一种天线及终端

文档序号:71670 发布日期:2021-10-01 浏览:20次 >En<

阅读说明:本技术 一种天线及终端 (Antenna and terminal ) 是由 吴鹏飞 应李俊 王汉阳 余冬 侯猛 李建铭 于 2020-03-31 设计创作,主要内容包括:本申请提供了一种天线及终端,该天线包括第一辐射体、第二辐射体及馈源,所述第一辐射体具有第一馈电点以及第一接地点;所述第二辐射体具有第二馈电点以及第二接地点;所述天线还包括连接线,所述连接线具有相对的第一端和第二端,所述第一端与所述第一辐射体的第一馈电点连接,所述第二端与所述第二辐射体的第二馈电点连接;所述连接线上设置有馈入点,所述馈入点与所述馈源连接;所述第一辐射体与所述第二辐射体之间除所述连接线外无其他直接电连接。在采用对电流路径长度不同的第一辐射体及第二辐射体馈电时,可以改善天线性能的带宽,提高天线的性能。(The application provides an antenna and a terminal, wherein the antenna comprises a first radiating body, a second radiating body and a feed source, and the first radiating body is provided with a first feed point and a first grounding point; the second radiator is provided with a second feeding point and a second grounding point; the antenna further comprises a connecting line, wherein the connecting line is provided with a first end and a second end which are opposite to each other, the first end is connected with a first feeding point of the first radiating body, and the second end is connected with a second feeding point of the second radiating body; a feed point is arranged on the connecting line and connected with the feed source; the first radiator and the second radiator are not directly electrically connected except the connecting line. When the first radiator and the second radiator which are different in current path length are fed, the bandwidth of the antenna performance can be improved, and the antenna performance is improved.)

一种天线及终端

技术领域

本申请涉及到天线

技术领域

,尤其涉及到一种天线及终端。

背景技术

终端特别是手机产品,随着曲面屏柔性屏等关键技术的快速发展,手机的轻薄化、极致屏占比已成为一种趋势,这种设计极大压缩了天线空间;同时,手机的一些功能如拍摄需求越来越高,导致摄像头数量和体积逐渐增加,加大了整机天线设计的复杂度;在这种紧张环境下,设计多天线系统一般会出现空间不足,或者布局后系统隔离度及ECC(EnvelopeCorrelation Coefficient,包络相关系数)不佳,很难满足通信频段的性能需求。特别是当前状态下,手机通信频段在很长时间内还将出现3G、4G、5G频段共存的局面,天线数量越来越多,频段覆盖越来越广,相互影响越来越严重。

发明内容

本申请提供了一种天线及终端,用以提高天线的隔离度,进而提高终端的通信效果。

第一方面,提供了一种天线,应用于终端,该天线包括第一辐射体、第二辐射体及馈源,所述第一辐射体具有第一馈电点以及第一接地点;所述第二辐射体具有第二馈电点以及第二接地点;另外,所述天线还包括连接线,所述连接线具有相对的第一端和第二端,所述第一端与所述第一辐射体的第一馈电点连接,所述第二端与所述第二辐射体的第二馈电点连接;所述连接线上设置有馈入点,所述馈入点与所述馈源连接;其中,所述第一辐射体与所述第二辐射体之间除所述连接线外无其他直接电连接。在上述技术方案中,通过馈源通过连接线给不同的第一辐射体和第二辐射体馈电,产生更多的谐振,提高了天线的带宽。

在一个具体的可实施方案中,所述第一辐射体的两端均为开口端,所述第二辐射体的第二接地点位于所述第二辐射体的一端,所述第二辐射体的另一端为开口端。增加两个辐射体之间的隔离度。

在一个具体的可实施方案中,所述终端具有金属边框,所述金属边框上设置有多个开口,所述多个开口将所述金属边框分割成多个金属段;所述第一辐射体和所述第二辐射体为所述金属边框上两个不同的金属段。通过金属边框作为天线的辐射体。

在一个具体的可实施方案中,所述金属边框具有相对的两个长侧壁及相对的两个短侧壁;

所述第一辐射体包括其中一个长侧壁的一部分及一个短侧壁的一部分;所述第二辐射体为另一长侧壁的一部分。提高辐射体之间的间隔距离。

在一个具体的可实施方案中,所述金属边框具有相对的两个长侧壁及相对的两个短侧壁;所述第一辐射体为其中一个长侧壁的一部分;所述第二辐射体为另一长侧壁的一部分。提高辐射体之间的间隔距离。

在一个具体的可实施方案中,所述金属边框具有相对的两个长侧壁及相对的两个短侧壁;

所述第一辐射体包括其中一个长侧壁的一部分及一个短侧壁的一部分;所述第二辐射体包括另一个长侧壁的一部分及一个短侧壁的一部分。提高辐射体之间的间隔距离。

在一个具体的可实施方案中,所述连接线的第一端及所述第二端与所述两个长侧壁一一对应连接。

在一个具体的可实施方案中,所述终端具有电路板,所述馈源设置在所述电路板;沿所述短侧壁长度方向,所述连接线的第一端和第二端横跨所述电路板与所述金属边框之间的间隙,并与所述金属边框中的两个长侧壁连接。实现连接线与辐射体之间的连接。

在一个具体的可实施方案中,所述终端内设置有相对的两个支架;所述第一辐射体为设置在其中一个支架上的金属层;所述第二辐射体为设置在另一个支架上的金属层。通过支架支撑两个辐射体。

在一个具体的可实施方案中,所述天线还包括第一馈电网络;所述馈源的负极接地,所述馈源的正极通过所述第一馈电网络与所述馈入点连接。改善了馈电效果。

在一个具体的可实施方案中,所述馈入点连接有第一金属线,所述馈源的正极与所述第一金属线远离所述馈入点的一端连接,所述第一金属线远离所述馈入点的一端还连接有第二金属线及第三金属线,其中,所述第二金属线及所述第三金属线远离所述第一金属线的端部分别接地。

在一个具体的可实施方案中,所述第一匹配网络包括设置在所述第一金属线的第一电容,设置在所述第三金属线的第一电感,以及设置在所述第二金属线的第二电感。

在一个具体的可实施方案中,所述连接线包括第一连接线和第二连接线;

所述第一连接线与所述第一辐射体连接;所述第二连接线与所述第二辐射体连接;

所述第一连接线远离第一辐射体的端部连接有第四金属线,所述第四金属线远离所述第一连接线的一端接地;所述第二连接线远离所述第二辐射体的端部连接有第五金属线,所述第五金属线远离所述第二连接线的一端接地;

所述馈源的正极与所述第五金属线连接,所述馈源的负极与所述第四金属线连接。

在一个具体的可实施方案中,所述天线还包括第二匹配网络;所述第二匹配网络包含第三电感、第四电感及第二电容;其中,所述第三电感设置在所述第五金属线,所述第四电感设置在所述第四金属线,所述第二电容设置在所述第一连接线和所述第二连接线之间。改善了天线的性能。

第二方面,提供了一种天线,该天线包括辐射体以及馈电网络,其中,辐射体包括对称设置的第一辐射体及第二辐射体;第一辐射体及第二辐射体的长度可以根据需要而定,在此不做具体限定。馈电网络用于分别给所述第一辐射体及所述第二辐射体馈电;其中,所述馈电网络包含第一馈电网络和第二馈电网络;所述第一馈电网络包括:第一馈源、第一馈电线及第二馈电线;其中,所述第一馈源的负极接地,所述第一馈源的正极与所述第一馈电线及所述第二馈电线连接;所述第一馈电线与所述第一辐射体连接,所述第二馈电线与所述第二辐射体连接;所述第二馈电网络包括:第二馈源、所述第二馈电网络包括馈源、第三馈电线及第四馈电线;其中,所述第二馈源的正极与所述第三馈电线连接,所述第二馈源的负极与所述第四馈电线连接;所述第三馈电线与所述第一辐射体连接,所述第四馈电线与所述第二辐射体连接。在上述技术方案中,通过采用第一馈电网络和第二馈电网络对电流路径长度近似相等的第一辐射体及第二辐射体,可以改善天线的隔离度,在采用第一馈电网络或第二馈电网络对电流路径长度不同的第一辐射体及第二辐射体馈电时,可以改善天线性能的带宽,提高天线的性能。

在一个具体的可实施方案中,所述第一馈电线与所述第二馈电线连接,且所述第一馈电线与所述第二馈电线连接的连接处连接有第一金属线,所述第一馈源的正极与所述第一金属线远离所述第一馈电线的端部连接;所述第一金属线远离所述第一馈电线的一端分别连接有第二金属线及第三金属线,所述第二金属线及所述第三金属线远离所述第一金属线的端部分别接地。

在一个具体的可实施方案中,所述第一馈源的正极通过第一匹配网络与所述第一馈电线及所述第二馈电线连接。提高了天线的性能。

在一个具体的可实施方案中,所述第一匹配网络包括设置在所述第一金属线的第一电容,设置在所述第三金属线的第一电感,以及设置在所述第二金属线的第二电感。提高了天线的性能。

在一个具体的可实施方案中,所述第三馈电线的第一端部与所述第一辐射体电连接;所述第四馈电线的第一端与所述第二辐射体连接;

所述第三馈电线的第二端连接有第四金属线,所述第四金属线远离所述第三馈电线的一端接地;所述第四馈电线的第二端连接有第五金属线,所述第五金属线远离所述第四馈电线的一端接地;所述第二馈源的正极与所述第五金属线连接,所述第二馈源的负极与所述第四金属线连接。

在一个具体的可实施方案中,所述第二馈源通过第二匹配网络与所述第三馈电线及所述第四馈电线对应连接。提高了天线的性能。

在一个具体的可实施方案中,所述第二匹配网络包含第三电感、第四电感及第二电容;其中,所述第三电感设置在所述第五金属线,所述第四电感设置在所述第四金属线,所述第二电容设置在所述第三馈电线的第二端与第四馈电线的第二端之间。提高了天线的性能。

在一个具体的可实施方案中,所述第一辐射体的电流路径长度与所述第二辐射体的电流路径长度的比值介于0.8~1.2。

在一个具体的可实施方案中,第一辐射体的电流路径长度与第二辐射体的电流路径长度相同。

在一个具体的可实施方案中,所述第一辐射体的一端悬空,另一端接地;所述第二辐射体的一端悬空,另一端接地;

所述第一辐射体的悬空的端部与所述第二辐射体悬空的端部位于同一侧;或所述第一辐射体悬空的端部与所述第二辐射体悬空的端部位于不同侧。可以采用不同形式设置天线的辐射体的接地。

在一个具体的可实施方案中,所述第一辐射体及所述第二辐射体的电流路径长度均为所述天线工作频段对应的波长的四分之一。

在一个具体的可实施方案中,所述馈电网络的馈电线上设置有移相器。

第三方面,提供了一种终端,终端包括壳体,以及设置在所述壳体内的上述任一项所述的天线或天线阵列。在上述技术方案中,通过采用第一馈电网络和第二馈电网络对电流路径长度近似相等的第一辐射体及第二辐射体,可以改善天线的隔离度,在采用第一馈电网络或第二馈电网络对电流路径长度不同的第一辐射体及第二辐射体馈电时,可以同时给第一天线和第二天线馈电,改善天线性能的带宽,提高天线的性能。

在一个具体的可实施方案中,所述壳体为金属壳体,且所述金属壳体包括多段金属段,所述第一辐射体及所述第二辐射体为所述多段金属段中的两段金属段。方便天线设置。

附图说明

图1中示出了传统MIMO双天线设计;

图2示出了本申请实施例体用的一种低频天线;

图3示出了ant1天线的具体结构形式;

图4示出了ant2天线的具体结构形式;

图5示出了天线ant1及ant2仿真的一组反射系数曲线;

图6a示出了ant1天线在0.82GHz时的电流分布;

图6b示出了ant1天线在0.9GHz时的电流分布;

图6c示出了ant2天线在0.8GHz时的电流分布;

图6d示出了ant2天线在0.89GHz时的电流分布;

图7a示出了ant1天线在0.82GHz时的辐射方向图;

图7b示出了ant1天线在0.9GHz时的辐射方向图;

图7c示出了ant2天线在0.8GHz时的辐射方向图;

图7d示出了ant2天线在0.89GHz时的辐射方向图;

图8示出了ant1和ant2天线之间的传输系数;

图9示出了ant1和ant2天线的效率曲线;

图10示出了本申请实施例提供的另一种天线的结构;

图11示出了ant1天线的具体结构形式;

图12示出了ant2天线的具体结构形式;

图13示出了天线ant1及ant2仿真的一组反射系数曲线;

图14a示出了ant1天线在0.82GHz时的电流分布;

图14b示出了ant1天线在0.88GHz时的电流分布;

图14c示出了ant2天线在0.84GHz时的电流分布;

图15a示出了ant1天线在0.82GHz时的辐射方向图;

图15b示出了ant1天线在0.88GHz时的辐射方向图;

图15c示出了ant2天线在0.84GHz时的辐射方向图;

图16示出了ant1和ant2天线之间的传输系数;

图17示出了ant1和ant2天线的效率曲线;

图18示出了本申请提供的一种单馈天线;

图19示出了图18所示的天线仿真的一组反射系数曲线;

图20示出了图18所示的天线与仅激励T天线的效率对比;

图21a示出了天线在0.82GHz的频段下的电流在第二辐射体流动;

图21b示出了天线在0.88GHz的频段下的电流在第一辐射体流动;

图21c示出了天线在0.96GHz的频段下的电流在第一辐射体流动;

图22a示出了天线在0.82GHz的频段的辐射方向;

图22b示出了天线在0.88GHz的频段下的辐射方向;

图22c示出了天线在0.96GHz的频段下的辐射方向;

图23示出了本申请实施例提供的一种e单馈天线;

图24示出了图23所示天线仿真的一组反射系数曲线;

图25示出了图23所示天线的效率;

图26a示出了图23所示天线在2.01GHz时的电流分布;

图26b示出了图23所示天线在2.31GHz时的电流分布;

图26c示出了图23所示天线在2.59GHz时的电流分布;

图27a示出了图23所示天线在2.01GHz时的辐射方向图;

图27b示出了图23所示天线在2.31GHz时的辐射方向图;

图27c示出了图23所示天线在2.59GHz时的辐射方向图;

图28示出了本申请图2所示天线在手机中的结构示意图;

图29示例出了本申请实施例提供的另一天线结构。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。

为方便理解,首先说明一下本申请实施例提供的天线的应用场景,本申请实施例提供的天线应用于手机、平板电脑、PC、路由器、可穿戴设备等电子设备。以手机为例,手机包括一个金属壳体,金属壳体包括多个金属段,多个金属段之间电隔离,其中部分的金属段可以作为天线的辐射体。在图1中示例出了传统MIMO双天线设计,天线距离较远,在手机上整体占居较大面积,而且在覆盖低频单频段的情况下,隔离度只有10dB,ECC在0.4左右。中高频MIMO天线的状况亦是如此。而手机通信频段在很长时间内还将出现3G、4G、5G频段共存的局面,天线数量越来越多,频段覆盖越来越广,相互影响越来越严重。为此本申请实施例提供了一种天线,下面结合具体的附图以及实施例对其进行详细的说明。

首先,本申请实施例提供的天线可应用于终端已采用或者即将应用的通信系统,例如:LTE(Long Term Evolution,长期演进)系统、Wifi、SUB-6G、5G等,以下示例的天线不突出通信网络的需求,仅以频率大小说明天线的工作特性。

其次,本申请实施例提供的天线进行仿真的均基于如下的环境:手机的壳体具有金属边框,金属边框围成的空间内设置有PCB板及LDS支架,上述金属边框、LDS支架、PCB板为现有手机中的已知结构,因此在此不展开进行说明。其中,金属边框厚度4mm、宽度3mm,Z向(垂直于终端显示平面的方向)投影区域天线净空均为1mm,金属边框上的开槽宽度均为2mm,LDS支架、金属边框开槽内部、金属边框和地板之间填充材料的介电常数3.0,损耗角是0.01。

如图2所示,图2示例出了本申请实施例体用的一种低频天线,低频天线包含两个对称设置的辐射体,为方面描述将其分别命名为第一辐射体10及第二辐射体20。第一辐射体10及第二辐射体20采用金属边框形式的IFA结构,第一辐射体10及第二辐射体20相对于手机的轴线O对称设置,每个辐射体的下端接地,上端开放(以图2中终端的防止方向为参考方向)。在本申请实施例中并不限定每个辐射体的长度,如第一辐射体10的电流路径长度与第二辐射体20的电流路径长度的比值介于0.8~1.2。只需要第一辐射体10的电流路径长度与第二辐射体20的电流路径长度相同或近似相同即可。对于每个辐射体的长度可以根据需要设定,示例性的每个辐射体的长度近似为低频天线工作频段对应的波长的1/4,如长度对应为低频天线工作频段对应的波长的1/6~1/3等,如波长的1/6、1/4、1/3等。另外,本申请实施例提供的第一辐射体10及第二辐射体20不仅限于图2中所示的采用金属边框的形式,还可以采用其他的方式,如采用柔性电路、金属层或者印刷电路板上的印刷电路等其他的结构形式形成IFA结构。

继续参考图2,本申请实施例提供的低频天线还包括馈电网络,图2中的馈电网络包含两部分:第一馈电网络40和第二馈电网络30,例如第一馈电网络40为对称馈电网络,第二馈电网络30可以是反对称馈电网络。图2中所示的低频天线包含两个子天线:ant1天线:第二馈电网络30与第一辐射体10及第二辐射体20分别连接;ant2天线:第一馈电网络40与第一辐射体10及第二辐射体20分别连接。

如图3中所示,图3示例出了ant1天线的具体结构形式。ant1天线包括第一辐射体10、第二辐射体20以及第二馈电网络30。第二馈电网络30为反对称馈电网络,其包含:第二馈源31、第三馈电线32及第四馈电线33。如图3中所示,在PCB板100上设置有相对的第三馈电线32及第四馈电线33,第三馈电线32与第四馈电线33可为印刷电路或者金属层。第三馈电线32的第一端部从PCB板100延伸到第一辐射体10并与第一辐射体10电连接,或者第三馈电线32的第一端通过金属线与第一辐射体10连接;第四馈电线33的第一端从PCB板100延伸到第二辐射体20并与第二辐射体20连接,或者第四馈电线33通过金属线与第二辐射体20连接。在第三馈电线32的第二端与第四馈电线33的第二端之间为第二馈电网络30的第二馈源31。如图3中所示,第三馈电线32的第二端连接有第四金属线38,第四金属线38远离第三馈电线的一端接地;第四馈电线33的第二端连接有第五金属线37,第五金属线37远离第四馈电线33的一端接地;其中,第三馈电线32、第四馈电线33采用对称的方式设置,第四金属线38与第五金属线37也采用对称的方式设置。如图3中所示,第二馈源31的负极(图示中的-)通过第四金属线38与第三馈电线32连接,第二馈源31的正极(图示中的+)通过第五金属线37与第四馈电线33连接。通过第三馈电线32及第四馈电线33,使得第二馈电网络30与两个辐射体之间形成连接“桥”结构。

在图3中,第三馈电线32与第四馈电线33采用对称的方式设置,以使得第三馈电线32与第四馈电线33的电流路径长度相同;第四金属线38与第五金属线37采用对称的方式设置,以使得第四金属线38与第五金属线37的电流路径长度相同。但是在实际设置时,由于装配误差或者第二馈源31的设置空间问题可能会使得第三馈电线32与第四馈电线33存在差异,或者第四金属线38与第五金属线37之间存在差异。在出现差异时,可选地,可在第二馈电网络30内增加对称的匹配网络设计,为方便描述将其命名为第二匹配网络。示例性的,第二匹配网络可以包含第三电感35、第四电感36及第二电容34;其中,第三电感35设置在第五金属线37,第四电感36设置在第四金属线38,第二电容34设置在第三馈电线32的第二端与第四馈电线33的第二端之间。通过调整第三电感35或者第四电感36的感值,可调整第二馈源31到第一辐射体10的电流路径长度与第二馈源31到第二辐射体20的电流路径长度的偏差,使得两者相等。上述图3中所示的第二馈电网络仅仅为一个示例,也可仅包含第三电感,或者仅包含第四电感等其他的匹配网络,在实际使用时,可以根据需要选择电感或电容组成所需的匹配网络。

如图4所示,图4示例出了ant2天线的结构。ant2天线包括第一辐射体10、第二辐射体20以及第一馈电网络40。第一馈电网络40为对称馈电网络,其包括:第一馈源41、第一馈电线42及第二馈电线43。在图4中,第一馈电线41和第二馈电线42可以为一体结构,第一馈电线41远离第二馈电线42的端部与第一辐射体10连接,第二馈电线42远离第一馈电线41的端部与第二辐射体20连接;第一馈电线42与第二馈电线43呈对称的方式设置,两者的电流路径长度相等。第一馈电线41与第二馈电线42的连接处连接有第一金属线46,第一馈源41的正极与第一金属线46远离第一馈电线42的端部连接,第一馈源41的负极接地。第一金属线46远离第一馈电线42的一端分别连接有第二金属线47及第三金属线49,第二金属线47及第三金属线49远离第一金属线47的端部分别接地。

可选地,对称馈电网络还可包括第一匹配网络,通过第一匹配网络可对第一馈源41馈电到辐射体(第一辐射体10和第二辐射体20)上的电流进行调整。如图4中所示,第一匹配网络包括设置在第一金属线46的第一电容44,设置在第三金属线49的第一电感45,以及设置在第二金属线47的第二电感48,通过调整第一电容44的容值,第一电感45及第二电感48的感值,可调整第一馈源41馈电到辐射体上的电流。当然,应当理解的是,图4中所示的第一匹配网络仅仅为一个具体的示例,第一匹配网络可以根据需要选择不同的电容或电感来实现调整第一馈源41馈电到辐射体上的电流。

为方便理解ant1天线与ant2天线之间的隔离效果,下面分别对ant1天线及ant2天线进行仿真。图5显示了天线ant1及ant2仿真的一组反射系数曲线,其中S11是反对称馈电下ant1的反射系数,S12是对称馈电下ant2的反射系数。ant1的反射曲线中包含两个谐振模式,谐振频率分别在0.82GHz、0.9GHz附近,这两个谐振频率下,辐射体上的电流方向相反;ant2的反射曲线中也包含两个谐振模式,谐振频率分别在0.8GHz和0.89GHz附近,这两个谐振频率下,辐射体上的电流方向相同。下面结合两个天线的电流仿真图进行说明。

如图6a所示,图6a示出了ant1天线在0.82GHz时的电流分布,以图6a所示的ant1天线的放置方向为参考方向,如图6a中的箭头所示,第一辐射体10上的电流流向为由上方流向下方,第二辐射体10上的电流流向为由下方流向上方,第一辐射体10和第二辐射体上的电流方向相反。如图6b所示,图6b示出了ant1天线在0.9GHz时的电流分布,以图6b所示的ant1天线的放置方向为参考方向,如图6b中的箭头所示,第一辐射体10上的电流流向为由下方流向上方,第二辐射体10上的电流流向为由上方流向下方,第一辐射体10和第二辐射体上的电流方向相反。如图6c及图6d所示,如图6c所示,图6c示出了ant2天线在0.8GHz时的电流分布;以图6c所示的ant1天线的放置方向为参考方向,如图6c中的箭头所示,第一辐射体10上的电流及第二辐射体10上的电流流均为由下方流向上方,第一辐射体10和第二辐射体上的电流方向相同;如图6d所示,图6d示出了ant2天线在0.89GHz时的电流分布。以图6d所示的ant1天线的放置方向为参考方向,如图6d中的箭头所示,第一辐射体10上的电流及第二辐射体10上的电流流均为由上方流向下方,第一辐射体10和第二辐射体上的电流方向相同。对比图6a与图6c,以及对比图6b与图6d,可以看出,ant1天线与ant2天线在辐射体上的电流方向相反,从而可有效的改善ant1天线与ant2天线之间的隔离度。

如图7a所示,图7a示出了ant1天线在0.82GHz时的辐射方向图,ant1天线的辐射方向为垂直方向,幅度图中的灰度比较深的区域代表辐射比较强,白色的区域代表辐射比较弱。图7b所示,图7b示出了ant1天线在0.7GHz时的辐射方向图,ant1天线的辐射方向为垂直方向,幅度图中的灰度比较深的区域代表辐射比较强,白色的区域代表辐射比较弱。如图7c所示,图7c示出了ant2天线在0.8GHz时的辐射方向图,ant2天线的辐射方向为水平方向,幅度图中的灰度比较深的区域代表辐射比较强,白色的区域代表辐射比较弱;图7d所示,图7d示出了ant2天线在0.87GHz时的辐射方向图,ant2天线的辐射方向为水平方向,幅度图中的灰度比较深的区域代表辐射比较强,白色的区域代表辐射比较弱。对比图7a与图7c,以及对比图7b与图7d可以看出,ant1天线与ant2天线的辐射方向垂直,因此两个天线之间可以具有比较好的隔离度。

为更清楚的理解本申请实施例提供的ant1天线与ant2天线之间的系能。参考图8,图8显示了示出了ant1和ant2天线之间的传输系数,S21为两个天线之间的传输系数,由图8可看出传输系数最大的为-20dB,而天线之间的隔离度与传输系数相反,因此由图8可以得到ant1天线和ant2天线之间的隔离度可达到20dB以上。

图9显示了ant1天线和ant2天线的效率曲线,实线为系统效率,虚线为辐射效率,由图9可以看出,ant1天线在效率为-5db时,对应的频段带宽达到100MHz以上,辐射效率-3db以上。ant2天线在效率为-4db时,对应的频段带宽在200MHz;辐射效率在-db;由图9可看出,ant1天线及ant2天线的频段均在辐射的频段内。

由上述描述可以看出,在本申请公开的天线中,对于电长度相同的两个辐射体,用第一馈电网络40和第二馈电网络30连接,一般能形成高隔离度的天线对,两个天线性能较接近,可用于MIMO或多CA的天线系统;特别地,采用对称结构的两个天线,每个天线左右头手性能均衡,而且整体优于单辐射体性能。

如图10所示,图10示例出了本申请实施例提供的另一种天线的结构。图10所示的天线认为低频天线。与图2所示的低频天线的区别在于图10所示的低频天线的第一辐射体10与第二辐射体20采用非对称的方式设置。

如图10中所示,第一辐射体10及第二辐射体20采用金属边框的IFA结构。其中,第一辐射体10位于手机左侧边框的中上部位的位置(以图10中手机的放置方向为参考方向,靠近手机听筒位置的侧边框),第一辐射体10的下端接地、上端开放。第二辐射体20设置在手机壳体的右侧边框的中下部位,第二辐射体20的上端接地,下端开放。且第一辐射体10的电流路径长度与第二辐射体20的电流路径长度相同或近似相同。对于每个辐射体的长度可以根据需要设定,示例性的每个辐射体的长度近似为低频天线工作频段对应的波长的1/4,如长度对应为低频天线工作频段对应的波长的1/6~1/3等,具体可以为波长的1/6、1/4、1/3等。另外,本申请实施例提供的第一辐射体10及第二辐射体20不仅限于图10中所示的采用金属边框的形式,还可以采用其他的方式,如采用柔性电路、金属层或者印刷电路板上的印刷电路等其他的结构形式形成IFA结构。

继续参考图10,本申请实施例提供的低频天线还包括馈电网络,图10中的馈电网络包含两部分:第一馈电网络40和第二馈电网络30。图10中所示的低频天线包含两个子天线:如图11所示的ant1天线:第二馈电网络30与第一辐射体10及第二辐射体20分别连接,其中,第二馈电网络30的结构可以参考图4中的相关描述。如图12所示的ant2天线:第一馈电网络40与第一辐射体10及第二辐射体20分别连接,第一馈电网络40的结构可参考图5中的相关描述。

为方便理解ant1天线及ant2天线,对其进行仿真。如图13所示显示了天线仿真的一组反射系数曲线,其中S11是反对称馈电下ant1天线的反射系数,S22是对称馈电下ant2天线的反射系数。ant1的反射曲线中包含两个谐振模式,谐振频率分别在0.82GHz、0.88GHz附近,这两个谐振频率下,辐射体上的电流方向相同;ant2天线的反射曲线中只有一个谐振模式,谐振频率在0.84GHz附近,这个谐振频率下,辐射体上的电流方向相反。下面结合两个天线的电流仿真图进行说明。

如图14a所示,图14a示出了ant1天线在0.82GHz时的电流分布,如图14a中所示的箭头方向,第一辐射体10和第二辐射体20上的电流流向方向均为从各自辐射体的上端流向下端(以图14a中所示的天线的放置方向为参考方向),第一辐射体10和第二辐射体20上的电流的流向相同。如图14b所示,图14b示出了ant1天线在0.88GHz时的电流分布,如图14b中的箭头所示方向,第一辐射体10和第二辐射体20上的电流流向方向均为从各自辐射体的上端流向下端(以图14a中所示的天线的放置方向为参考方向),第一辐射体10和第二辐射体20上的电流的流向相同。如图14c所示,图14c示出了ant2天线在0.84GHz时的电流分布。如图14c所示中的箭头所示方向,第一辐射体10上的电流从第一辐射体10的下端流向上端,第二辐射体20上的电流从第一辐射体10的上端流向下端,第一辐射体10上的电流流向与第二辐射体20上的电流的流向相反。对比图14a与图14c、以及对比图14b与图14c可以看出,ant1天线上的辐射体上的电流与ant2天线上的辐射体上的电流至少部分反向,从而可有效的改善两个天线之间的隔离度。

如图15a所示,图15a示出了ant1天线在0.82GHz时的辐射方向图,其中幅度图中的灰度比较深的区域代表辐射比较强,白色的区域代表辐射比较弱;图15b所示,图15b示出了ant1天线在0.88GHz时的辐射方向图,其中幅度图中的灰度比较深的区域代表辐射比较强,白色的区域代表辐射比较弱;如图15c所示,图15c示出了ant2天线在0.84GHz时的辐射方向图,其中幅度图中的灰度比较深的区域代表辐射比较强,白色的区域代表辐射比较弱。

为更清楚的理解本申请实施例提供的ant1天线与ant2天线之间的系能。参考图16,图16显示了示出了ant1和ant2天线之间的传输系数,其中,S21为ant1天线和ant2天线之间的传输系数,由图16中可看出传输系数最大的为-15;而天线之间的隔离度与传输系数相反,因此由图16可以得到ant1天线和ant2天线之间的隔离度可达到15dB以上。

图17显示了两个天线的效率曲线,实线为系统效率,虚线为辐射效率;ant1天线在效率为-5db时,对应的频段带宽可达到100MHz以上,辐射效率-3db以上。ant2天线在效率为-5db时,对应的频段带宽在70MHz;辐射效率在-2db。由图17可看出,ant1天线及ant2天线的频段均在辐射的频段内。

如图18所示,本申请实施例还提供了一种单馈天线,也为低频天线,图18包括第一辐射体10及第二辐射体20以及馈源60,其中,第一辐射体10具有第一馈电点a以及第一接地点b;第二辐射体20具有第二馈电点c以及第二接地点d;另外,天线还包括连接线,连接线具有相对的第一端和第二端,第一端与第一辐射体10的第一馈电点a连接,第二端与第二辐射体20的第二馈电点c连接;连接线上设置有馈入点e,馈入点e与馈源60连接;其中,第一辐射体10与第二辐射体20之间除连接线外无其他直接电连接。继续参考图18,第一辐射体10的两端均为开口端,并且第一辐射体10的接地点位于两个开口端之间。第二辐射体20的第二接地点位于第二辐射体20的一端,第二辐射体20的另一端为开口端。如图18中所示,在终端具有金属边框时,金属边框上设置有多个开口,多个开口将金属边框分割成多个金属段,为方便描述,定义了金属边框的长侧壁及端侧壁,如图18中直线A的方向示例的金属长侧壁的长度方向,直线B的方向示例的金属边框的短侧壁方向,应当理解的是,金属边框具有相对的两个长侧壁及相对的两个短侧壁,在图18中仅示例出了金属边框的一部分。

在终端采用金属边框时,第一辐射体10和第二辐射体20为金属边框上两个不同的金属段。如图18中所示的,第一辐射体10为其中一个长侧壁的一部分,而第二辐射体20为另一长侧壁的一部分。且第二辐射体20的第二接地点d靠近第一辐射体10的一个开口端。在图18中第一辐射体10的电流路径与第二辐射体20的电流路径长度的比值大于2。如第一辐射体10的电流路径长度约为1/2波长(天线的工作频段对应的波长)的金属段。示例性的,第一辐射体10的电流路径长度介于1/4~3/4波长,如1/4波长、1/2波长、3/4波长;第一辐射体10的第一接地点b位于中间,两端开放,第一辐射体10类似一个T天线的辐射体结构。第二辐射体20的电流路径长度约为1/4波长(天线的工作频段对应的波长)的金属边框,示例性的,第二辐射体20的电流路径长度介于1/8~1/2波长,如1/8波长、1/4波长、1/2波长等;第二辐射体20的第二接地点d位于第二辐射体20的下端,第二辐射体20的上端开放,第二辐射体20可类似一个IFA天线的辐射体结构。

在一个备选方案中,第一辐射体10和第二辐射体20还可采用其他的设置方式。示例性的,第一辐射体10包括其中一个长侧壁的一部分及一个短侧壁的一部分;第二辐射体20包括另一个长侧壁的一部分及一个短侧壁的一部分。此时,第一辐射体10和第二辐射体20的电流路径长度均为1/2波长。在另一个备选方案中,金属边框具有相对的两个长侧壁及相对的两个短侧壁;第一辐射体10为其中一个长侧壁的一部分;第二辐射体20为另一长侧壁的一部分。提高辐射体之间的间隔距离此时,第一辐射体10和第二辐射体20的电流路径长度约为1/4波长。应当理解的是,无论第一辐射体10和第二辐射体20采用上述哪种方式,连接线的第一端及第二端与两个长侧壁一一对应连接。

继续参考图18,天线还包括第一馈电网络,馈源60的负极接地,馈源60的正极通过第一馈电网络与馈入点e连接。其中,馈入点e连接有第一金属线61,馈源60的正极与第一金属线61远离馈入点e的一端连接,第一馈电网络包括设置在第一金属线61上的第一电容62。应当理解的是,图18中所示的第一馈电网络仅仅为一个示例。本申请实施例提供的馈电网络还可包含其他结构。示例性的,在第一金属线61远离馈入点e的一端还连接有第二金属线及第三金属线,第二金属线及第三金属线远离第一金属线61的端部分别接地时,第一馈电网络除图18中包含的第一电容62外,还包括设置在第三金属线的第一电感,以及设置在第二金属线的第二电感。应当理解的是在图18中,虽然将馈源60设置了手机内的中间位置,但是在本申请中不限定馈源60的具体位置。

在具体设置馈源60及连接线50时,终端具有电路板,馈源60设置在电路板。该电路板可以为PCB板100,连接线50可以为PCB板上的金属线。沿短侧壁长度方向,连接线50的第一端和第二端横跨电路板与金属边框之间的间隙,并与金属边框中的两个长侧壁连接,即与第一辐射体10和第二辐射体20位于金属边框中的长侧壁上的部分连接,以实现连接线50与辐射体之间的连接。在具体横跨时,可以通过金属线或者金属层将PCB板100上的连接线50与第一辐射体10和第二辐射体20连接。

为方便理解图18中的天线的性能,对其进行了仿真。图19显示了图18所示的天线仿真的一组反射系数曲线,包含三个谐振模式,谐振频率分别在0.82GHz、0.88GHz、0.96GHz附近。作为对比,同样仿真了只激励左侧T天线的情况,只会产生共模和差模两个谐振,相比本申请实施例提出的宽频多模式结构,性能差距较大。图20显示了这两种天线的效率对比,实线为系统效率,虚线为辐射效率,由图20可看出,本申请在效率为-5dB时,对应的频段为300MHz,辐射效率-2db以上。而左侧T天线在效率为-5db时,对应的频段带宽在200MHz;辐射效率在-3db,因此图18所示的天线具有较大的带宽。

结合图19中所示的本申请的三个频段。其中,0.82GHz谐振主要由右侧IFA天线产生,其电流分布如图21a中所示,天线在0.82GHz的频段下的电流在第二辐射体20流动为:电流由第二辐射体20的上端流向下端。0.88GHz谐振是左侧T天线产生的共模,其对应的电流流向如图21b所示:电流由第一辐射体10的两端流向第一馈电线42与第一辐射体10的连接处。0.96GHz谐振为左测T天线产生的差模,其对应的电流流向如图21c所示,电流由第一辐射体10的上端流向下端。对应三个谐振频率的辐射方向图:如图22a所示,图22a示出了天线在0.82GHz的频段的辐射方向;如图22b所示,天线在0.88GHz的频段下的辐射方向;如图22c所示,天线在0.96GHz的频段下的辐射方向。在图22a、图22b及图22c中,幅度图中的灰度比较深的区域代表辐射比较强,白色的区域代表辐射比较弱。由图22a及图22b及图22c中可看出,灰度占据辐射图中的大部分区域,本申请的天线在三个谐振频率下具有较好的辐射效果。

由上述描述可以看出,在本申请提供的天线中,对于电流路径长度不同的两个辐射体,用第一馈电网络连接,一般能形成单馈的宽频或多频天线结构,较大地改善天线自由空间或头手性能。这个单馈天线由于口径较大,一般也是低SAR结构。当然也可以在图18所示的天线中采用第二馈电网络进行馈电,也可达到同样的效果。

如图23所示,图23示例了单馈天线的另一个例子,图23中的天线为中高频天线,具有长度不等的两个IFA辐射体(第一辐射体10与第二辐射体20),第一辐射体10与第二辐射体20同时设置于终端的底部,采用金属边框的短侧壁作为辐射体。第一辐射体10和第二辐射体20均采用左侧接地、右侧开放,第一辐射体10与第二辐射体20天线相距一定距离。对这两个辐射体通过第二馈电网络30进行馈电,构成单馈的宽频段天线。在图23中,连接线包括第一连接线51和第二连接线52,其中,第一连接线51与第一辐射体10连接;第二连接线52与第二辐射体20连接;通过第一连接线51及第二连接线52,使得第二馈电网络30与两个辐射体之间形成连接“桥”结构。第一连接线51远离第一辐射体10的端部连接有第四金属线64,第四金属线64远离第一连接线51的一端接地;第二连接线52远离第二辐射体20的端部连接有第五金属线65,第五金属线65远离第二连接线52的一端接地;馈源60的正极与第五金属线65连接,馈源60的负极与第四金属线64连接。其中,第一连接线51、第二连接线52可以采用对称的方式设置,也可采用非对称的方式设置;第四金属线64与第五金属线65也采用对称的方式设置,或者非对称的方式设置。

在一个可选的方案中,天线还包括第二匹配网络;第二匹配网络包含第三电感63、第四电感66及第二电容67;其中,第三电感63设置在第五金属线65,第四电感66设置在第四金属线64,第二电容67设置在第一连接线51和第二连接线52之间。改善了天线的性能。通过调整第三电感63或者第四电感66的感值,可调整馈源到第一辐射体10的电流路径长度与馈源到第二辐射体20的电流路径长度的偏差,使得两者相等。上述图23中所示的第二馈电网络仅仅为一个示例,也可仅包含第三电感,或者仅包含第四电感等其他的匹配网络,在实际使用时,可以根据需要选择电感或电容组成所需的匹配网络。

对图23所示的天线进行仿真,图24显示了天线仿真的一组反射系数曲线,包含三个谐振模式,谐振频率分别在2.01GHz、2.31GHz、2.59GHz附近,2.01GHz谐振主要由左侧IFA天线产生,2.31GHz谐振通过了第二馈电网络中的器件,左右两个IFA天线一起辐射,2.59GHz谐振主要由右侧IFA天线产生。图25显示了天线的效率,实线为系统效率,虚线为辐射效率,由图25可看出,本申请在效率为-5dB时,对应的频段为800MHz,辐射效率-2db以上,因此本申请实施例提供的天线具有较大的带宽。参考本申请提供的天线的电流示意图:图26a示出了图23所示天线在2.01GHz时的电流分布,电流仅在第一辐射体10,且由第一辐射体10的悬空端流向接地端;图26b示出了图23所示天线在2.31GHz时的电流分布,电流在第一辐射体10及第二辐射体20上,且均由接地端流向悬空端;图26c示出了图23所示天线在2.59GHz时的电流分布,电流仅在第二辐射体20上,且由悬空端流向接地端。参考本申请实施例提供的天线的辐射方向图:图27a示出了图23所示天线在2.01GHz时的辐射方向图;图27b示出了图23所示天线在2.31GHz时的辐射方向图;图27c示出了图23所示天线在2.59GHz时的辐射方向图。在上述幅度图中的灰度比较深的区域代表辐射比较强,白色的区域代表辐射比较弱。由图27a及图27b及图27c中可看出,灰度占据辐射图中的大部分区域,本申请的天线在三个谐振频率下具有较好的辐射效果。

在图18及图23中示例出了采用金属边框设置第一辐射体和第二辐射体,除上述采用金属边框外,还可在终端的壳体内设置支架来承载第一辐射体和第二辐射体。示例性的,终端内设置有相对的两个支架;第一辐射体为设置在其中一个支架上的金属层;第二辐射体为设置在另一个支架上的金属层。

由上述描述可以看出,在本申请提供的天线中,对于电长度不同的两个辐射体,用馈源与两个电长度不同的两个辐射体连接,能形成单馈的宽频或多频天线结构,较大地改善天线自由空间或头手性能。这个单馈天线由于口径较大,一般也是低SAR结构。当然也可以在图23所示的天线中采用图18中所示的馈电方式进行馈电,也可达到同样的效果。

如图28所示,图28示例了手机中的一种低频天线,图28所示的天线为图2所示的低频天线实际应用在手机中的结构示意图,如图28所示,实际手机中的左右环境不对称,天线净空不一样,如图28所示,手机的左下角分布SPK模块60,右下角分布天线sim卡模块80,其中,手机的左下角及右下角指代的是手机上靠近解锁模块对应的端部的边角处。天线的第一辐射体10与第二辐射体20分别采用手机壳内的金属线制备而成,如设置在天线支架上的金属线,或者在印刷电路板上设置金属线。第一辐射体10和第二辐射体20分布在手机的左右两侧,下端接地,上端悬空。图28所述的天线采用第二馈电网络30及第一馈电网络40进行馈电。第二馈电网络30的第二馈源31通过第三馈电线32与第一辐射体10连接,同时通过第四馈电线33与第二辐射体20连接。在图28中,第三馈电线32与第四馈电线33可采用对称的方式设置,也可以采用不对称的方式设置。具体可根据第二馈源31的设置位置而定。在采用第三馈电线32与第四馈电线33不对称的方式时,可通过设置第二匹配网络39调整第二馈源31传递到第一辐射体10和第二辐射体20上的电流路径长度。其中,第二匹配网络39及第二馈电网络30的具体结构,可参考图3中的相关描述。第一馈电网络40为对称馈电网络,其具体结构可参考图4中的相关描述,在此不再展开说明。由图28可看出,可以产生反对称馈电ant1和对称馈电ant2两个天线。

如图29所示,还提供了一种低频天线,图29所示的标号可以参考图2中的相关标号,与图2所示的天线的区别在于,馈电网络的馈电线上设置有移相器90,移相器可用于改变ant1天线和ant2天线之间的相差。在图29中,移相器90设置在了第一馈电网络40的馈电线(第一馈电线或第二馈电线),但是在本申请中不具体限定设置在反对称馈电网,还可设置在第二馈电网络30上。通过在馈电线上加载的移相器90,可以通过移相器的移向改变辐射体上的相位,进而在手机被握住后,改善被破坏的隔离度。

本申请实施例还提供了一种终端,终端包括壳体,以及设置在壳体内的上述任一项的天线。在上述技术方案中,通过采用第一馈电网络和第二馈电网络对电流路径长度近似相等的第一辐射体及第二辐射体,可以改善天线的隔离度,在采用第一馈电网络或第二馈电网络对电流路径长度不同的第一辐射体及第二辐射体馈电时,可以改善天线性能的带宽,提高天线的性能。其中,壳体可为金属壳体,且金属壳体包括多段金属段,第一辐射体及第二辐射体为多段金属段中的两段金属段。方便天线设置。

以上,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权利要求的保护范围为准。

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