CN106374191A - 天线和终端设备 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种天线和终端设备，所述天线包括天线本体和调谐器件，还包括一耦合器件，耦合器件与调谐器件连接，并与天线本体间隔耦合间距，以与天线本体耦合，进而实现耦合调谐，既满足了天线设计需求，又使得天线本体无需直接接触调谐器件，从而大大减弱了天线的ESD失效概率，避免了调谐器件因为直接与天线本体接触导致的ESD失效问题，提升了天线性能。从而无需在相应射频端口加TVS管器件来解决EDS失效问题，节约了产品设计成本。同时，由于调谐器件无需与天线本体(如终端设备的金属外壳)产生侧接触，因此无需在金属外壳上设计接触位置，从而简化了结构设计，节约了产品设计成本，大大增加了结构的可靠性和天线性能的一致性。

Description

天线和终端设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及到一种天线和终端设备。

背景技术

手机、平板电脑等终端设备中设置有天线，天线一般由天线本体和调谐器件组成，天线本体直接与调谐器件连接，实现天线调谐功能。而现有的终端设备为了提高外观的质感，其外壳越来越多的采用金属材质，即采用金属边框和金属后盖，此时则将金属边框和金属后盖作为天线本体。

然而，由于天线的调谐器件直接与天线本体接触，因此容易导致天线调谐器件的静电放电(Electro-Static discharge，ESD)失效，进而严重恶化天线性能。尤其在北方干燥环境下，因为手机的使用与人密切接触，人手上的静电和手机在口袋中与衣服的磨擦产生的静电如果没有很好的ESD防护设计，会通过手机的金属边框/后盖/接口/缝隙使手机对ESD敏感的天线调谐器件损坏，从而严重影响天线性能。这里所述的ESD，是指具有不同静电电位的物体互相靠近或直接接触引起的电荷转移。

为了解决ESD失效的问题，现有技术的解决方案是在相应射频端口加TVS管器件，但这样会导致额外增加产品设计成本。

此外，由于调谐器件直接与天线本体接触，导致必须在金属外壳上设计一个接触位置，但在一些极限结构环境下，会给结构设计带来很大困难，并且会严重影响天线整体的可靠性。例如，在金属边框/后盖项目中，调谐器件与金属边框/后盖侧接触，当天线两边分别是USB和MIC时，就会导致侧接触实现起来非常困难，从而导致结构设计难度大，后端组装难度大，并且可靠性差。

综上所述，现有的天线设计方案，具有ESD失效的问题而导致天线性能受影响，同时增加了结构设计的难度，影响了天线的可靠性。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种天线和终端设备，旨在解决现有技术中天线的ESD失效以及结构设计困难的技术问题。

为达以上目的，本发明提出一种天线，所述包括天线本体和调谐器件，还包括一耦合器件，所述耦合器件与所述调谐器件连接，并与所述天线本体间隔耦合间距，以与所述天线本体耦合。

可选地，所述天线本体包括主体单元和分支单元，所述耦合器件包括与所述调谐器件连接的第一耦合单元，所述第一耦合单元与所述分支单元并列并间隔耦合间距。

可选地，所述分支单元为馈源分支，所述馈源分支与第一耦合单元的耦合位置在馈源分支的1/3至2/3的位置处。

可选地，所述耦合位置距离馈源分支与主体单元的连接点比距离馈电点更近。

可选地，所述分支单元为两个，所述第一耦合单元位于两个分支单元一侧，所述第一耦合单元与相邻的一个分支单元间隔耦合间距。

可选地，与所述第一耦合单元相邻的分支单元为馈源分支。

可选地，所述分支单元为两个，所述第一耦合单元位于两个分支单元之间，所述第一耦合单元与其中一个分支单元间隔耦合间距。

可选地，所述分支单元包括馈源分支和地分支，所述第一耦合单元与所述地分支间隔耦合间距。

可选地，所述地分支与第一耦合单元的耦合位置在地分支的1/2的位置处。

可选地，所述分支单元为两个，所述第一耦合单元位于两个分支单元之间，所述第一耦合单元分别与两个分支单元间隔耦合间距。

可选地，所述耦合器件还包括与所述主体单元并列的第二耦合单元，所述第二耦合单元与所述主体单元间隔耦合间距。

可选地，所述耦合单元呈T型。

可选地，所述耦合间距介于0.1～3毫米之间。

可选地，所述耦合间距介于0.2～0.3毫米之间。

本发明同时提出一种终端设备，所述终端设备包括一天线，所述天线包括天线本体和调谐器件，其特征在于，还包括一耦合器件，所述耦合器件与所述调谐器件连接，并与所述天线本体间隔耦合间距，以与所述天线本体耦合。

本发明实施例所提供的一种天线，通过在天线本体和调谐器件之间增设一耦合器件，由耦合器件与调谐器件连接并与天线本体间隔耦合距离而产生耦合，进而实现耦合调谐，既满足了天线设计需求，又使得天线本体无需直接接触调谐器件，从而大大减弱了天线的ESD失效概率，避免了调谐器件因为直接与天线本体接触导致的ESD失效问题，提升了天线性能。从而，无需在相应射频端口加TVS管器件来解决EDS失效问题，节约了产品设计成本。

同时，由于调谐器件无需与天线本体(如终端设备的金属外壳)产生侧接触，因此无需在金属外壳上设计接触位置，从而简化了结构设计，节约了产品设计成本，大大增加了结构的可靠性和天线性能的一致性。通过本方案的合理设计，可以实现针对天线需求频段调谐性能需求，最终达到天线设计指标。

附图说明

图1是本发明第一实施例的天线的结构示意图；

图2是本发明第二实施例的天线的结构示意图；

图3是本发明第三实施例的天线的结构示意图；

图4是本发明第四实施例的天线的结构示意图；

图5是针对第二实施例的天线进行耦合调谐获得的波形图；

图6是针对第二实施例的天线进行耦合调谐获得的又一波形图；

图7是针对第二实施例的天线进行耦合调谐获得的又一波形图；

图8是针对第二实施例的天线进行耦合调谐获得的实验数据。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解，这里所使用的“终端”、“终端设备”既包括无线信号接收器的设备，其仅具备无发射能力的无线信号接收器的设备，又包括接收和发射硬件的设备，其具有能够在双向通信链路上，执行双向通信的接收和发射硬件的设备。这种设备可以包括：蜂窝或其他通信设备，其具有单线路显示器或多线路显示器或没有多线路显示器的蜂窝或其他通信设备；PCS(Personal Communications Service，个人通信***)，其可以组合语音、数据处理、传真和/或数据通信能力；PDA(Personal Digital Assistant，个人数字助理)，其可以包括射频接收器、寻呼机、互联网/内联网访问、网络浏览器、记事本、日历和/或GPS(Global Positioning System，全球定位***)接收器；常规膝上型和/或掌上型计算机或其他设备，其具有和/或包括射频接收器的常规膝上型和/或掌上型计算机或其他设备。这里所使用的“终端”、“终端设备”可以是便携式、可运输、安装在交通工具(航空、海运和/或陆地)中的，或者适合于和/或配置为在本地运行，和/或以分布形式，运行在地球和/或空间的任何其他位置运行。这里所使用的“终端”、“终端设备”还可以是通信终端、上网终端、音乐/视频播放终端，例如可以是PDA、MID(Mobile Internet Device，移动互联网设备)和/或具有音乐/视频播放功能的移动电话，也可以是智能电视、机顶盒等设备。

实施例一

参照图1，提出本发明第一实施例的天线，所述天线包括天线本体10、调谐器件20和耦合器件30，耦合器件30与调谐器件20连接，天线本体10既不与调谐器件20连接，也不与耦合器件30连接，而是与耦合器件30间隔耦合间距，以与耦合器件30耦合，从而实现耦合调谐。所述耦合间距可以根据实际需要设定，通常介于0.1～3毫米之间，优选介于0.2～0.3毫米之间。

本发明实施例所述的耦合，是指两个及其以上的天线组成单元之间存在紧密配合与相互影响，通过改变其中一个天线组成单元的参数可以间接改变整个天线的参数，进而达到作用于一侧而影响全局的现象。

本发明实施例中，调谐器件20包括调谐开关21和至少两个调谐元件22，如图1所示，有四个调谐元件22。所述调谐开关21如单刀双掷开关、单极四投开关等，所述调谐元件22如电阻、电容、电感等元件中的一种或至少两种的组合。通过将调谐开关21在不同的调谐元件22之间切换，改变调谐开关21RFx端口的电阻/电容/电感值来达到调谐目的。在某些实施例中，调谐器件20也可以只包括可调的调谐元件，如可调电容、可调电感、可调电阻等元件中的一种或至少两种的组合，通过改变调谐器件的值(如电容值、电感值、电阻值等)来达到调谐目的。

如图1所示，天线本体10包括主体单元11和分支单元，该分支单元为馈源分支12，馈源分支12连接馈电点。耦合器件30位于天线本体10的主体单元11的一端，包括第一耦合单元31，该第一耦合单元31连接调谐器件20的调谐开关21，与天线本体10的馈源分支11并列设置，优选与馈源分支11平行，并与馈源分支11间隔一耦合间距D，从而实现天线的耦合调谐。其中，馈源分支12与第一耦合单元31的耦合位置大概在馈源分支12的1/3至2/3的位置处(当然也可以位于其它位置)，且其距离馈源分支12与主体单元11的连接点比距离馈电点更近(反之亦可)。

进一步地，如图1所示，耦合器件30还包括第二耦合单元32，从而第一耦合单元31一端连接调谐器件20，另一端连接第二耦合单元32。第二耦合单元32与天线本体10的主体单元11并列设置，优选与主体单元11平行，并与主体单元11间隔耦合间距C，从而进一步增强天线的耦合调谐效果。优选地，第一耦合单元31和第二耦合单元32相互垂直，从而使得耦合器30件呈T型，以有利于布局和调谐效果的提高。其中，主体单元11与第二耦合单元32的耦合位置位于主体单元11的端部(当然也可以位于其它位置)。

第一耦合单元31与馈源分支12之间的耦合间距D和第二耦合单元32与主体单元11之间的耦合间距C可以相等，也可以不等。实施例二

参照图2，提出本发明第二实施例的天线，本实施例与第一实施例的区别是天线本体10包括两个分支单元，除了馈源分支12，还包括一地分支13，该地分支13连接接地点，第一耦合单元31位于两个分支单元的一侧。如图2所示，第一耦合单元31与馈源分支12相邻(在某些实施例中也可以与地分支13相邻)，并与馈源分支12间隔一耦合间距D。其中，馈源分支12与第一耦合单元31的耦合位置大概在馈源分支12的1/3至2/3的位置处(当然也可以位于其它位置)，且其距离馈源分支12与主体单元11的连接点比距离馈电点更近(反之亦可)；主体单元11与第二耦合单元32的耦合位置大概位于主体单元11的1/3至2/3的位置处(当然也可以位于其它位置)。同时，本实施例中的调谐器件20具有两个调谐元件22。从而，通过增加一个分支单元，增强了天线性能。

实施例三

参照图3，提出本发明第三实施例的天线，本实施例与第二实施例的区别是第一耦合单元31位于天线本体10的两个分支单元之间，即位于馈源分支12和地分支13之间，并与地分支13间隔耦合间距D(在某些实施例中也可以与馈源分支12间隔耦合间距)，即相对于馈电点，耦合器件30更靠近接地点。其中，地分支13与第一耦合单元31的耦合位置大概在地分支12的1/2的位置处(当然也可以位于其它位置)；主体单元11与第二耦合单元32的耦合位置大概位于主体单元11的1/3至2/3的位置处(当然也可以位于其它位置)，且其距离接地点比距离馈电点更近(反之亦可)。

从而增加了一种布局方式，方便根据实际需要进行不同的布局，以提高耦合调谐效果，提升天线性能。

实施例四

参照图4，提出本发明第四实施例的天线，本实施例与第三实施例的区别是第一耦合单元31分别与两个分支单元间隔一耦合间距，即分别与地分支13和馈源分支12间隔一耦合间距D1和D2，耦合间距D1和D2可以相等，也可以不等。其中，地分支13与第一耦合单元31的耦合位置大概在地分支12的1/2的位置处(当然也可以位于其它位置)；馈源分支12与第一耦合单元31的耦合位置大概在馈源分支12的1/3至2/3的位置处(当然也可以位于其它位置)，且其距离馈源分支12与主体单元11的连接点比距离馈电点更近(反之亦可)；主体单元11与第二耦合单元32的耦合位置大概位于主体单元11的1/3至2/3的位置处(当然也可以位于其它位置)，且其与接地点和馈电点的距离可以相等也可以不等。

从而，本实施例中耦合器件30与天线本体10之间具有耦合间距C、耦合间距D1和耦合间距D2三个耦合间距，进一步增强了天线的耦合调谐效果，提升了天线性能。

以上实施例是分别在环形天线(LOOP)、平面倒F型天线(Planar Inverted F-shaped Antenna，PIFA)、单极天线(Monopole)和倒F天线(IFA)的基础上进行改造后获得的本发明的耦合调谐的天线。实际实施过程中，可以根据具体的天线环境，找到合适的位置，以达到针对某些需求的频段进行调谐，进而提升天线性能。此外，还可以根据实际需要对前述实施例的天线进行各种变形，如为天线本体10增加更多分支单元，为耦合器件30增加更多的第一耦合单元31等。

如图5-图8所示，为针对第二实施例的天线进行耦合调谐所获得的波形图和实验数据，其中，图5为天线在耦合调谐状态0的波形图，图6为天线在耦合调谐状态1的波形图，图7为天线在耦合调谐状态2的波形图，图8为天线在耦合调谐状态0～2的实验数据。从中可以看出，通过本发明的耦合调谐方案，在不同的耦合调谐状态下，可以让天线从低频824～960MHZ均满足VSWR<2.5，并且效率可以满足>30％，从而满足天线设计需求。

以上是针对第二实施例的天线的实验数据，其余实施例的天线经过实际实验验证也是有效的，在此不做一一列举，相关实验可以根据项目实际环境做优化设计。

本发明实施例的天线，可以应用于各种终端设备，如手机、平板等移动终端，既可以应用于金属外壳机型，也可以应用于普通塑料或陶瓷外壳机型。当应用于金属外壳机型更具优势。

本发明实施例的天线，通过在天线本体10和调谐器件20之间增设一耦合器件30，由耦合器件30与调谐器件20连接并与天线本体10间隔耦合距离而产生耦合，进而实现耦合调谐，既满足了天线设计需求，又使得天线本体10无需直接接触调谐器件20，从而大大减弱了天线的ESD失效概率，避免了调谐器件20因为直接与天线本体接触导致的ESD失效问题，提升了天线性能。从而，无需在相应射频端口加TVS管器件来解决EDS失效问题，节约了产品设计成本。

同时，由于调谐器件20无需与天线本体10(如终端设备的金属外壳)产生侧接触，因此无需在金属外壳上设计接触位置，从而简化了结构设计，节约了产品设计成本，大大增加了结构的可靠性和天线性能的一致性。通过本方案的合理设计，可以实现针对天线需求频段调谐性能需求，最终达到天线设计指标。

本发明同时提出一种终端设备，所述终端设备包括天线，所述天线包括天线本体和调谐器件，还包括一耦合器件，所述耦合器件与所述调谐器件连接，并与所述天线本体间隔耦合间距，以与所述天线本体耦合。本实施例中所描述的天线为本发明中上述实施例所涉及的天线，在此不再赘述。

本发明实施例的终端设备，通过采用耦合调谐方案，在天线本体和调谐器件之间增设一耦合器件，由耦合器件与调谐器件连接并与天线本体间隔耦合距离而产生耦合，进而实现耦合调谐，既满足了天线设计需求，又使得天线本体无需直接接触调谐器件，从而大大减弱了天线的ESD失效概率，避免了调谐器件因为直接与天线本体接触导致的ESD失效问题，提升了天线性能。从而，无需在相应射频端口加TVS管器件来解决EDS失效问题，节约了产品设计成本。

同时，由于调谐器件无需与天线本体(如终端设备的金属外壳)产生侧接触，因此无需在金属外壳上设计接触位置，从而简化了终端设备的结构设计，节约了产品设计成本，大大增加了结构的可靠性和天线性能的一致性。通过本方案的合理设计，可以实现针对天线需求频段调谐性能需求，最终达到天线设计指标。

以上参照附图说明了本发明的优选实施例，并非因此局限本发明的权利范围。本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质，可以有多种变型方案实现本发明，比如作为一个实施例的特征可用于另一实施例而得到又一实施例。凡在运用本发明的技术构思之内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本发明的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种天线，包括天线本体和调谐器件，其特征在于，还包括一耦合器件，所述耦合器件与所述调谐器件连接，并与所述天线本体间隔耦合间距，以与所述天线本体耦合。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述天线本体包括主体单元和分支单元，所述耦合器件包括与所述调谐器件连接的第一耦合单元，所述第一耦合单元与所述分支单元并列并间隔耦合间距。

3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述分支单元为馈源分支，所述馈源分支与所述第一耦合单元的耦合位置在所述馈源分支的1/3至2/3的位置处。

4.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，所述耦合位置距离所述馈源分支与所述主体单元的连接点比距离馈电点更近。

5.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述分支单元为两个，所述第一耦合单元位于两个分支单元一侧，所述第一耦合单元与相邻的一个分支单元间隔耦合间距。

6.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，与所述第一耦合单元相邻的分支单元为馈源分支。

7.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述分支单元为两个，所述第一耦合单元位于两个分支单元之间，所述第一耦合单元与其中一个分支单元间隔耦合间距。

8.根据权利要求7所述的天线，其特征在于，所述分支单元包括馈源分支和地分支，所述第一耦合单元与所述地分支间隔耦合间距。

9.根据权利要求8所述的天线，其特征在于，所述地分支与所述第一耦合单元的耦合位置在地分支的1/2的位置处。

10.一种终端设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的天线。