CN106921021B - 一种天线结构及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天线结构及电子设备，该电子设备包括一具有缝隙结构的金属电池盖，该天线结构包括：缝隙天线本体，该缝隙天线本体由金属电池盖被缝隙结构分割的第一边沿形成；沿缝隙天线本体设置的馈电部、第一调谐部和第二调谐部；其中馈电部包括馈电点和馈源；开关匹配电路，馈电点通过开关匹配电路与馈源连接；第一开关，第一调谐部通过第一开关与接地端连接；以及第二开关，第二调谐部通过第二开关与接地端连接。本发明通过三个开关的组合导通或断开，实现多频段复用，兼容多个天线模态下的天线性能，尤其是兼容不同天线模态下带间CA的覆盖。

Description

一种天线结构及电子设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种天线结构及电子设备。

背景技术

随着移动终端的快速发展，具有金属质感的移动终端将在未来一段时间内持续流行。面对金属材质的各种结构，电子设备的天线信号成为业界的挑战,尤其是天线不同覆盖频段或不同天线模态之间的复用。其中，金属外壳的U形缝隙对整机天线的带宽和效率都有明显降低。以传统的双开关天线为例，双开关天线方案只能通过两个控制开关的导通与断开来调整天线的谐振模态；而两个开关需要同时覆盖的模态有低频段(如：B12\B5\B8)、中频段(如B1\B3\B39)和高频段(B40\B41)，此外还需同时兼容B1\B3带间载波聚合(CA，Carrier Aggregation)，B39\41带间CA。但在实际调试过程中双开关天线方案是难以覆盖的，往往是调整好某几个模态却发现某一个或者几个模态有明显降低，无法有效兼顾，特别是带间CA完全无法有效覆盖。

发明内容

本发明实施例提供了一种天线结构及电子设备，以解决现有技术中双开关天线无法有效兼顾多个天线模态的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种天线结构，应用于一电子设备，该电子设备包括一具有缝隙结构的金属电池盖，其中，该天线结构包括：

缝隙天线本体，缝隙天线本体由金属电池盖被缝隙结构分割的第一边沿形成；

沿缝隙天线本体设置的馈电部、第一调谐部和第二调谐部；其中馈电部包括馈电点和馈源；

开关匹配电路，馈电点通过开关匹配电路与馈源连接；

第一开关，第一调谐部通过第一开关与接地端连接；以及，

第二开关，第二调谐部通过第二开关与接地端连接。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括一具有缝隙结构的金属电池盖，其中，该电子设备还包括如上所述的天线结构。

这样，本发明实施例的天线结构及电子设备，通过在馈电点和馈源之间增设一开关匹配电路，通过开关匹配电路与第一开关和第二开关之间的组合导通或断开，实现多个天线频段的复用，并匹配各个频段的射频性能，尤其是兼容不同天线模态下带间CA的覆盖。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1表示本发明实施例一的天线结构的结构示意图；

图2表示本发明实施例二的天线结构的结构示意图。

其中，图中：

1、金属电池盖，2、缝隙天线本体，4、第一调谐部，5、第二调谐部，6、开关匹配电路，7、第一开关，8、第二开关，9、谐振匹配电路；

11、缝隙结构，12、连接部；

31、馈电点，32、馈源；

61、无源元件，62、控制开关。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

实施例一

如图1所示，本发明的实施例提供了一种天线结构，应用于一电子设备，该电子设备包括一具有缝隙结构11的金属电池盖1，该天线结构具体包括：缝隙天线本体2、馈电部、第一调谐部4、第二调谐部5、开关匹配电路6、第一开关7和第二开关8。需要说明的是，缝隙结构可以设置于金属电池盖1(电子设备)的上端、下端、左端或右端，具***置可根据实际设计需要设定，在此不做具体限定。

其中，缝隙天线本体2由金属电池盖1被缝隙结构11分割的第一边沿形成。进一步地，该天线结构还包括一塑料支撑结构，该塑料支撑结构位于缝隙结构11内，在遮挡缝隙结构11不外露于金属电池盖1外部的同时，还使得金属电池盖1的整体为平面或弧面，表面无凸起和凹陷。具体地，第一边沿为金属电池盖1与塑料支撑结构顶端面接触的边沿。进一步地，缝隙天线本体2为分段式天线，金属电池盖1上还设置有一连接部12，该连接部12位于金属电池盖1上、并将缝隙天线本体2分为两段天线，馈电部、第一调谐部4和第二调谐部5设置于两段天线中的一段上，缝隙天线本体2通过金属电池盖1上的连接部12与接地端短接。即该连接部将缝隙天线本体2分为两段，该两段的相邻末端即是连接部的两端，连接部的两端与接地端短接，其中，该接地端可以是主板的接地端亦可以是金属电池盖1。

沿缝隙天线本体2设置的馈电部、第一调谐部4和第二调谐部5。即，馈电部、第一调谐部4和第二调谐部5沿缝隙天线本体2的延伸方向设置，其中，馈电部、第一调谐部4和第二调谐部5分别分布于分段式缝隙天线本体2(即两段天线)中的较长的一段上。具体地，连接部12与缝隙天线本体2的第一末端形成第一段天线，连接部12与缝隙天线本体2的第二末端形成第二段天线，其中，第一段天线的长度比第二段天线的长度长，馈电部、第一调谐部4和第二调谐部5设置于连接部12与缝隙天线本体2的第一末端之间。其中，第一段天线可实现4G LTE天线，第二段天线可实现GPS/WIFI2.4/5.8三天线复用；也可以是第一段天线实现4GLTE/GPS两天线复用，第二段天线可实现WIFI2.4/5.8两天线复用。优选地，沿缝隙天线本体2从馈电点31到缝隙天线本体2的第一末端的长度为12～18mm，沿缝隙天线本体2从第一调谐部4到缝隙天线本体2的第一末端的长度为15～20mm，沿缝隙天线本体2从第二调谐部5到缝隙天线本体2的第一末端的长度为35～37mm。其中，第一末端为与第一调谐部4距离小的一端。

其中，馈电部包括馈电点31和馈源32，其中，馈电点31通过开关匹配电路6与馈源32连接。其中，馈电点31为馈电部与缝隙天线本体2(或金属电池盖1的上边沿)的接触点。进一步地，第一调谐部4通过第一开关7与接地端连接，第二调谐部5通过第二开关8与接地端连接。

本发明实施例的天线结构通过在馈电点31和馈源32之间增设一开关匹配电路6，通过开关匹配电路6、第一开关7和第二开关8之间的组合导通或断开，实现多个天线频段的复用，并匹配各个频段的射频性能，尤其是兼容不同天线模态下带间CA的覆盖。

其中，如图1所示，开关匹配电路6包括：无源元件61，以及与无源元件61并联的控制开关62。其中，无源元件61和控制开关62并联后的一端与馈电点31连接，另一端与馈源32连接。其中，无源元件61包括电感或电容。

以上介绍了本发明实施例的天线结构的具体结构，下面将结合不同开关组合导通或断开下，缝隙天线本体所工作的天线模态或覆盖的频段做进一步介绍。本发明实施例中包括开关匹配电路、第一开关和第二开关，即三个开关，这三个开关包括8种导通和关断的组合方式。

其中，组合方式一：当开关匹配电路6、第一开关7和第二开关8均导通时，缝隙天线本体2的信号覆盖范围为第一频段范围，具体地，这时缝隙天线本体2在第一调谐部4至缝隙天线本体2的第一末端的谐振、在第一调谐部4至馈电点31之间的谐振、第二调谐部5至缝隙天线本体2的第一末端的谐振、在第二调谐部5至馈电点31之间的谐振可实现对LTE B41模态的覆盖，且同时存在一个较好的LTE B39模态。

组合方式二：当开关匹配电路6和第一开关7导通，第二开关8断开时，缝隙天线本体2的信号覆盖范围为第二频段范围，具体地，这时缝隙天线本体2在第一调谐部4至缝隙天线本体2的第一末端的谐振、在第一调谐部4至馈电点31之间的谐振可实现对LTE B39模态的覆盖同时存在一个较好的LTE B41模态。

组合方式三：当开关匹配电路6和第二开关8导通，第一开关7断开时，缝隙天线本体2的信号覆盖范围为第三频段范围，具体地，这时缝隙天线本体2在第二调谐部5至缝隙天线本体2的第一末端的谐振、在第二调谐部5至馈电点31之间的谐振可实现对LTE B8模态的覆盖。其中，第一频段范围、第二频段范围和第三频段范围覆盖的频率范围不同。

其中，综合以上组合方式一和二两种开关状态，可以有效实现B39\41带间CA模式的覆盖，而传统的开关方案缺少开关匹配电路6，缺少了天线模态的调整方式，无法兼顾B39\41，当有B39时没有B41，有B41时没有B39。此外，针对上述组合方式三，由于控制开关62闭合，并联的无源元件61(电感或电容)不起作用，起到针对B8的匹配作用，提高B8的覆盖性能。

以上介绍了开关匹配电路6导通时，三个开关组合导通或断开的场景，下面将介绍开关匹配电路6断开时，三个开关组合导通或断开的场景。

其中，组合方式四：当开关匹配电路6断开，第一开关7和第二开关8导通时，缝隙天线本体2的信号覆盖范围为第四频段范围。这时，缝隙天线本体2在第一调谐部4至缝隙天线本体2的第一末端的谐振、在第一调谐部4至馈电点31之间的谐振、第二调谐部5至缝隙天线本体2的第一末端的谐振、在第二调谐部5至馈电点31之间的谐振可实现对LTE B1\3CA模态的覆盖，其中值得指出的是，若不需要B39\41CA功能，也可以将B39放在这个模态里。

组合方式五：当开关匹配电路6和第一开关7断开，第二开关8导通时，缝隙天线本体2的信号覆盖范围为第五频段范围。具体地，这时缝隙天线本体2在第二调谐部5至缝隙天线本体2的第一末端的谐振、在第二调谐部5至馈电点31之间的谐振可实现对LTE B5模态的覆盖，由于控制开关62并联的无源元件61(电容或电感)起到作用，对B5状态起到串电感或者串电容效果，针对B12进行了匹配，有效提高B5效率。其中，第二开关8可包括多路控制开关，多个控制开关可导通一路或多路，多路同时导通时可境地开关损耗。其中值得指出是，这种组合方式下，可利用了低频模态的高倍频，即利用B5的倍频模态覆盖B41模态。

组合方式六：当开关匹配电路6和第二开关8断开，第一开关7导通时，缝隙天线本体2的信号覆盖范围为第六频段范围。具体地，这时缝隙天线本体2在第一调谐部4至缝隙天线本体2的第一末端的谐振、在第一调谐部4至馈电点31之间的谐振可实现对LTE B40模态的覆盖，由于开关匹配电路6的存在，通过匹配作用有效将最优辐射体的模态匹配到B40频段，可以极大的提高B40辐射效率，而传统的B40通过增加第二开关8的开关数(T数)，来调整B40长度，这样会导致寄生参数的变化，从而导致所有频段降低。为了兼容所有频段效果，往往会牺牲某些频段的性能从而导致传统开关天线无法有效覆盖B40模态。

组合方式七：当开关匹配电路6、第一开关7和第二开关8均断开，缝隙天线本体2的信号覆盖范围为第七频段范围，这时缝隙天线本体2在馈电点31至缝隙天线本体2的第一末端的谐振可实现对LTE B12模态的覆盖，于控制开关62并联的无源元件61(电容或电感)起到作用，对B12状态起到串电感或者串电容效果，针对B12进行了匹配，有效提高B12效率。其中，第四频段范围、第五频段范围、第六频段范围和第七频段范围覆盖的频率范围不同。

综上，本发明实施例通过在馈电点和馈源之间增设一开关匹配电路，通过开关匹配电路与第一开关和第二开关之间的组合导通或断开，实现多个天线频段(如B5、12、39、40、41等)的复用，并匹配各个频段的射频性能，尤其是兼容不同天线模态下带间CA的覆盖。

实施例二

本发明实施例二在实施例一的基础上，结合附图2对本发明的天线结构做进一步说明。

具体地，如图2所示，本发明实施例的天线结构除了包括以上实施例一种列出的：缝隙天线本体2、馈电部、第一调谐部4、第二调谐部5、开关匹配电路6、第一开关7和第二开关8外，还包括一谐振匹配电路9，其中，谐振匹配电路9的一端与第一开关7连接，谐振匹配电路9的另一端与接地端连接。在第一调谐部4所在支路上增加谐振匹配电路9，可实现缝隙天线本体2的中频小电感，高频大电感性能，这样结合上述实施例一实现天线更好的调试灵活性。

值得指出的是上述金属电池盖1上的缝隙结构11可以是U形缝隙、直线型缝隙、多缝结构和微缝结构中的任一种，对应地，缝隙天线本体2的具体结构也为U形缝隙、直线型缝隙、多缝结构和微缝结构中的一种。

依据本发明实施例的再一方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括一具有缝隙结构11的金属电池盖1，以及如上所述的天线结构。值得指出的是，本发明实施例的电子设备是与上述天线结构相对应的电子设备，上述天线结构对应的实施方式和实现的技术效果均适用于该电子设备的实施例中，通过在馈电点和馈源之间增设一开关匹配电路，通过开关匹配电路与第一开关和第二开关之间的组合导通或断开，实现多个天线频段的复用，并匹配各个频段的射频性能，尤其是兼容不同天线模态下带间CA的覆盖。此外，还可通过在第一调谐部所在支路增设谐振匹配电路的方式，实现缝隙天线本体的中频小电感，高频大电感性能。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或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发明的限制。

此外，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。由此，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。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种天线结构，应用于一电子设备，所述电子设备包括一具有缝隙结构(11)的金属电池盖(1)，其特征在于，所述天线结构包括：

缝隙天线本体(2)，所述缝隙天线本体(2)由所述金属电池盖(1)被所述缝隙结构(11)分割的第一边沿形成；

沿所述缝隙天线本体(2)设置的馈电部、第一调谐部(4)和第二调谐部(5)；其中所述馈电部包括馈电点(31)和馈源(32)；

开关匹配电路(6)，所述馈电点(31)通过所述开关匹配电路(6)与馈源(32)连接；

第一开关(7)，所述第一调谐部(4)通过所述第一开关(7)与接地端连接；以及，

第二开关(8)，所述第二调谐部(5)通过所述第二开关(8)与接地端连接；

所述天线结构还包括一连接部(12)，所述连接部(12)位于所述金属电池盖(1)上、并将所述缝隙天线本体(2)分为两段天线，所述馈电部、第一调谐部(4)和第二调谐部(5)设置于所述两段天线中的一段上，所述缝隙天线本体(2)通过所述连接部(12)与接地端短接。

2.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述开关匹配电路(6)包括：无源元件(61)，以及与所述无源元件(61)并联的控制开关(62)；其中，所述无源元件(61)和控制开关(62)并联后的一端与馈电点(31)连接，另一端与馈源(32)连接。

3.根据权利要求2所述的天线结构，其特征在于，所述无源元件(61)包括电感或电容。

4.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述天线结构还包括：谐振匹配电路(9)，其中，所述谐振匹配电路(9)的一端与第一开关(7)连接，所述谐振匹配电路(9)的另一端与接地端连接。

5.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，当所述开关匹配电路(6)、第一开关(7)和第二开关(8)均导通时，缝隙天线本体(2)的信号覆盖范围为第一频段范围；

当所述开关匹配电路(6)和第一开关(7)导通，所述第二开关(8)断开时，缝隙天线本体(2)的信号覆盖范围为第二频段范围；

当所述开关匹配电路(6)和第二开关(8)导通，所述第一开关(7)断开时，缝隙天线本体(2)的信号覆盖范围为第三频段范围；

其中，所述第一频段范围、第二频段范围和第三频段范围覆盖的频率范围不同。

6.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，当所述开关匹配电路(6)断开，所述第一开关(7)和第二开关(8)导通时，缝隙天线本体(2)的信号覆盖范围为第四频段范围；

当所述开关匹配电路(6)和第一开关(7)断开，所述第二开关(8)导通时，缝隙天线本体(2)的信号覆盖范围为第五频段范围；

当所述开关匹配电路(6)和第二开关(8)断开，所述第一开关(7)导通时，缝隙天线本体(2)的信号覆盖范围为第六频段范围；

当所述开关匹配电路(6)、第一开关(7)和第二开关(8)均断开，缝隙天线本体(2)的信号覆盖范围为第七频段范围；

其中，所述第四频段范围、第五频段范围、第六频段范围和第七频段范围覆盖的频率范围不同。

7.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，沿所述缝隙天线本体(2)从所述馈电点(31)到所述缝隙天线本体(2)的第一末端的长度为12～18mm；其中，所述第一末端为与所述第一调谐部(4)距离小的一端。

8.根据权利要求7所述的天线结构，其特征在于，沿所述缝隙天线本体(2)从所述第一调谐部(4)到所述第一末端的长度为15～20mm。

9.根据权利要求7或8所述的天线结构，其特征在于，沿所述缝隙天线本体(2)从所述第二调谐部(5)到所述第一末端的长度为35～37mm。

10.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述缝隙结构(11)为U形缝隙、直线型缝隙、多缝结构和微缝结构中的一种。

11.一种电子设备，包括一具有缝隙结构(11)的金属电池盖(1)，其特征在于，还包括如权利要求1～10任一项所述的天线结构。