CN112003019A - 天线结构及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种天线结构及电子设备，所述天线结构应用于电子设备，所述电子设备包括印刷电路板，所述天线结构包括天线支架和第一天线，所述第一天线包括第一辐射枝节和第二辐射枝节，所述天线支架位于所述印刷电路板一侧，所述第一辐射枝节设置在所述天线支架的面对所述印刷电路板的侧面上，所述第二辐射枝节设置在所述天线支架的背对所述印刷电路板的侧面上；其中，所述第一辐射枝节与所述第二辐射枝节耦合连接，所述第一天线覆盖多个工作频段。本申请提供的技术方案解决了现有技术中天线引入可调器件会导致天线性能损耗的问题。

Description

天线结构及电子设备

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种天线结构及电子设备。

背景技术

随着通信技术的发展，电子设备上的天线数量和天线频段越来越多，而天线布局与设计空间却基本没有发生变化，甚至随着电子设备的轻薄化发展，电子设备上的天线布局空间反而越来越小。为了应对这一矛盾，目前常规的做法是增加可调器件，如开关或可变电容，通过调谐天线匹配以实现天线多频段覆盖。但是，天线引入可调器件通常会造成天线性能的损耗。

发明内容

本申请实施例提供一种天线结构及电子设备，以解决现有技术中，天线引入可调器件会导致天线性能损耗的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种天线结构，应用于电子设备，所述电子设备包括印刷电路板；其特征在于，所述天线结构包括天线支架和第一天线，所述第一天线包括第一辐射枝节和第二辐射枝节，所述天线支架位于所述印刷电路板一侧，所述第一辐射枝节设置在所述天线支架的面对所述印刷电路板的侧面上，所述第二辐射枝节设置在所述天线支架的背对所述印刷电路板的侧面上；

其中，所述第一辐射枝节与所述第二辐射枝节耦合连接，所述第一天线覆盖多个工作频段。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括如第一方面中所述的天线结构。

本申请提供的天线结构，第一辐射枝节和第二辐射枝节分别设置在天线支架的不同侧面上，也就使得第一辐射枝节和第二辐射枝节并不直接电连接，而是通过耦合馈电的方式使得能量在第一辐射枝节和第二辐射枝节之间传递，以此激励天线结构能够在多个工作频段辐射。这样，在不使用可调器件的情况下，能够实现天线结构的多频段覆盖，有利于电子设备中天线的布局设计，不会增加电子设备内的天线空间，且避免可调器件的使用，也就避免了可调器件导致的天线性能损耗的问题，确保了天线性能。

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取其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种天线结构的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种天线结构中第一辐射枝节的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种天线结构中第二辐射枝节的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的另一种天线结构的结构示意图；

图5a是本发明实施例提供的一种天线结构中第一天线的电流主模式示意图之一；

图5b是本发明实施例提供的一种天线结构中第一天线的电流主模式示意图之二；

图5c是本发明实施例提供的一种天线结构中第一天线的电流主模式示意图之三；

图5d是本发明实施例提供的一种天线结构中第一天线的电流主模式示意图之四；

图6a是本发明实施例提供的一种天线结构中第一天线的电流主模式示意图之五；

图6b是本发明实施例提供的一种天线结构中第一天线的电流主模式示意图之六；

图6c是本发明实施例提供的一种天线结构中第一天线的电流主模式示意图之七；

图6d是本发明实施例提供的一种天线结构中第一天线的电流主模式示意图之八；

图6e是本发明实施例提供的一种天线结构中第一天线的电流主模式示意图之九；

图7a是本发明实施例提供的一种天线结构中第二天线的电流主模式示意图之一；

图7b是本发明实施例提供的一种天线结构中第二天线的电流主模式示意图之二；

图7c是本发明实施例提供的一种天线结构中第二天线的电流主模式示意图之三；

图7d是本发明实施例提供的一种天线结构中第二天线的电流主模式示意图之四。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例提供了一种天线结构，所述天线结构应用于电子设备，所述电子设备包括印刷电路板。请参照图1至图4，所述天线结构包括天线支架200和第一天线，所述第一天线包括第一辐射枝节101和第二辐射枝节102，天线支架200位于印刷电路板300一侧，第一辐射枝节101设置在天线支架200的面对印刷电路板300的侧面上，第二辐射枝节102设置在天线支架200的背对印刷电路板300的侧面上；其中，第一辐射枝节101与第二辐射枝节102耦合连接，所述第一天线覆盖多个工作频段。

需要说明的是，天线支架200用于对第一天线起到支撑作用，天线支架200可以是与印刷电路板300相接触，例如天线支架200设置在印刷电路板300上，或者天线支架200也可以与印刷电路板300不接触，例如图1所示，天线支架200位于印刷电路板300上方，天线支架200可以是利用电子设备内部的其他器件来固定，如固定于电子设备的壳体。

可选的，天线支架200可以是激光直接成型技术(Laser Direct Structuring，LDS)材质、柔性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)材质、液晶聚合物(LiquidCrystal Polymer，LCP)材质、低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic，LTCC)材质的一种或数种组合。

本申请实施例中，第一辐射枝节101和第二辐射枝节102分别设置在天线支架200的不同侧面上，也就使得第一辐射枝节101和第二辐射枝节102并不直接电连接，而是通过耦合馈电的方式使得能量在第一辐射枝节101和第二辐射枝节102之间传递，进而天线结构能够在多个工作频段辐射。这样，在不使用可调器件的情况下，能够实现天线结构的多频段覆盖，有利于电子设备中天线的布局设计，不会增加电子设备内的天线空间，且避免可调器件的使用，也就避免了可调器件导致的天线性能损耗的问题，确保了天线性能。

可选的，天线结构能够覆盖的工作频段包括n41频段(2.515GHz-2.675GHz)、n77频段(3.3GHz-4.2GHz)、n78频段(3.3GHz-3.8GHz)、n79频段(4.4GHz-5GHz)、wifi5G频段(5.15GHz-5.85GHz)等。

其中，朝向印刷电路板300设置的第一辐射枝节101与印刷电路板300之间存在间距，第一辐射枝节101也就不会与印刷电路板300相接触，而背对印刷电路板300的第二辐射枝节102也不会与印刷电路板300相接触，那么所述第一天线也就是通过天线支架200架设在印刷电路板300之上的，避免与印刷电路板300的接触，以避免印刷电路板300对天线性能的损耗。

请参照图2，第一辐射枝节101包括辐射支板1011和第一信号馈入板1010，辐射支板1011设置在天线支架200的面对印刷电路板300的侧面上，第一信号馈入板1010的第一端与辐射支板1011连接，第一信号馈入板1010的第二端与印刷电路板300连接以实现信号馈入。辐射支板1011与印刷电路板300之间存在间距，而第一信号馈入板1010的两端分别连接辐射支板1011和印刷电路板300；例如，辐射支板1011与印刷电路板300平行，第一信号馈入板1010是垂直辐射支板1011与印刷电路板300的，辐射支板1011与印刷电路板300之间的距离就是第一信号馈入板1010的长度，进而通过第一信号馈入板1010的长度也就能够调节辐射支板1011与印刷电路板300之间的距离。

需要说明的是，通过调整辐射支板1011的长度和宽度以及与第二辐射枝节102的间距以及耦合面积，可以调谐n79频段的S11中心谐振频点、效率陷波中心谐振频点，进而以更易实现n41和n77或n78阻抗匹配。

请进一步参照图3，第二辐射枝节102包括第一接地板1020，所述第一接地板1020与印刷电路板300连接以实现接地；所述第一信号馈入板1010与所述第一接地板1020之间的间距为0.5mm～5mm。第一接地板1020与第一信号馈入板1010之间可以是并排设置，且二者之间的间距可调节，进而以调谐天线效率陷波中心谐振频点。

本申请实施例中，天线支架200的具体结构形状可以是有多种形式，如天线支架200可以是一弧形板，或者是一柱状体，或者是一四面体等。

请继续参照图1和图4，在一种可选的实施方式中，所述天线支架200包括相连接的第一支板210和第二支板220，第一支板210与第二支板220之间形成有夹角，且第一支板210与印刷电路板300平行；第一支板210包括面对印刷电路板300的第一侧面和背对印刷电路板300的第二侧面202，第二支板220包括第三侧面和第四侧面，第三侧面与第一侧面连接，第四侧面与第二侧面202连接；第一辐射枝节101于第一侧面，第二辐射枝节102设于第二侧面202及第四侧面。

也就是说，第一支板210与第二支板220非平行设置。例如，在一种具体的实施方式中，第一支板210与第二支板220垂直，而第一支板210与印刷电路板300平行，那么第二支板220与印刷电路板300也是垂直关系。第一辐射枝节101设于第一支板210的面对印刷电路板300的第一侧面上，第二辐射枝节102设于第一支板210的第二侧面202和第二支板220的第四侧面上，以确保第二辐射枝节102与第一辐射枝节101也就分别设置在天线支架200的不同侧面，避免第一辐射枝节101与第二辐射枝节102相接触。

可选的，所述第四侧面与印刷电路板300之间的距离大于等于0.5mm。第二支板220与印刷电路板300板垂直，第四侧面也就是第二支板220的背对印刷电路板300的一侧，第四侧面与印刷电路板300之间也就存在间距。可以理解地，第二辐射枝节102贴覆在第二侧面202和第四侧面上，第二侧面202上的第二辐射枝节102相对于印刷电路板300的正投影也就有部分是位于印刷电路板300之外的，进而形成天线净空区，以确保天线结构的通信效果，

在一种具体的实施方式中，第四侧面与印刷电路板300之间的距离为1.7mm。

进一步的，所述第二侧面202与印刷电路板300之间的距离大于等于3mm。第二侧面202为第一支板210的背对印刷电路板300的一面，第二侧面202上贴覆有第二辐射枝节102，这样也就限定了第二辐射枝节102与印刷电路板300之间的距离，以确保第二辐射枝节102的耦合辐射性能。

在一种具体的实施方式中，第二侧面202与印刷电路板300之间的距离为4mm。

进一步的，所述第一支板210的厚度为0.2mm～0.5mm，所述第二支板220的厚度为0.2mm～0.5mm。可选的，第一支板210与第二支板220的厚度可以是一致的，也可以是不一致的。本申请实施例中，第一支板210与第二支板220的厚度一致，例如，第一支板210与第二支板220的厚度为0.2mm。其中，第一支板210的两侧分别设有第一辐射枝节101和第二辐射枝节102，第一支板210厚度的调节，也就能够调谐第一辐射枝节101与第二辐射枝节102之间的耦合馈电性能，例如以调谐n79频段的S11中心谐振频点、效率陷波中心谐振频点，以更易实现n41和n77或n78阻抗匹配。

请进一步参照图3，本申请实施例中，所述第二辐射枝节102还包括第一子枝节1021、第二子枝节1022、第三子枝节1023；其中，第一子枝节1021和第三子枝节1023贴覆于第二侧面202上，第二子枝节1022贴覆于第四侧面上，第二子枝节1022包括第一断缝1024，第二子枝节1022与第三子枝节1023之间形成有第二断缝1025。第二子枝节1022与第一子枝节1021、第三子枝节1023相连接，第一子枝节1021和第三子枝节1023形成有第三断缝。

需要说明的是，第一子枝节1021、第二子枝节1022和第三子枝节1023的开路端在同一侧，使得n41、n77、78以及n79的主辐射区域趋向于同一侧，同时第三子枝节1023开路端与部分第二子枝节1022指向另一侧。

可选的，第一子枝节1021相对于第一辐射枝节101的正投影至少部分与第一辐射枝节101重合，以使得第一子枝节1021与辐射支板1011相互耦合，通过第一子枝节1021与第一辐射枝节101的耦合面积以及第一断缝1024的长度，可以调谐天线效率陷波中心谐振频点，以更易实现n41和n77、n78阻抗匹配，在本申请实施例中，效率陷波中心谐振频点为3GHz。

可选的，第一断缝1024的长度小于等于15mm，第一断缝1024的宽度为0.2mm～1mm。通过调节第一断缝1024的尺寸，以调谐多频天线之间的阻抗匹配，提升天线性能。

在一种具体的实施方式中，第一断缝1024的长度为13mm，第一断缝1024的宽度为0.5mm。

可选的，第二断缝1025的长度为5mm～10mm，第二断缝1025的宽度为0.1mm～0.5mm。通过调整第二断缝1025的长度和宽度，可以优化WiFi5G的匹配。

在一种具体的实施方式中，第二断缝1025的长度为7mm，第二断缝1025的宽度为0.2mm。

本申请实施例提供的第一天线，结构紧凑，能够在不使用可调器件的情况下实现多频段覆盖，并且能够在高频段实现超宽频覆盖(3.3GHz-6GHz)，进而也就能够避免因可调器件导致的天线性能损耗的问题，确保天线结构的辐射性能，也能够降低电子设备的整机成本。

为更好地理解本申请实施例中第一天线在各工种频段的电流模式，请具体参照图5a-图5d。图5a是第一天线的工作频段为n41频段时的电流主模式示意图，n41频段对应的主辐射结构是第二子枝节；图5b是第一天线的工作频段为n77或n78频段时的电流主模式示意图，n77或n78频段对应的主辐射结构是第一子枝节和第二子枝节；图5c是第一天线的工作频段为n79频段时的电流主模式示意图，n79频段对应的主辐射结构是第一辐射枝节以及第一子枝节；图5d是第一天线的工作频段为wifi5G频段时的电流主模式示意图，wifi5G频段对应的主辐射结构是第二子枝节的局部以及第三子枝节。

请进一步参照图4，天线结构还可以包括第二天线，第二天线包括第三辐射枝节103，第三辐射枝节103设置在天线支架200的设有第二辐射枝节102的侧面上；第三辐射枝节103包括第二信号馈入板和第二接地板，第二信号馈入板和第二接地板均与所述印刷电路板300连接。

本申请实施例中，第三辐射枝节103设置在第一支板210的第二侧面202和第二支板220的第四侧面上，且第三辐射支架与第二辐射枝节102中的第三子枝节1023和第二子枝节1022相邻设置。本申请提供的天线结构中，天线的辐射基本都是由第二辐射枝节102(耦合辐射枝节)贡献，且3.3-5G的频段主辐射区域集中于第一子枝节1021和第二子枝节1022，因此可以在第三子枝节1023旁设置同频天线(第二天线)，耦合辐射枝节的存在可以有效增强两天线间的隔离度。也就是说，本申请的耦合辐射枝节对馈点端进行同频段的电磁波屏蔽，能量被耦合到耦合辐射枝节上而不进入馈点，而且第一天线和第二天线基于耦合效果可以复用耦合辐射枝节，进而使得天线结构能够在较小的体积情况下实现较高的辐射效率，且第一天线和第二天线间具有较好的隔离度。

可选的，第二天线为平面倒F天线(PIFA天线)，第二天线也能够覆盖多个工作频段，包括n77频段、n78频段、n79频段、wifi5G频段等。

天线结构在包括第一天线和第二天线的情况下，第一天线在各工种频段的电流模式请具体参照图6a至图6e。图6a是第一天线的工作频段为n41频段2.6GHz时的电流主模式示意图，n41频段对应的主辐射结构是第二子枝节；图6b是第一天线的工作频段为n77或n78频段3.5GHz时的电流主模式示意图，n77或n78频段对应的主辐射结构是第一子枝节和第二子枝节；图6c是第一天线的工作频段为n79频段4.5GHz时的电流主模式示意图，n79频段对应的主辐射结构是第一辐射枝节、第一子枝节以及第二子枝节；图6d和图6e分别是第一天线的工作频段为wifi5G频段在5.15GHz和5.85GHz时的电流主模式示意图，wifi5G频段对应的主辐射结构是第一辐射枝节、第一子枝节、第二子枝节以及第三子枝节。

天线结构在包括第一天线和第二天线的情况下，第二天线在各工种频段的电流模式请具体参照图7a至图7d。图7a是第二天线的工作频段为n77或n78频段3.5GHz时的电流主模式示意图，n77或n78频段对应的主辐射结构是第三辐射枝节；图7b是第二天线的工作频段为n79频段4.5GHz时的电流主模式示意图，n79频段对应的主辐射结构是第三辐射枝节、第二子枝节和第三子枝节；图7c和图7d分别是第二天线的工作频段为wifi5G频段在5.15GHz和5.85GHz时的电流主模式示意图，wifi5G频段在5.15GHz下对应的主辐射结构是第三辐射枝节、第二子枝节以及第三子枝节，wifi5G频段在5.85GHz下对应的主辐射结构是第三辐射枝节以及第三子枝节。

结合图4至图7d可以看出，第三辐射枝节103参与了第二天线各工种频段的辐射，但是其电流模式与第一天线同频段电流模式不同，进而确保了第一天线和第二天线在同频段下的信号相关系数较低。而第一天线与第二天线间隔离度良好也是由于第一辐射枝节101相对第二辐射枝节102比较短且走线形式单一，第二天线辐射出来的能量更倾向于耦合到第二辐射枝节102上(3.3GHz-6GHz谐振结构)发生再辐射，第一辐射枝节101相对来说就在这些频段呈现出高阻的不匹配特性，从而第一天线与第二天线间的隔离度也就得到了保障。

本申请实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括如上实施例中所述天线结构的全部技术特征，并能达到相同的技术效果，为避免重复，此处不再赘述。

电子设备可以是手机、平板电脑、电子书阅读器、MP3播放器、MP4播放器、数码相机、膝上型便携计算机、车载电脑、台式计算机、机顶盒、智能电视机、可穿戴设备等。

以上，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。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种天线结构，应用于电子设备，所述电子设备包括印刷电路板；其特征在于，所述天线结构包括天线支架和第一天线，所述第一天线包括第一辐射枝节和第二辐射枝节，所述天线支架位于所述印刷电路板一侧，所述第一辐射枝节设置在所述天线支架的面对所述印刷电路板的侧面上，所述第二辐射枝节设置在所述天线支架的背对所述印刷电路板的侧面上；

其中，所述第一辐射枝节与所述第二辐射枝节耦合连接，所述第一天线覆盖多个工作频段。

2.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述第一辐射枝节包括辐射支板和第一信号馈入板，所述辐射支板设置在所述天线支架的面对所述印刷电路板的侧面上，所述第一信号馈入板的第一端与所述辐射支板连接，所述第一信号馈入板的第二端与所述印刷电路板连接。

3.根据权利要求2所述的天线结构，其特征在于，所述第二辐射枝节包括第一接地板，所述第一接地板与所述印刷电路板连接以实现接地；

所述第一信号馈入板与所述第一接地板之间的间距为0.5mm～5mm。

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第二天线，所述第二天线包括第三辐射枝节，所述第三辐射枝节设置在所述天线支架的设有所述第二辐射枝节的侧面上；

所述第三辐射枝节包括第二信号馈入板和第二接地板，所述第二信号馈入板和所述第二接地板均与所述印刷电路板连接。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的天线结构，其特征在于，所述天线支架包括相连接的第一支板和第二支板，所述第一支板与所述第二支板之间形成有夹角，且所述第一支板与所述印刷电路板平行；

所述第一支板包括面对所述印刷电路板的第一侧面和背对所述印刷电路板的第二侧面，所述第二支板包括第三侧面和第四侧面，所述第三侧面与所述第一侧面连接，所述第四侧面与所述第二侧面连接；所述第一辐射枝节于所述第一侧面，所述第二辐射枝节设于所述第二侧面及所述第四侧面。

6.根据权利要求5所述的天线结构，其特征在于，所述第一支板与所述第二支板垂直。

7.根据权利要求5所述的天线结构，其特征在于，所述第二辐射枝节还包括第一子枝节、第二子枝节、第三子枝节；

其中，所述第一子枝节和所述第三子枝节贴覆于所述第二侧面上，所述第二子枝节贴覆于所述第四侧面上，所述第二子枝节包括第一断缝，所述第二子枝节与所述第三子枝节之间形成有第二断缝。

8.根据权利要求7所述的天线结构，其特征在于，所述第一子枝节相对于所述第一辐射枝节的正投影至少部分与所述第一辐射子枝节重合。

9.根据权利要求4所述的天线结构，其特征在于，所述第三辐射枝节与所述第二辐射枝节之间的间距为1mm～5mm。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1～9中任一项所述的天线结构。

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