CN108987908B - 一种天线及移动终端 - Google Patents

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Abstract

本公开是关于一种天线及移动终端，天线应用于移动终端中，移动终端包括第一金属边框和第二金属边框，第一金属边框的长度处于指定频段波长的四分之一范围内；第一金属边框上包括馈电点，馈电点位于第一金属边框的第一端的指定位置上；馈电点与第一电容器件的第一端耦合，第一电容器件的第二端与转换开关的第一端耦合，转化开关的第二端与第二电容器件的第一端或电感器件的第一端耦合，第二电容器件的第二端或电感器件的第二端与第一接地点耦合，且第一金属边框的第二端与第二接地点耦合，形成第一天线；第二金属边框的第二端与第三接地点耦合，形成第二天线。如此，在不额外增加其它器件及天线分支的情况下，天线实现了对各种不同频段信号的辐射。

Description

一种天线及移动终端
技术领域
本公开实施例涉及移动终端技术领域，尤其涉及一种天线及移动终端。
背景技术
随着5G时代的到来，能够用于信号传输的频段越来越多，使得对移动终端内天线的辐射需求也不断的扩增，譬如，要求天线能够在辐射当前已有频段的信号的基础上，还可以辐射5G中低频毫米波频段的信号，其中，该低频毫米波频段俗称为Sub-6GHz频段。然而，随着移动终端技术的快速发展，移动终端的占屏比逐渐在提升，且内部金属结构的器件也不断的增加，如此，导致移动终端的机体内部用于设计天线的净空区域变得越来越小。因此，当前亟需在较小的净空区内设计一种天线以实现各种频段信号的辐射。
发明内容
本公开实施例提供了一种天线及移动终端，可以实现各种频段信号的辐射。
根据本公开实施例的第一方面，提供了一种天线，所述天线应用于移动终端中，所述移动终端包括第一金属边框和第二金属边框，所述第一金属边框的第一端与所述第二金属边框的第一端之间存在断缝，所述第一金属边框的长度处于指定频段波长的四分之一范围内，且所述第一金属边框的长度大于所述第二金属边框的长度；
所述第一金属边框上包括馈电点，所述馈电点位于所述第一金属边框的第一端的指定位置上；所述馈电点与第一电容器件的第一端耦合，所述第一电容器件的第二端与转换开关的第一端耦合，所述转化开关的第二端与第二电容器件的第一端或电感器件的第一端耦合，所述第二电容器件的第二端或所述电感器件的第二端与第一接地点耦合，且所述第一金属边框的第二端与第二接地点耦合，形成第一天线；
所述第二金属边框的第二端与第三接地点耦合，形成第二天线。
可选地，所述转换开关位于所述第一金属边框的中心点位置。
可选地，当所述转换开关切换为与所述第二电容器件耦合时，所述第一天线和所述第二天线用于辐射中低频信号和低频毫米波频段的信号；或者，
当所述转换开关切换为与所述电感器件耦合时，所述第一天线和所述第二天线用于辐射高频信号和所述低频毫米波频段的信号。
可选地，当所述转换开关切换为与所述第二电容器件耦合时，所述第一天线中所述第二电容器件所在位置至所述断缝之间的部分和所述第二天线共同用于辐射中频信号，所述第一天线的四分之一波长模式下谐振用于辐射低频信号，所述第一天线的四分之三波长模式下的谐振用于辐射所述低频毫米波频段的信号；或者，
当所述转换开关切换为与所述电感器件耦合时，所述第一天线中所述电感器件所在位置至所述断缝之间的部分和所述第二天线共同用于辐射高频信号，所述第一天线的四分之三波长模式下的谐振用于辐射所述低频毫米波频段的信号。
可选地，所述第一金属边框的长度与30毫米之间的差值处于预设范围内，所述第二金属边框的长度的取值处于16毫米至20毫米之间。
可选地，所述第一电容器件的取值处于0.5pf至2.5pf之间。
可选地，所述第一金属边框和所述第二金属边框均为所述移动终端的底框。
可选地，所述第一金属边框的第一端与所述第二金属边框的第一端之间的断缝宽度为2毫米。
可选地，所述第一电容器件的第二端通过所述第一金属边框与所述转换开关的第一端耦合。
根据本公开实施例的第二方面，提供了一种移动终端，所述移动终端包括上述第一方面所述的天线。
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本公开实施例提供了一种天线，应用于移动终端中。该天线主要由移动终端的第一金属边框和第二金属边框实现，该第一金属边框和该第二金属边框之间存在断缝。其中，该第一金属边框中靠近断缝的一端的指定位置上包括馈电点，该馈电点与第一电容器件耦合，该第一电容器件与转换开关耦合，该转换开关与第二电容器件或电感器件耦合，该第二电容器件或电感器件与第一接地点耦合，该第一金属边框与第二接地点耦合，形成天线的一部分。另外，该第二金属边框与第三接地点耦合，形成天线的另一部分。由于第一金属边框的长度处于指定频段波长的四分之一范围内，因此，当转换开关在第二电容器件和电感器件之间切换时，该两部分天线不仅可以实现对现有频段信号的辐射，还可以利用该第一金属边框的高次模式下的谐波实现低频毫米波频段的信号辐射，即还可以辐射Sub 6GHz频段的信号，在本公开实施例中，在不额外增加其它器件及天线分支的情况下，该天线实现了对各种不同频段信号的辐射。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种天线的结构示意图；
图2是根据一示例性实施例示出的一种天线的正面实体结构的示意图；
图3是根据一示例性实施例示出的一种天线的反面实体结构的示意图；
图4是根据一示例性实施例示出的一种Smith示意图；
图5是根据一示例性实施例示出的一种等效电路图；
图6是根据一示例性实施例示出的一种信号的回波损耗示意图；
图7是根据一示例性实施例示出的一种等效电路图；
图8是根据一示例性实施例示出的一种信号的回波损耗示意图。
附图标记：
1：第一金属边框；2：第二金属边框；3：馈电点；4：第一电容器件；5：转换开关；6：第二电容器件；7：电感器件。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在对本公开实施例提供的天线结构和信号辐射原理进行详细说明之前，先对本公开实施例涉及的应用场景进行简单介绍。
目前，与4G时代的TDD-LTE(Time Division Long Term Evolution，时分双工长期演进)以及FDD-LTE(Frequency Division Duplex Long Term Evolution，频分双工长期演进)类似，现阶段的5G技术也有两个发展方向，分别是Sub-6GHz以及6GHz以上毫米波的波段。在该两个方向中，由于Sub-6GHz的实现难度相对比较容易，能够继续沿用运营商现有的基础设施，且频段划分也相对比较明确，因此，在未来的几年里，Sub-6GHz频段将会成为运营商升级5G计划的重要过渡技术，该Sub-6GHz频段可以包括n77、n78和n79几个频段，譬如，国内发布将使用的n77频段中的3.3GHz至3.6GHz，以及使用n79频段中的4.8GHz至5GHz。这就使得对移动终端中天线的辐射需求也要扩增，即要求天线不仅可以辐射现有频段的信号，譬如，现有频段包括2G、3G和4G等，还需要能够辐射上述Sub-6GHz频段的信号。然而，随着全面屏和金属材质的普及和演进，移动终端留给天线的净空区越来越紧凑，如此，导致在能够辐射现有频段信号的基础上增加Sub-6GHz频段信号的辐射将会非常的困难。
为此，本公开实施例提供了一种天线，该天线可以在不额外增加诸如开关之类器件以及天线分支的情况下，实现现有频段以及Sub-6GHz频段信号的辐射，从而解决了日益困难的天线设计和频段需求增加的矛盾。
接下来，将结合附图对本公开实施例提供的天线进行详细介绍。请参考图1，该图1是根据一示例性实施例示出的一种天线的结构示意图，该天线应用于移动终端中，该移动终端主要包括第一金属边框1和第二金属边框2，该第一金属边框1的第一端与该第二金属边框2的第一端之间存在断缝，该第一金属边框1的长度处于指定频段波长的四分之一范围内，且该第一金属边框1的长度大于该第二金属边框2的长度。
该第一金属边框1上包括馈电点3，该馈电点3位于该第一金属边框1的第一端的指定位置上；该馈电点3与第一电容器件4的第一端耦合，该第一电容器件4的第二端与转换开关5的第一端耦合，该转化开关5的第二端与第二电容器件6的第一端或电感器件7的第一端耦合，该第二电容器件6的第二端或该电感器件7的第二端与第一接地点耦合，且该第一金属边框1的第二端与第二接地点耦合，形成第一天线。该第二金属边框的第二端与第三接地点耦合，形成第二天线。
请参考图2和图3，该图2和图3分别为该天线在移动终端上的正面实体结构示意图和反面实体结构示意图。也即是，这里利用移动终端已有的第一金属边框1和第二金属边框2来设计该天线，如此，可以不需要额外增加其他器件或天线分支，节省了天线所占用的空间，即在较小的净空区内，利用该第一金属边框1和该第二金属边框2，可以设计天线，并利用该天线来实现各种频段信号的辐射。
在一些实施例中，该第一金属边框1和该第二金属边框2均可以为该移动终端的底框。当然，在另一些实施例中，该第一金属边框1和该第二金属边框2也均可以为该移动终端的顶框，或者，还可以是该第一金属边框1和该第二金属边框2中的任一个为移动终端的顶框，另外一个为移动终端的底框，本公开实施例对此不做限定。
其中，上述指定位置可以由用户根据实际需求自定义设置，也即是，在本公开实施例中，在该第一金属边框1中靠近断缝的末端处设置馈电点3，且该馈电点3与第一电容器件4的第一端耦合。另外，为了实现对不同频段信号的辐射，该第一电容器件4的第二端与转换开关5的第一端耦合，转换开关5的第二端与第二电容器件6的第一端或电感器件7的第一端耦合，以便于当该转换开关5在该第二电容器件6和电感器件7之间进行切换时，可以实现对不同频段信号的辐射。
进一步地，由于第一金属边框1辐射的磁场存在电场零点，为了不影响转换开关5工作，一般可以将该转换开关5加载至该第一金属边框1在低次模式和高次模式的非电场零点的位置。譬如，在一些实施例中，该转换开关5可以位于该第一金属边框1的中心点位置。
在一种可能的实现方式中，该第一电容器件4的第二端通过第一金属边框1与转换开关5的第一端耦合。
譬如，该第一电容器件4的第二端与第一金属边框1之间耦合，以及该转换开关5的第一端与该第一金属边框1之间耦合。由于该第一金属边框1具有导电特性，因此，该第一电容器件4的第二端通过第一金属边框1实现与转换开关5的第一端耦合。
在一些实施例中，该第一电容器件4的第二端与第一金属边框1之间通过弹片实现耦合，以及该转换开关5的第一端与该第一金属边框1之间通过弹片实现耦合。
进一步地，该第一电容器件4的第二端与第一金属边框1之间可以通过一个或者多个弹片实现耦合，以及该转换开关5的第一端与该第一金属边框1之间也可以通过一个或者多个弹片实现耦合。
在一些实施例中，以该天线能够辐射Sub-6GHz中的n77频段为例进行说明，此时，上述指定频段可以为1.1GHz至1.2GHz。即使得该第一金属边框1的长度满足1.1-1.2GHz频率范围附近的四分之一波长模式，其中，该波长为上述指定频段波长。
在一种可能的实现方式中，该第一金属边框1的长度与30毫米之间的差值处于预设范围内，该第二金属边框2的长度的取值处于16毫米至20毫米之间。也即是，该第二金属边框2的长度通常要求满足2.3GHz-2.7GHz高频部分的低次模式谐振长度。
其中，上述预设范围可以由用户根据实际需求自定义设置，也即是，该第一金属边框1的长度大约可以设置为30毫米左右。
进一步地，上述第一电容器件4的取值处于0.5pf至2.5pf之间。在一种可选的实现方式中，为了提高天线的辐***度，可以将该第一电容器件4选为可调电容，以在实现过程中，通过调整该可调电容的电容值，来设置所需的电容值大小。譬如，与切换为与第二电容器件6耦合相比，当转换开关5切换为与电感器件7耦合时，可以将该第一电容器件4的电容值调制的稍微大一点。
在本公开实施例中，调整馈电点3的位置靠近第一金属边框1的末端，该第一金属边框1的长度满足1.1GHz-1.2GHz频率范围附近的四分之一波长模式，此时，如图4所示，根据该图4中的smith图可知，该1.1GHz-1.2GHz频率范围对应的mark1点落在smith的零轴上，对应的0.9GHz的频点落在电感区50欧姆等阻抗圆附近，如smith图mark2点位置所示。此时，通过三倍的关系计算可知，该第一金属边框1的四分之三波长模式下的谐振频率大约落在3.3GHz-3.6GHz范围附近，如smith图mark3至mark4的一段范围，此段同样落在50欧姆等阻抗圆上有相交。因此，当馈路点3上串一个电容值较小的第一电容器件时，能同时把2G、3G和4G频段的低频部分以及Sub-6GHz部分一起延箭头方向拉到50欧姆附近，同时激活这两个谐振模式。如此，即可利用该第一金属边框1对应的不同波长模式下的谐振来实现各种频段信号的辐射。
进一步地，由于断缝的宽窄对天线会有一定的影响，因此，在一些实施例中，可以将上述第一金属边框1的第一端与该第二金属边框2的第二端之间的断缝宽度设置为2毫米，以实现良好的信号辐射。
需要说明的是，上述第一接地点、第二接地点和第三接地点彼此之间可以相同，也可以不同，本公开实施例对此不作限定。
接下来对该天线对各种频段信号的辐射原理进行介绍。如前文所述，当转换开关5在第二电容器件6和电感器件7之间切换时，可以实现不同频段信号的辐射，具体实现如下：
当该转换开关5切换为与该第二电容器件6耦合时，该第一天线和该第二天线用于辐射中低频信号和低频毫米波频段的信号。当该转换开关5切换为与该电感器件7耦合时，该第一天线和该第二天线用于辐射高频信号和该低频毫米波频段的信号。
进一步地，当该转换开关5切换为与该第二电容器件6耦合时，该第一天线中该第二电容器件6所在位置至该断缝之间的部分和该第二天线共同用于辐射中频信号，该第一天线的四分之一波长模式下谐振用于辐射低频信号，该第一天线的四分之三波长模式下的谐振用于辐射该低频毫米波频段的信号。或者，当该转换开关5切换为与该电感器件7耦合时，该第一天线中该电感器件7所在位置至该断缝之间的部分和该第二天线共同用于辐射高频信号，该第一天线的四分之三波长模式下的谐振用于辐射该低频毫米波频段的信号。
当该转换开关5切换为与该第二电容器件6耦合时，请参考图5，该图5是根据一示例性实施例示出的一种等效电路图，此时，该第一天线的四分之一波长模式下的谐振用于辐射低频信号，该第一天线的四分之三波长模式下的谐振用于辐射Sub-6GHz频段的信号。请参考图6，该图6为所辐射的信号的回波损耗示意图，根据该图6可以看出此时的第一天线和第二天线实现了对中低频信号以及Sub-6GHz频段信号的辐射。
当该转换开关5切换为与该电感器件7耦合时，请参考图7，该图7是根据一示例性实施例示出的一种等效电路图，此时，该第一天线的四分之三波长模式下的谐振用于辐射Sub-6GHz频段的信号。请参考图8，该图8为所辐射的信号的回波损耗示意图，根据该图8可以看出此时的第一天线和第二天线实现了对高频信号以及Sub-6GHz频段信号的辐射。
还需要说明的是，本公开实施例不对转换开关5、第二电容器件6和电感器件7的个数和通道状态的数量进行限定，也即是，由于Sub-6GHz频段包括多个频段，譬如，包括n77、n78和n79几个频段，因此，在一些实施例中，可以设置多个转换开关5、多个第二电容器件6或多个电感器件7，以便于能够实现对在上述n77、n78以及n79几个不同频段的信号辐射。譬如，当对n77频段信号进行辐射时，该第二电容器件6的电容值为2.7pf，该电感器件7的电感值为8n。
在本公开实施例中，提供了一种天线，应用于移动终端中。该天线主要由移动终端的第一金属边框和第二金属边框实现，该第一金属边框和该第二金属边框之间存在断缝。其中，该第一金属边框中靠近断缝的一端的指定位置上包括馈电点，该馈电点与第一电容器件耦合，该第一电容器件与转换开关耦合，该转换开关与第二电容器件或电感器件耦合，该第二电容器件或电感器件与第一接地点耦合，该第一金属边框与第二接地点耦合，形成天线的一部分。另外，该第二金属边框与第三接地点耦合，形成天线的另一部分。由于第一金属边框的长度处于指定频段波长的四分之一范围内，因此，当转换开关在第二电容器件和电感器件之间切换时，该两部分天线不仅可以实现对现有频段信号的辐射，还可以利用该第一金属边框的高次模式下的谐波实现低频毫米波频段的信号辐射，即还可以辐射Sub6GHz频段的信号，在本公开实施例中，在不额外增加其它器件及天线分支的情况下，该天线实现了对各种不同频段信号的辐射。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。

Claims (7)

1.一种天线，其特征在于，所述天线应用于移动终端中，所述移动终端包括第一金属边框和第二金属边框，所述第一金属边框的第一端与所述第二金属边框的第一端之间存在断缝，所述第一金属边框的长度处于指定频段波长的四分之一范围内，且所述第一金属边框的长度大于所述第二金属边框的长度，所述第一金属边框和所述第二金属边框的一个为所述移动终端的顶框，另一个为所述移动终端的底框；
所述第一金属边框上包括馈电点，所述馈电点位于所述第一金属边框的第一端的指定位置上；所述馈电点与第一电容器件的第一端耦合，所述第一电容器件的第二端与转换开关的第一端耦合，所述转换开关的第二端与第二电容器件的第一端或电感器件的第一端耦合，所述第二电容器件的第二端或所述电感器件的第二端与第一接地点耦合，且所述第一金属边框的第二端与第二接地点耦合，形成第一天线，所述转换开关位于所述第一金属边框的中心点位置，所述中心点位置用于指示所述转换开关位于所述第一金属边框在低次模式和高次模式的非电场零点的位置；
其中，所述第一电容的取值处于0.5pf至2.5pf之间，所述第一天线同时激活四分之一波长模式和四分之三波长模式；
所述第一电容器件为可调电容，当所述转换开关切换为与所述电感器件耦合时，将所述第一电容器件的电容值调制至第一电容值，所述第一电容值大于所述转换开关与所述第二电容器件耦合时的第二电容值；
所述第二金属边框的第二端与第三接地点耦合，形成第二天线；
当所述转换开关切换为与所述第二电容器件耦合时，所述第一天线中所述第二电容器件所在位置至所述断缝之间的部分和所述第二天线共同用于辐射中频信号，所述第一天线的四分之一波长模式下谐振用于辐射低频信号，所述第一天线的四分之三波长模式下的谐振用于辐射所述低频毫米波频段的信号；
当所述转换开关切换为与所述电感器件耦合时，所述第一天线中所述电感器件所在位置至所述断缝之间的部分和所述第二天线共同用于辐射高频信号，所述第一天线的四分之三波长模式下的谐振用于辐射所述低频毫米波频段的信号。
2.如权利要求1所述的天线，其特征在于，
当所述转换开关切换为与所述第二电容器件耦合时，所述第一天线和所述第二天线用于辐射中低频信号和低频毫米波频段的信号；或者，
当所述转换开关切换为与所述电感器件耦合时，所述第一天线和所述第二天线用于辐射高频信号和所述低频毫米波频段的信号。
3.如权利要求1-2任一项所述的天线，其特征在于，所述第一金属边框的长度与30毫米之间的差值处于预设范围内，所述第二金属边框的长度的取值处于16毫米至20毫米之间。
4.如权利要求1-2任一项所述的天线，其特征在于，所述第一金属边框和所述第二金属边框均为所述移动终端的底框。
5.如权利要求1-2任一项所述的天线，其特征在于，所述第一金属边框的第一端与所述第二金属边框的第一端之间的断缝宽度为2毫米。
6.如权利要求1-2任一项所述的天线，其特征在于，所述第一电容器件的第二端通过所述第一金属边框与所述转换开关的第一端耦合。
7.一种移动终端，其特征在于，所述移动终端包括上述权利要求1-6任一权利要求所述的天线。
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