所述线性连接部的线性方向与所述半封闭缝隙的宽度方向相同，所述第一线性伸出部的线性伸出方向和第二线性伸出部的线性伸出方向均与所述半封闭缝隙的长度方向相同；

所述馈电结构的一端电连接所述第一线性伸出部，所述馈电结构的另一端电连接所述第二线性伸出部；

所述第一调谐器件的一端连接所述第一线性伸出部，所述第一调谐器件的另一端连接所述第二线性伸出部；

所述第一线性伸出部的自由端设有与枝状天线结构相连的线性臂，所述介质板位于所述第一线性伸出部和所述线性臂的部分为L型区域；所述枝状天线结构的各个枝节位于所述L型区域中，各个枝节的长度方向所在直线与所述半封闭缝隙的长度方向平行，所述第二间隔位于所述第一枝节和所述第一线性伸出部之间。在该实现方式中，本发明提供的缝隙天线给出接地板的具体结构，举例说明馈电结构、枝状天线结构、第一调谐器件与接地板的连接方式。

结合第一方面和第四种实现方式，在第一方面的第五种实现方式中，所述馈电结构为直接馈电结构或耦合馈电结构；

当所述馈电结构为直接馈电结构时，所述馈电结构设在所述接地板上；

当所述馈电结构为耦合馈电结构时，所述介质板与所述半封闭缝隙相对应的部分为非金属材料，所述馈电结构设在介质板底面，所述馈电结构通过导电金属与接地板相连，所述介质板底面与缝隙相对应的区域为耦合区域，所述馈电结构中的一部分位于所述耦合区域中。在该实现方式中，本发明提供的缝隙天线给出两种馈电结构的类型，并说明每种馈电结构分别与介质板、接地板以及半封闭缝隙的连接关系和位置关系。

结合第一方面和第四种实现方式，在第一方面的第六种实现方式中，所述第二间隔的宽度为1mm-2mm，所述第一线性伸出部的宽度为4mm，所述第二线性伸出部的电长度为第二低频谐振波长的四分之一；其中，第一线性伸出部的宽度方向与所述半封闭缝隙的宽度方向相同。在该实现方式中，本发明提供的缝隙天线通过限定接地板的参数，以及枝状天线结构与接地板之间的第二间隔的宽度，以使得缝隙天线能够更好的覆盖LTE频段。

结合第一方面、第一种实现方式至第三种实现方式，所述枝状天线结构中各个枝节与接地板连接，且每个枝节与接地板之间设有至少一个能够调节对应枝节谐振频率的第二调谐器件。在该实现方式中，可以通过第二调谐器件调节对应枝节的谐振频率，从而更加精确的调节LTE频段中各谐振的谐振频率，增加带宽。

结合第一方面和第二种实现方式，所述半封闭缝隙和所述第二枝节的电长度均为第二低频谐振波长的四分之一，所述第一枝节的电长度为第三高频谐振波长的四分之三。在该实现方式中，本发明提供的缝隙天线中，通过举例说明缝隙天线能够覆盖的LTE频段为泛欧频段(698MHz～960MHz，1710MHz～2690MHz)，而在第一种实现方式时还可以使缝隙天线覆盖的LTE频段不仅为泛欧频段，而且可以为日本频段(1420MHz MHz～2690MHz)，保证了缝隙天线部分国家区域，覆盖全球LTE频段。

第二方面，本发明提供了一种终端设备，包括射频模块以及第一方面提供的缝隙天线，所述射频模块与缝隙天线中的馈电结构电连接。本发明提供的终端设备中包括第一方面的缝隙天线，使得终端设备在满足LTE频段的带宽要求的前提下，保证缝隙天线的辐射效率，并简化缝隙天线结构。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种缝隙天线的俯视图；

图2为图1中的A-A向剖视图；

图3为本发明实施例提供的缝隙天线在射频开关断开状态下的S11仿真图；

图4为本发明实施例提供的缝隙天线在射频开关导通状态下的S11仿真图；

图5为本发明实施例提供的缝隙天线的天线辐射效率仿真图；

图6为本发明实施例提供的缝隙天线的系统辐射效率仿真图；

图7为本发明实施例提供的缝隙天线在第一低频谐振下仿真电流分布图；

图8为本发明实施例提供的缝隙天线在第二低频谐振下仿真电流分布图；

图9为本发明实施例提供的缝隙天线在第二高频谐振下仿真电流分布图；

图10为本发明实施例提供的缝隙天线在第三高频谐振下仿真电流分布图；

图11为本发明实施例提供的缝隙天线在第一低频谐振下仿真电场分布图；

图12为本发明实施例提供的缝隙天线在第二低频谐振下仿真电场分布图；

图13为本发明实施例提供的缝隙天线在第二高频谐振下仿真电场分布图；

图14为本发明实施例提供的缝隙天线在第三高频谐振下仿真电场分布图；

图15为本发明实施例提供的缝隙天线在射频开关断开状态下1.5GHz的输入阻抗图；

图16为本发明实施例提供的缝隙天线在射频开关导通状态下1.5GHz的输入阻抗图；

图17为本发明实施例提供的缝隙天线在射频开关断开状态下1.5GHz的电流分布图；

图18为本发明实施例提供的缝隙天线在射频开关导通状态下1.5GHz的电流分布图；

附图标记：

1-接地板， 10-线性连接部；

100-半封闭缝隙， 11-第一线性板体部；

12-第二线性伸出部， 13-线性臂；

2-第一调谐器件， 3-馈电结构；

4-枝状天线结构， 40-第二调谐器件；

41-第一枝节， 42-第二枝节；

5-介质板。

具体实施方式

下面将结合本实施例中的附图，对本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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例提供的缝隙天线，包括介质板5，设在介质板顶面的接地板1以及与接地板1电连接的馈电结构3，接地板1上开设有作为辐射体的半封闭缝隙100，介质板顶面设有与接地板1电连接的枝状天线结构4，枝状天线结构4包括N个枝节，N≥2，相邻枝节之间具有第一间隔，第一枝节41到第N枝节长度逐渐增加，第一枝节41到第N枝节逐渐远离半封闭缝隙100的长度方向所在直线(半封闭缝隙100的长度方向如图1所示的y轴方向)，第一枝节41与接地板1之间具有第二间隔。

接地板1、半封闭缝隙100与第一枝节41形成第一低频谐振，第一枝节41和接地板1构成的偶极子形成第二低频谐振；第一低频谐振和第二低频谐振覆盖低频频段；第二枝节42与接地板1构成的偶极子形成第二高频谐振，第一枝节41与缝隙100形成第三高频谐振，第m枝节与接地板1构成的偶极子形成第m+1的高频谐振，3≤m≤N+1，第二高频谐振到第N+1高频谐振覆盖高频频段；低频频段和高频频段覆盖LTE泛欧频段。

本发明实施例提供的缝隙天线应用于终端设备，包括车载智能终端或手持智能终端，手持智能终端可以为常见的手机、平板电脑等任意主要通过天线实现通信的电子设备。

具体实施时，上述实施例提供的缝隙天线中的馈电结构3向接地板1 馈电，使接地板1和枝状天线结构4能够传送射频信号；而且，上述实施例提供的缝隙天线还能够满足LTE泛欧频段的要求，且LTE泛欧频段的低频频段为698MHz～960MHz，高频频段为1710MHz～2690MHz；下面结合附图详细说明LTE泛欧频段的各个谐振的电流流动方向。

一、第一低频谐振和第二低频谐振覆盖低频频段：

请参阅图7和图11，第一低频谐振通过接地板1、半封闭缝隙100以及第一枝节41形成，且由图7可以看出：第一低频谐振的电流是沿着接地板1的纵向方向流动(接地板1的纵向方向如图1所示的x轴方向)在接地板1、半封闭缝隙100和第一枝节41之间流动。

请参阅图8和图12，第二低频谐振通过第一枝节41和接地板1构成的偶极子形成。例如：从图8可以看出，第二低频谐振电流沿着接地板1的横向方向流动(接地板1的横向方向如图1所示的y轴方向)流动，接地板1和第一枝节41的电流方向相反；从图12可以看出，接地板1和第一枝节41之间形成电场；可见，接地板1和第一枝节41构成偶极子，产生了第二低频谐振。

二、第二高频谐振到第N+1高频谐振覆盖高频频段：

请参阅图9和图13，第二高频谐振通过第二枝节42与接地板1构成的偶极子形成。例如，如图9所示，第二高频谐振电流是沿着第二枝节42与接地板1之间流动，接地板1和第二枝节42的电流方向相反，从图12可以看出，接地板1和第二枝节42之间形成电场；可见，接地板1和第一枝节41构成偶极子，产生了第二低频谐振。

请参阅图10和图14，第三高频谐振通过半封闭缝隙100与第一枝节41所产生。例如，如图10所示，第三高频谐振的电流是在半封闭缝隙100和第一枝节41之间流动。

至于第四高频谐振，则是通过第三枝节与接地板1构成的偶极子形成，第四高频谐振的电流是在第三枝节与接地板1之间流动，且第三枝节和接地板1的电流方向相反，从而构成偶极子；以此类推，第五高频谐振通过第四枝节与接地板1构成的偶极子形成，第五高频谐振的电流是在第四枝节与接地板1之间流动，且第四枝节和接地板1的电流方向相反，从而构成偶极子；……第N+1高频谐振通过第N枝节与接地板1构成的偶极子形成，第N+1高频谐振的电流是在第N枝节与接地板1之间流动，且第N枝节和接地板1的电流方向相反，从而构成偶极子。

通过上述实施例提供的缝隙天线的具体实施过程可知，通过在接地板1上电连接馈电结构3，保证馈电结构3向接地板1馈电，而接地板1上又开设有半封闭缝隙100，且连接有枝状天线结构4，使得馈电结构3向接地板1馈电的同时，向枝状天线结构4的每个枝节馈电，并在半封闭缝隙100中形成沿其宽度方向(如图1和图2所示的x轴方向)的电场，形成缝隙天线；而且，由于接地板1上开设的缝隙为半封闭缝隙100，与普通的封闭式缝隙的电长度相比，半封闭缝隙100的电长度相对较低，这样缝隙天线形成的第一低频谐振和第二低频谐振就能够覆盖到低频频段。

另外，本实施例提供的缝隙天线中，枝状天线结构4与接地板1连接，枝状天线结构4中N个枝节的长度不同，第一枝节41到第N枝节逐渐远离半封闭缝隙的长度方向(如图1所示的y轴方向)所在直线，第一枝节41与接地板1之间具有第二间隔，相邻枝节之间具有第一间隔，这样就能保证接地板1、半封闭缝隙100与N个枝节之间能够产生不同的谐振；而由于第一枝节到第N枝节长度逐渐增加，使接地板1、半封闭缝隙100与N个枝节之间产生不同的谐振同时，能够使缝隙天线有序的产生低频谐振和高频谐振，以覆盖LTE泛欧频段，从而满足一些国家常用的LTE频段要求；可见，本实施例提供的缝隙天线中，并不需要增加调谐器件，即可产生能够覆盖到一些国家的LTE频段，因此，在缝隙天线工作过程中，不会受到调谐器件的差损影响，保证了缝隙天线的辐射效率。

此外，本实施例提供的缝隙天线，只需在接地板1上开设半封闭缝隙100，并在接地板1上连接与接地板1具有第二间隔的枝状天线结构，即可产生能够覆盖到一些国家的LTE频段；相对于现有技术，这种缝隙天线不仅结构比较简单，而且制作成本比较低。

需要说明的是，上述实施例中的馈电结构3可以为直接馈电结构或耦合馈电结构，只要保证其能够电连接接地板1即可。

请参阅图1和图2，当馈电结构3为直接馈电结构时，馈电结构3设在接地板1上。

当馈电结构3为耦合馈电结构时，馈电结构3设在介质板底面，馈电结构3通过导电金属与接地板1相连，介质板底面与半封闭缝隙100相对应的区域为耦合区域，馈电结构3中的一部分位于耦合区域中，使得馈电结构3与半封闭缝隙100进行耦合，以向接地板1耦合馈电；而且，为了避免介质板5中金属对耦合馈电的影响，介质板5与半封闭缝隙100相对应的部分为非金属材料，使得耦合馈电结3与半封闭缝隙100耦合时，不会受到介质板与半封闭缝隙100相对应的部分的金属材料的影响。而且，耦合馈电结构优选为L型耦合馈电结构，这样L型耦合馈电结构的一部分与设在接地板1上，另一部分伸入缝隙100中。

值得注意的是，上述实施例的枝状天线结构4中各个枝节与接地板1连接，且每个枝节与接地板1之间设有至少一个能够调节对应枝节谐振频率的第二调谐器件40，第二调谐器件40可以为可调电容或可调电感，具体的值由实际需要设定。这样缝隙天线就可以通过第二调谐器件40调整其所对应枝节电长度，使得涉及到该枝节谐振的谐振点频率大小可调。

示例性的，图1和图2中给出了枝状天线结构4包括两个枝节的结构时的缝隙天线示意图，这两个枝节分别为第一枝节41和第二枝节42，第一枝节41与接地板1之间设置至少一个第二调谐器件40与接地板1相连，第二枝节42与接地板1之间设置至少一个第二调谐器件40，这样就可以通过设在第一枝节41与接地板1之间的第二调谐器件40调节第一枝节41的电长度，而通过设在第二枝节42与接地板1之间的第二调谐器件40调节第二枝节42的电长度。

考虑到LTE频段在各个国家的差异性，现有的缝隙天线最多只能覆盖LTE泛欧频段，即只能满足欧洲、北美、亚太等市场的要求，而无法覆盖日本的LTE频段中的1500MHz，为此，上述实施例中的半封闭缝隙100设置如图1所示的第一调谐器件2，第一调谐器件2调节半封闭缝隙100电长度，且在第一调谐器件2工作时，半封闭缝隙100和第二枝节42能够产生第一高频谐振，第一高频谐振到第N+1高频谐振覆盖LTE日本频段。这是因为第一调谐器件2能够在半封闭缝隙100中产生谐振，即第一调谐器件2在工作时相当于谐振点，其产生的谐振能够调节缝隙的电长度，使得半封闭缝隙100作为辐射体与第二枝节42产生第一高频谐振，以扩展LTE高频频段的带宽，使得第一高频谐振到第N+1高频谐振能够覆盖LTE日本频段，从而满足日本市场对LTE频段的要求；所以，本实施例提供的缝隙天线可以通过控制第一调谐器件2是否工作，以实现LTE泛欧频段和LTE日本频段的更换，达到覆盖LTE全频的目的，从而使本实施例的缝隙天线能够适用于全球市场。

而且，上述实施例中的第一调谐器件2的种类也多种多样，例如可以采用射频开关、可调电容或PIN二极管，但不仅限于此，只要能够在半封闭缝隙100中产生谐振点，以调整半封闭缝隙100的电长度即可。优选的，上述实施例中的第一调谐器件2采用射频开关产生谐振点，这样就不用在缝隙天线中增加新的调谐器件，而利用终端设备中本该存在的射频开关调节缝隙100的电长度，从而降低了缝隙天线的结构复杂度，同时也不会带来多余的器件差损。

另外，上述第一调谐器件2不仅可以为一个，也可以为多个，通过控制多个谐振单元2的工作，以控制半封闭缝隙100的电长度，从而控制半封闭缝隙100与第二枝节41能够产生的第一高频谐振所对应的谐振频率。

如图1所示，上述实施例中接地板1上的半封闭缝隙100为U型结构，半封闭缝隙100由线性连接部10、第一线性伸出部11和第二线性伸出部12围成，线性连接部10的线性方向与半封闭缝隙100的宽度方向相同(半封闭缝隙100的宽度方向如图1所示的x轴方向)，第一线性伸出部11的线性伸出方向和第二线性伸出部12的线性伸出方向均与半封闭缝隙100的长度方向相同(半封闭缝隙100的长度方向如图1所示的y轴方向)，而第一线性伸出部11设在线性连接部10的一端，第二线性伸出部12设在线性连接部10另一端。

至于馈电结构3、枝状天线结构4、第一调谐器件2与接地板1的具体连接方式，则采用如下方式连接的，但不仅限于此：

馈电结构3的一端电连接第一板体部11，馈电结构2的另一端电连接第二板体部12；第一调谐器件2的一端连接第一线性伸出部11，第一调谐器件2的另一端连接第二线性伸出部12；接地板1中的第一线性伸出部11的自由端设有与枝状天线结构4相连的线性臂13，线性臂13可以与第一线性伸出部11一体结构，可以为可拆卸连接。

而且，为了能够使枝状天线结构4中各个枝节与半封闭缝隙100具有一定的位置关系，以便更好的产生谐振，优选的，介质板5位于第一线性伸出部11和线性臂13的部分为L型区域，枝状天线结构4的各个枝节位于L型区域中；且枝状天线结构4中，各个枝节的长度方向所在直线与半封闭缝隙100的长度方向平行，第二间隔位于第一枝节41和第一线性伸出部11之间。由于介质板5位于第一线性伸出部11和线性臂13的部分为L型区域，即线性臂13的线性方向与半封闭缝隙100的宽度方向平行，而线性臂13与枝状天线结构4相连，且各个枝节的长度方向所在直线与半封闭缝隙100的长度方向平行，因此，枝状天线结构4的各个枝节沿着线性臂13的线性方向间隔设置，使得各个枝节与接地板1能够准确的形成特定谐振频率的谐振。

而上述实施例提供的缝隙天线中，枝状天线结构4所包括的枝节的数量，以及谐振单元2的数量是可以根据实际需要进行选择，且不管选择的数量如何，上述实施例提供的缝隙天线的形成LTE频段的原理基本相同。下面给出枝状天线结构4所包括的枝节为两个时，缝隙天线的参数，以说明缝隙天线形成LTE频段的原理。

图1给出了一种缝隙天线，包括第一枝节41和第二枝节，第一调谐器件2为一个，具体选择射频开关，且半封闭缝隙100和第二枝节42的电长度均为第二低频谐振波长的四分之一，第一枝节的电长度为第三高频谐振波长的四分之三。另外，第二线性伸出部12的电长度为第二低频谐振波长的四分之一；相邻枝节之间具有的第一间隔的宽度W1为4mm，第一枝节41与第一线性伸出部11之间具有的第二间隔的宽度W0为1mm-2mm，其中，第一线性伸出部的宽度方向与半封闭缝隙100的宽度方向相同。

下面结合附图分析上述缝隙天线在具体实施时所产生的LTE频段的组成。

一、射频开关断开，LTE频段为LTE泛欧频段。

为了证明射频开关断开时，LTE频段为LTE泛欧频段，对上述实施例提供的缝隙天线在射频开关断开状态下进行了S11仿真。

图3上述该实施例提供的缝隙天线在射频开关断开状态下的S11仿真图，通过图3可知，低频频段为698MHz～960MHz，第一低频谐振的谐振频率为730MHz，第一低频谐振通过接地板1、第一辐射体100以及第二辐射体形成；第二低频谐振的谐振频率为920MHz，第二低频谐振通过第一枝节100与接地板1构成的偶极子形成。

LTE频段的高频频段1710MHz～2690MHz，第二高频谐振的谐振频率为1800MHz，第二高频谐振通过第二枝节42与接地板1构成偶极子形成；第三高频谐振的谐振频率为2570MHz，第三高频谐振通过缝隙100作为辐射体与第一枝节41产生。

二、射频开关导通，LTE频段为LTE日本频段。

为了证明射频开关断开时，LTE频段为LTE日本频段，对上述实施例提供的缝隙天线在射频开关导通状态下还进行了S11仿真。

图4上述该实施例提供的缝隙天线在射频开关导通状态下的S11仿真图，通过图4可知：在射频开关断开状态下缝隙天线产生的低频频段的谐振频率已经消失，而在高频频段的1500MHz处产生了新的谐振，为了便于对高频谐振排序，按照谐振频率从小到大的顺序，将1500MHz处的高频谐振定义为第一高频谐振，对应的谐振频率为1500MHz，此时上述缝隙天线产生的谐振所覆盖的频段在1420MHz MHz～2690MHz，其能够覆盖日本市场对LTE频段的要求，换句话说，在射频开关导通状态下，缝隙天线产生的LTE频段为LTE日本频段。

通过上述分析可知，上述实施例提供的缝隙天线通过射频开关的断开和导通，可以在LTE泛欧频段和LTE日本频段之间转换，而目前国内外所采用的LTE频段只有LTE泛欧频段和LTE日本频段，所以，上述实施例提供的缝隙天线可以满足全球市场对LTE频段的要求。

为了证明该实施例提供的缝隙天线中第一高频谐振如何形成，还测试上述实施例提供的缝隙天线在射频开关断开状态和射频开关导通状态下1.5GHz的输入阻抗图和电流分布图。

图15和图16给出了上述实施例提供的缝隙天线在射频开关断开状态和射频开关导通状态下1.5GHz的输入阻抗图；通过对比图15和图16可知：当射频开关导通状态下，缝隙天线在1.5GHz产生了新的谐振，即第一高频谐振，其谐振频率为1.5GHz。

图17和图18给出了上述实施例提供的缝隙天线在射频开关断开状态和射频开关导通状态下1.5GHz的电流分布图；通过对比图17和图18可知：当射频开关导通状态下，缝隙天线在1.5GHz激励了新的工作模式，形成了在半封闭缝隙100与第二枝节42之间流动的电流；可见，第一高频谐振通过半封闭缝隙100与第二枝节42形成。

通过上述对比结果可知，该实施例提供的缝隙天线在射频开关导通状态下，其能够产生新的谐振，即第一高频谐振，对应谐振频率为1500MHz，在第一高频谐振、第二高频谐振和第三高频谐振可以覆盖日本频段，解决了现有缝隙天线无法覆盖日本频段1500MHz的难题。而且，可以通过实施例通过射频开关调谐，使得缝隙天线既可覆盖泛欧频段，也可覆盖日本频段，实现LTE全频。

需要说明的是，上述实施例提供的缝隙天线产生的第二高频谐振和第三高频谐振在射频开关断开状态下和导通状态下并不相同，且第一高频谐振、第二高频谐振和第三高频谐振的定义只是按照其对应的谐振频率从小到大排序而成，并不是对其具体数值的限定；第一低频谐振和第二低频谐振同样是按照其对应的谐振频率从小到大排序而成，并不是对其具体数值的限定。

另外，由于天线辐射效率表征天线辐射源发射的辐射功率与天线端口输入功率之比，天线的系统效率是表征天线在终端整机结构的天线辐射功率与天线端口输入功率之比。因此，为了证明该实施例提供的缝隙天线的天线辐射效率相对现有的天线辐射效率高，还对该缝隙天线的辐射效率和天线系统效率进行了仿真，并实测了该缝隙天线的辐射效率。

图5为上述实施例提供的缝隙天线的天线辐射效率仿真图；图6为上述实施例提供的缝隙天线的系统效率仿真图；通过对比图5和图6可知，缝隙天线的辐射效率随着天线的系统效率的增加而增加，没有受到其他的干扰，保证缝隙天线的辐射效率。

表1为该缝隙天线中各工作频点实测天线效率，由表1可以看出，缝隙天线的低频频段为698MHz-960MHz，高频频段为1420MHz-2690MHz；其中，射频开关断开状态下，该缝隙天线工作在泛欧频段(698MHz～960MHz&1710MHz～2690MHz)，天线低频辐射效率在50％左右，高频辐射效率50％以上。射频开关导通状态下，该缝隙天线工作在日本频段1500MHz，天线辐射效率在50％左右。

表1缝隙天线中各工作频点实测天线辐射效率

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

一种缝隙天线，包括介质板，设在介质板顶面的接地板，以及与所述接地板电连接的馈电结构，其特征在于，所述接地板上开设有作为辐射体的半封闭缝隙；所述介质板顶面设有与所述接地板电连接的枝状天线结构，所述枝状天线结构包括N个枝节，N≥2，相邻枝节之间具有第一间隔，第一枝节到第N枝节长度逐渐增加，第一枝节到第N枝节逐渐远离所述半封闭缝隙的长度方向所在直线，第一枝节与接地板之间具有第二间隔；

所述接地板、半封闭缝隙以及第一枝节形成第一低频谐振，所述第一枝节和接地板构成的偶极子形成第二低频谐振；所述第一低频谐振和第二低频谐振覆盖低频频段；所述第二枝节与接地板构成的偶极子形成第二高频谐振，所述第一枝节与半封闭缝隙形成第三高频谐振，所述第m枝节与接地板构成的偶极子形成第m+1的高频谐振，3≤m≤N，所述第二高频谐振到第N+1高频谐振覆盖高频频段；所述低频频段和高频频段覆盖LTE泛欧频段。
根据权利要求1缝隙天线，其特征在于，所述半封闭缝隙中设有调节半封闭缝隙电长度的第一调谐器件，所述第一调谐器件工作时，所述半封闭缝隙和第二枝节产生第一高频谐振，所述第一高频谐振到第N+1高频谐振覆盖LTE日本频段。
根据权利要求2所述的缝隙天线，其特征在于，所述第一调谐器件采用射频开关、可调电容、可调电感或PIN二极管。
根据权利要求2所述的缝隙天线，其特征在于，所述第一调谐器件为一个或多个。
根据权利要求2～4中任一项所述的缝隙天线，其特征在于，所述接地板上的半封闭缝隙为U型结构；

所述接地板包括线性连接部，设在线性连接部一端的第一线性伸出部，以及设在线性连接部另一端的第二线性伸出部，所述线性连接部、第一线性伸出部和第二线性伸出部围成所述半封闭缝隙；

所述线性连接部的线性方向与所述半封闭缝隙的宽度方向相同，所述第一线性伸出部和第二线性伸出部的伸出方向与所述半封闭缝隙的长度方向相同；

所述馈电结构的一端电连接所述第一线性伸出部，所述馈电结构的另一端电连接所述第二线性伸出部；

所述第一调谐器件的一端连接所述第一线性伸出部，所述第一调谐器件的另一端连接所述第二线性伸出部；

所述第一线性伸出部的自由端设有与枝状天线结构相连的线性臂，所述介质板位于所述第一线性伸出部和所述线性臂的部分为L型区域，所述枝状天线结构设在所述L型区域中；所述枝状天线结构中，各个枝节的长度方向所在直线与所述半封闭缝隙的长度方向平行，所述第二间隔位于所述第一枝节和所述第一伸出部之间。
根据权利要求1所述的缝隙天线，其特征在于，所述馈电结构为直接馈电结构或耦合馈电结构；

当所述馈电结构为直接馈电结构时，所述馈电结构设在所述接地板上；

当所述馈电结构为耦合馈电结构时，所述介质板与所述半封闭缝隙相对应的部分为非金属材料，所述馈电结构设在介质板底面，所述馈电结构通过导电金属与接地板相连，所述介质板底面与半封闭缝隙相对应的区域为耦合区域，所述馈电结构中的一部分位于所述耦合区域中。
根据权利要求5所述的缝隙天线，其特征在于，所述第二间隔的宽度为1mm-2mm，所述第一伸出部的宽度为4mm，所述第二伸出部的电长度为第二低频谐振波长的四分之一；其中，第一伸出部的宽度方向与所述半封闭缝隙的宽度方向相同。
根据权利要求1～4中任一项所述的缝隙天线，其特征在于，所述枝状天线结构中各个枝节与接地板连接，且每个枝节与接地板之间设有至少一个能够调节对应枝节谐振频率的第二调谐器件。
根据权利要求1或2所述的缝隙天线，其特征在于，所述半封闭缝隙和所述第二枝节的电长度均为第二低频谐振波长的四分之一，所述第一枝节的电长度为第三高频谐振波长的四分之三。
一种终端设备，包括射频模块，其特征在于，所述终端设备还包括权利要求1～9中任一项所述的缝隙天线，所述射频模块与所述缝隙天线中的馈电结构电连接。