CN117525845A - 天线组件及电子设备 - Google Patents

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CN117525845A
CN117525845A CN202311776185.0A CN202311776185A CN117525845A CN 117525845 A CN117525845 A CN 117525845A CN 202311776185 A CN202311776185 A CN 202311776185A CN 117525845 A CN117525845 A CN 117525845A
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张云帆
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Abstract

本申请提供的一种天线组件及电子设备,辐射体包括第一端、第一连接点、第二连接点及第二端;第一匹配电路电连接于信号源与第一连接点之间;第二匹配电路电连接于第二连接点与第一参考边之间;第一匹配电路和/或第二匹配电路被配置为使所述辐射体上的电流模式为单向电流模式或环形电流模式,以通过改变辐射体上的电流模式实现方向图重构,进而提升天线信号强度。

Description

天线组件及电子设备
技术领域
本申请涉及通信技术领域,具体涉及一种天线组件及电子设备。
背景技术
电子设备例如手机中的天线在通信过程中存在信号不良的问题,基于此,如何实现天线的方向图可重构,成为需要解决的技术问题。
发明内容
本申请提供了一种实现天线的方向图可重构的天线组件及具有该天线组件的电子设备。
第一方面,本申请实施例提供的一种天线组件,包括:
参考地板,包括沿长度方向相背设置的第一参考边和第二参考边;
辐射体,所述辐射体沿所述第一参考边间隔设置,所述辐射体包括第一端、第一连接点、第二连接点及第二端;
信号源,所述信号源电连接所述第一连接点,用于激励所述辐射体;
第一匹配电路,所述第一匹配电路电连接于所述信号源与所述第一连接点之间;及
第二匹配电路,所述第二匹配电路电连接于所述第二连接点与所述参考地板之间;
所述第一匹配电路和/或所述第二匹配电路被配置为使所述辐射体上的电流模式为单向电流模式或环形电流模式,其中,所述单向电流模式的主要电流分布在所述第二端与所述第一连接点、所述第一匹配电路之间或分布在所述第一端与所述第二连接点、所述第二匹配电路之间,所述单向电流模式的辐射方向图指向为所述第一参考边指向所述第二参考边的方向,所述环形电流模式的主要电流分布在所述第二匹配电路、所述第二连接点、所述第一连接点及所述第一匹配电路之间,所述环形电流模式的辐射方向图指向为所述第二参考边指向所述第一参考边的方向。
第二方面,本申请实施例提供的一种电子设备,包括所述的天线组件。
本申请实施例提供的一种天线组件及电子设备,参考地板包括沿长度方向相背设置的第一参考边和第二参考边;辐射体沿第一参考边间隔设置,辐射体包括第一端、第一连接点、第二连接点及第二端;信号源电连接第一连接点,用于激励辐射体;第一匹配电路电连接于信号源与第一连接点之间;第二匹配电路电连接于第二连接点与第一参考边之间;第一匹配电路和/或第二匹配电路被配置为使辐射体上的电流模式为单向电流模式或环形电流模式,其中,单向电流模式的主要电流分布在第二端与第一连接点、第一匹配电路之间或分布在第一端与第二连接点、第二匹配电路之间,单向电流模式的辐射方向图指向为第一参考边指向第二参考边的方向,环形电流模式的主要电流分布在第二匹配电路、第二连接点、第一连接点及第一匹配电路之间,环形电流模式的辐射方向图指向为第二参考边指向第一参考边的方向,以通过改变辐射体上的电流模式实现方向图重构,进而提升天线信号强度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图;
图2是本申请实施例提供的电子设备的局部分解示意图;
图3是本申请实施例提供的电子设备的局部背视图;
图4是本申请实施例提供的第一种天线组件的结构示意图;
图5是本申请实施例提供的第一种天线组件的第一子电流模式的电流分布示意图;
图6是本申请实施例提供的第一种天线组件的第二子电流模式的电流分布示意图;
图7是本申请实施例提供的第一种天线组件的环形电流模式的电流分布示意图;
图8a是本申请实施例提供的开关控制电路电连接第一匹配电路的结构示意图;
图8b是本申请实施例提供的开关控制电路电连接第二匹配电路的结构示意图;
图8c是本申请实施例提供的开关控制电路电连接第一匹配电路和第二匹配电路的结构示意图;
图9是本申请实施例提供的第二种天线组件的结构示意图;
图10是本申请实施例提供的第三种天线组件的结构示意图;
图11是本申请实施例提供的第四种天线组件的结构示意图;
图12是本申请实施例提供的第二种天线组件的第一子电流模式的电流分布示意图;
图13是本申请实施例提供的第一子电流模式下第二匹配电路可调的具体结构示意图;
图14是本申请实施例提供的第一子电流模式下第一匹配电路可调及第二匹配电路可调的具体结构示意图;
图15是本申请实施例提供的第一子电流模式下第一匹配电路可调的具体结构示意图;
图16是本申请提供天线组件在第一子电流模式下的天线组件的S参数曲线及效率曲线;
图17是本申请实施例提供的辐射体与参考地板上形成目标频段的3/2波长的电流分布示意图;
图18是本申请实施例提供二分之三波长对称偶极子天线的远场能量示意图;
图19是本申请第一实施例提供的第一子电流模式下的辐射体电流及参考地板上的电流分布示意图;
图20是本申请第一实施例提供的第一子电流模式下的主要辐射方向图;
图21是本申请实施例提供的第二子电流模式下第二匹配电路可调的具体结构示意图;
图22是本申请提供天线组件在第二子电流模式下的S参数曲线及效率曲线;
图23是本申请第二实施例提供的第二子电流模式下的辐射体电流及参考地板上的电流分布示意图;
图24是本申请第二实施例提供的第二子电流模式下的主要辐射方向图;
图25是本申请实施例提供的第二种天线组件的环形电流模式的电流分布示意图;
图26是本申请实施例提供的环形电流模式下第二匹配电路可调的具体结构示意图;
图27是本申请实施例提供的环形电流模式下第一匹配电路可调的具体结构示意图;
图28是本申请实施例提供的环形电流模式下第一匹配电路可调及第二匹配电路可调的具体结构示意图;
图29是本申请第三实施例提供的环形电流模式下的S参数曲线及效率曲线;
图30是本申请第三实施例提供的环形电流模式下的辐射体电流及参考地板上的电流分布示意图;
图31是本申请第三实施例提供的环形电流模式下的主要辐射方向图。
具体实施方式
下面将结合附图,对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,本申请所描述的实施例仅仅是一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请提供的实施例,本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请的保护范围。
在本申请中提及“实施例”意味着,结合实施例所描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的、独立的或备选的实施例。本领域技术人员可以显式地和隐式地理解的是,本申请所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序。此外,术语“包括”和“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。例如:包含了一个或多个零部件的组件或设备没有限定于已列出的一个或多个零部件,而是可选地还包括没有列出的但所示例的产品固有的一个或多个零部件,或者基于所说明的功能其应具有的一个或多个零部件。
请参阅图1,图1为本申请实施例提供的一种电子设备1000的结构示意图。电子设备1000包括但不限于为手机、平板电脑、笔记本电脑、计算机、可穿戴设备、无人机、机器人、数码相机等具有通讯功能的设备。本申请实施例以手机为例进行说明,其他的电子设备可参考本实施例。
请参阅图2,图2是电子设备1000的局部分解示意图。所述电子设备1000包括天线组件100,以电子设备1000为手机为例对天线组件100的工作环境进行举例说明。所述电子设备1000包括沿厚度方向依次设置的显示屏200、中框300及后盖400。其中,中框300包括中板310以及围接于中板310周侧的边框320。边框320可为导电边框。当然,在其他实施方式中,所述电子设备1000可不具有中板310。显示屏200、中板310及后盖400依次层叠设置,显示屏200与中板310之间、中板310与后盖400之间皆形成收容空间以收容主板600、摄像头模组、受话器模组、电池、各种传感器等器件。边框320的一侧围接于显示屏200的边缘,边框320的另一侧围接于后盖400的边缘,以形成所述电子设备1000的完整的外观结构。本实施例中,边框320与中板310为一体结构,边框320与后盖400可为分体结构,以上为以手机为例的天线组件100的工作环境,但是本申请的天线组件100不限于上述的工作环境中。
请参阅图3,图3中为所述电子设备1000的背部视图。边框320包括相对设置的顶边321、底边322,以及连接于所述顶边321与所述底边322的第一侧边323及第二侧边324。其中,顶边321为使用者手持并竖屏使用所述电子设备1000时远离地面的一边,底边322为使用者手持并竖屏使用所述电子设备1000时朝向地面的一边。第一侧边323为使用者手持并竖屏使用所述电子设备1000时右侧边。第二侧边324为使用者手持并竖屏使用所述电子设备1000时左侧边。当然,第一侧边323还可以为使用者手持使用所述电子设备1000时左侧边。第二侧边324为使用者手持使用所述电子设备1000时右侧边。
以下结合附图对于所述天线组件100的具体结构进行举例说明。
请参阅图3及图4,所述天线组件100包括参考地板500、辐射体10、信号源20、第一匹配电路M1、第二匹配电路M2。
可选的,所述参考地板500设于边框320内。所述参考地板500的形状大致呈矩形。因为在手机中根据需要设置器件或者避让其他结构,在所述参考地板500的参考地边上开设各种槽、孔等。所述参考地板500包括但不限于为中板310的金属合金部分以及电路板(包括主板600及副板)的参考地金属部分。大致来看,所述电子设备1000中的参考地***可等效为大致的矩形,故称为所述参考地板500。其中,所述参考地板500并不指示参考地的形状呈板状且为一块矩形板。
请参阅图3,所述参考地板500包括依次首尾相连的第一参考边501、第二参考边502、第三参考边503及第四参考边504。其中,第一参考边501与第二参考边502沿所述电子设备1000的宽度方向相背设置。第三参考边503与第四参考边504沿所述电子设备1000的长度方向相背设置。其中,第一参考边501与顶边321(或底边322)相对且间隔设置,第二参考边502与底边322(或顶边321)相对且间隔设置。第三参考边503与第一侧边323相对且间隔设置,第四参考边504与第二侧边324相对且间隔设置。
本申请对所述辐射体10的材质不做具体的限定。可选的,所述辐射体10的材质为导电材质,包括但不限于为金属、合金等导电材质。本申请对于所述辐射体10的形状不做具体的限定。例如,所述辐射体10的形状包括但不限于条状、片状、杆状、涂层状、薄膜状等。图3所示的所述辐射体10仅仅为一种示例,并不能对本申请提供的所述辐射体10的形状造成限定。本实施例中,所述辐射体10皆呈条状。本申请对于所述辐射体10的延伸轨迹不做限定。可选的,所述辐射体10可以沿直线延伸、或者沿曲线延伸或者沿弯折线延伸。上述的所述辐射体10在延伸轨迹上可为宽度均匀的线条,也可以为宽度渐变、设有加宽区域等宽度不等的条形。
本申请对于所述辐射体10的形式不做具体的限定。可选的,所述辐射体10的形态包括但不限于为金属边框320、镶嵌于塑胶边框320内的金属框架、位于边框320内或表面的金属辐射体、成型于柔性电路板(Flexible Printed Circuit board,FPC)上的柔性电路板天线、通过激光直接成型(Laser Direct Structuring,LDS)的激光直接成型天线、通过印刷直接成型(Print Direct Structuring,PDS)的印刷直接成型天线、导电片天线(例如金属支架天线)等。本实施例中,以所述辐射体10为所述电子设备1000的金属边框320的一部分为例。
请参阅图3,所述辐射体10沿所述第一参考边501间隔设置。可选的,所述辐射体10可设于顶边321或底边322。本实施例以所述辐射体10设于顶边321为例。
请参阅图4,所述辐射体10包括第一端A1、第一连接点B1、第二连接点B2及第二端A2。可选的,所述第一端A1及第二端A2皆为与导电边框上的其他部分相断开的端部。进一步可选的,所述辐射体10的两侧皆为绝缘断缝,为了确保所述电子设备1000的边框320的结构强度,上述的绝缘断缝中填充有绝缘材质。本申请中所述的所述第二端A2、所述第一端A1是指与边框320上的其他导电部分通过绝缘断缝断开的一端。
请参阅图4,所述第一匹配电路M1电连接于所述信号源20与所述第一连接点B1之间。所述第一匹配电路M1包括电感、电容等。由于所述第一匹配电路M1可包括一个元件或多个元件,多个元件可为串联或并联关系,故所述第一匹配电路M1的一部分或全部电连接所述信号源20和所述第一连接点B1之间,或者,所述第一匹配电路M1的一部分或全部电连接所述第一连接点B1与所述参考地板500之间。
换言之,所述信号源20通过所述第一匹配电路M1电连接所述第一连接点B1,用于激励所述辐射体10支持目标频段的谐振模式。所述信号源20包括但不限于射频收发芯片等。所述信号源20用于提供射频激励电流,射频激励电流传输至所述辐射体10之后,能够激励起所述辐射体10产生谐振电流,形成谐振模态,以支持该谐振电流对应的频段。本申请实施例中,所述信号源20、所述第一匹配电路M1设于主板600上。所述第一匹配电路M1与所述第一连接点B1的电连接方式包括但不限于为直接焊接、或通过同轴线、微带线、导电弹片等方式间接方式。具体的,所述第一匹配电路M1通过设于主板600上的馈电弹片(导电弹片)电连接于所述第一连接点B1。
所述第一匹配电路M1包括电容、电感、断路、短路中的至少一者,所述第一匹配电路M1通过调节所述信号源20端口与所述辐射体10端口的阻抗匹配,利于所述信号源20在所述辐射体10上激励出支持目标频段的谐振模式。
本申请对于目标频段不做具体的限定。举例而言,目标频段包括但不限于为LB频段(小于1GHz)、MHB频段(1-3GHz)、UHB频段(大于3GHz)、Wi-Fi频段、GPS频段等中的至少一者。
请参阅图4,所述第二匹配电路M2电连接于所述第二连接点B2与所述参考地板500之间。进一步地,所述第二匹配电路M2设于主板600上。所述第二匹配电路M2与所述第二连接点B2的电连接方式包括但不限于为直接焊接、或通过同轴线、微带线、导电弹片等方式间接方式。具体的,所述第二匹配电路M2通过设于主板600上的馈电弹片(导电弹片)电连接于所述第二连接点B2。
所述第一匹配电路M1和/或所述第二匹配电路M2被配置为使辐射体上的电流模式为单向电流模式或环形电流模式。其中,单向电流模式是指经过所述第一匹配电路M1或所述第二匹配电路M2下地的电流模式。环形电流模式是指经过所述第一匹配电路M1和所述第二匹配电路M2的电流模式。
所述单向电流模式的主要电流分布在所述第二端A2与所述第一连接点B1、所述第一匹配电路M1之间或分布在所述第一端A1与所述第二连接点B2、所述第二匹配电路M2之间。
可选的,所述单向电流模式包括第一子电流模式和第二子电流模式。
请参阅图5,第一子电流模式是经过所述第一匹配电路M1、所述第一连接点B1及所述第二端A2的电流模式。
请参阅图6,第二子电流模式是经过所述第二匹配电路M2、所述第二连接点B2及所述第一端A1的电流模式。
由于所述辐射体10设于所述参考地板500的第一参考边501,所述参考地板500靠近于所述辐射体10的区域形成分布电流及耦合电流。所述单向电流模式在所述参考地板500上的电流分布为:所述参考地板500上靠近所述辐射体10的地板电流强,所述参考地板500上远离所述辐射体10的地板电流弱,即所述参考地板500上的电流强度从第一参考边501指向第二参考边502的方向逐渐减少。单向电流模式在所述参考地板500上的主要电流为纵向模式(所述参考地板500的长度方向)。靠近第一参考边501的地板电流强,即靠近第一参考边501的地板电流的相位超前,靠近第三参考边503的地板电流弱,即靠近第三参考边503的地板电流的相位滞后,辐射方向为电流相位超前的位置指向地板电流相位滞后的位置,故所述单向电流模式的辐射方向图指向为所述第一参考边501指向所述第二参考边502的方向。在所述电子设备1000中,若所述辐射体10设于顶边321,单向电流模式下的辐射方向图是从顶边321指向底边322的方向。若所述辐射体10设于底边322,单向电流模式下的辐射方向图是从底边322指向顶边321的方向(在后续具体说明)。
请参阅图7,所述环形电流模式的主要电流分布在所述第一匹配电路M1、所述第二连接点B2、所述第一连接点B1及所述第二匹配电路M2之间。所述环形电流模式在所述辐射体10上的电流方向与所述参考地板500的第一参考边501的电流方向相同,故在所述辐射体10上的电流及所述参考地板500的第一参考边501的电流叠加作用下,所述环形电流模式的辐射方向图指向为所述第二参考边502指向所述第一参考边501的方向。在所述电子设备1000中,若所述辐射体10设于顶边321,单向电流模式下的辐射方向图是指向顶边321的方向。若所述辐射体10设于底边322,单向电流模式下的辐射方向图是指向底边322的方向(在后续具体说明)。
可选的,请参阅图8a-图8c,所述天线组件100还包括开关控制电路30,所述开关控制电路30电连接所述第一匹配电路M1和/或所述第二匹配电路M2。开关控制电路30设于所述主板600上。在一种可选的实施方式中,开关控制电路30电连接所述第一匹配电路M1,用于控制所述第一匹配电路M1切换为不同阻抗的电路。在另一种可选的实施方式中,开关控制电路30电连接所述第二匹配电路M2,用于控制所述第二匹配电路M2切换为不同阻抗的电路。在再一种可选的实施方式中,请参阅图4,开关控制电路30电连接所述第一匹配电路M1和所述第二匹配电路M2,用于控制所述第一匹配电路M1切换为不同阻抗的电路和控制所述第二匹配电路M2切换为不同阻抗的电路。
所述开关控制电路30通过切换所述第一匹配电路M1和/或所述第二匹配电路M2为不同阻抗的电路,以切换所述辐射体10上的电流模式为单向电流模式或环形电流模式。
在第一种实施方式中,请参阅图8a,所述开关控制电路30电连接所述第一匹配电路M1,用于切换所述第一匹配电路M1的阻抗大小。所述第二匹配电路M2的阻抗不可调,例如,所述第二匹配电路M2的阻抗为小阻抗。开关控制电路30切换所述第一匹配电路M1的阻抗为大阻抗时,所述辐射体10上的电流模式为单向电流模式中的第二子电流模式,方向图指向为第一参考边501指向第二参考边502。开关控制电路30切换所述第一匹配电路M1为小阻抗时,所述辐射体10上的电流模式为环形电流模式,方向图指向为第二参考边502指向第一参考边501。本实施方式提供的开关控制电路30通过切换所述第一匹配电路M1的阻抗大小,以切换所述辐射体10上的电流模式为第二子电流模式或环形电流模式,进而调节所述参考地板500上的电流分布,以实现方向图重构。
其中,本申请中所述的大阻抗包括断路、小电容所形成的大容抗、大电感所形成的大感抗。其中,阻抗是一个复数,由实部和虚部组成。本实施例中将阻抗的虚部大于或等于20的阻抗作为大阻抗。例如,大阻抗的电感为大于或等于5nH的大电感。例如,大阻抗的电感值可以为8nH、10nH、20nH、30nH等。例如,大阻抗的电容为小于或等于2pF的小电容。例如,大阻抗的电容值可以为2pF、1pF、0.5pF等。
其中,本申请中所述的小阻抗包括短路、大电容所形成的小容抗、小电感所形成的小感抗。本实施例中将阻抗的虚部小于20的阻抗作为小阻抗。例如,小阻抗的电感为小于5nH的小电感。例如,小阻抗的电感值可以为1nH、2nH、3nH等。例如,小阻抗的电感为大于2pF的小电容。例如,小阻抗的电容值可以为5pF、8pF、10pF等。
在第二种实施方式中,请参阅图8b,所述开关控制电路30电连接所述第二匹配电路M2,用于切换所述第二匹配电路M2的阻抗大小。所述第一匹配电路M1的阻抗不可调,例如,所述第一匹配电路M1的阻抗为小阻抗。开关控制电路30切换所述第二匹配电路M2的阻抗为大阻抗时,所述辐射体10上的电流模式为单向电流模式中的第一子电流模式,方向图指向为第一参考边501指向第二参考边502。开关控制电路30切换所述第二匹配电路M2为小阻抗时,所述辐射体10上的电流模式为环形电流模式,方向图指向为第二参考边502指向第一参考边501。本实施方式提供的开关控制电路30通过切换所述第二匹配电路M2的阻抗大小,以切换所述辐射体10上的电流模式为第一子电流模式或环形电流模式,进而调节所述参考地板500上的电流分布,以实现方向图重构。
在第三种实施方式中,请参阅图8c,所述开关控制电路30电连接所述第一匹配电路M1和所述第二匹配电路M2,用于切换所述第一匹配电路M1和所述第二匹配电路M2的阻抗大小。开关控制电路30切换所述第一匹配电路M1的阻抗为小阻抗、所述第二匹配电路M2的阻抗为大阻抗时,所述辐射体10上的电流模式为单向电流模式中的第一子电流模式,方向图指向为第一参考边501指向第二参考边502。
开关控制电路30切换所述第二匹配电路M2的阻抗为小阻抗、所述第一匹配电路M1的阻抗为大阻抗时,所述辐射体10上的电流模式为单向电流模式中的第二子电流模式,方向图指向为第一参考边501指向第二参考边502。
进一步地,虽然第一子电流模式及第二子电流模式的方向图指向皆为第一参考边501指向第二参考边502,但是第一子电流模式的方向图指向偏向于第四参考边504所在侧,第二子电流模式的方向图指向偏向于第三参考边503所在侧,故第一子电流模式、第二子电流模式的辐射方向图指向不同。
开关控制电路30切换所述第一匹配电路M1、所述第二匹配电路M2皆为小阻抗时,所述辐射体10上的电流模式为环形电流模式,方向图指向为第二参考边502指向第一参考边501。
本实施方式提供的开关控制电路30通过切换所述第一匹配电路M1、所述第二匹配电路M2的阻抗大小,以切换所述辐射体10上的电流模式为第一子电流模式、第二子电流模式、环形电流模式中的任意一者,进而调节所述参考地板500上的电流分布,以实现方向图重构。本实施方式相较于前述的两种实施方式,可调的主要辐射方向更多,能够收发更多方向上的信号,进一步减少信号覆盖盲区。
在实际应用中,所述电子设备1000的工作频段可能出现信号不良的情况,无法确定哪一方向的信号较好的情况下,开关控制电路30可根据天线组件的工作频段的信号强度,在工作频段的信号强度不良时切换所述第一匹配电路M1和/或所述第二匹配电路M2的阻抗大小,以实现工作频段的方向图重构,切换工作频段的主要辐射方向,找到信号更好的辐射方向,增加天线组件的工作频段的信号强度。
本申请实施例提供的一种所述天线组件100及所述电子设备1000,所述参考地板500包括沿长度方向相背设置的第一参考边501和第二参考边502。所述辐射体10沿第一参考边501间隔设置,所述辐射体10包括所述第二端A2、所述第二连接点B2、所述第一连接点B1及所述第一端A1。所述信号源20电连接所述第一连接点B1,用于激励所述辐射体10。所述第一匹配电路M1电连接于所述信号源20与所述第一连接点B1之间。所述第二匹配电路M2电连接于所述第二连接点B2与第一参考边501之间。开关控制电路30电连接所述第一匹配电路M1和/或所述第二匹配电路M2,开关控制电路30电连接所述第一匹配电路M1和/或所述第二匹配电路M2,开关控制电路30用于切换所述辐射体10上的电流模式为单向电流模式或环形电流模式,其中,单向电流模式的主要电流分布在所述第二端A2与所述第一连接点B1、所述第一匹配电路M1之间或分布在所述第一端A1与所述第二连接点B2、所述第二匹配电路M2之间,单向电流模式的辐射方向图指向为第一参考边501指向第二参考边502的方向,环形电流模式的主要电流分布在所述第二匹配电路M2、所述第二连接点B2、所述第一连接点B1及所述第一匹配电路M1之间,环形电流模式的辐射方向图指向为第二参考边502指向第一参考边501的方向,以通过改变所述辐射体10上的电流模式实现方向图重构,进而提升天线信号强度。
可选的,所述第二端A2与所述第二连接点B2为同一位置或间隔设置。可选的,所述第一端A1与所述第一连接点B1为同一位置或间隔设置。所述第一端A1、所述第一连接点B1之间的距离与所述第二端A2、所述第二连接点B2之间的距离之和小于所述第一连接点B1与所述第一连接点B1之间的距离。
在第一种可能的实施方式中,请参阅图9,所述第一端A1与所述第一连接点B1为同一位置,所述第二端A2与所述第一连接点B1为同一位置。
本实施方式中,所述第一端A1与所述第二端A2之间的长度相对较短,所述天线组件100的枝节长度更小,在边框上占据空间小。
在第二种可能的实施方式中,请参阅图10,所述第一端A1与所述第一连接点B1之间间隔设置。所述第二端A2与所述第二连接点B2为同一位置。在将所述天线组件100设计在所述电子设备1000中,将边框的一部分设计为所述辐射体10,所述第一匹配电路M1、所述第二匹配电路M2设于主板600上,由于主板600上还设有其他器件,可能无法将电连接于所述第一匹配电路M1的导电弹片正对所述第一端A1设置,那么可将电连接于所述第一匹配电路M1的导电弹片设于邻近所述第一端A1的位置(所述第一连接点B1)。可选的,所述第一连接点B1与所述第一端A1之间的距离小于所述第一连接点B1与所述第二端A2之间的距离,更加容易形成环形电流模式。如果所述第一连接点B1与所述第一端A1之间的距离大于所述第一连接点B1与所述第二端A2之间的距离,可能导致无法形成环形电流模式或发生频偏等问题,进而所述天线组件100无法实现三种辐射方向的切换,所述天线组件100收发信号的覆盖范围减小。
本实施方式中,所述第一连接点B1与所述第一端A1相邻近,以确保所述辐射体10上可形成上述的三种电流模式。例如,所述第一连接点B1与所述第一端A1之间的距离可为所述辐射体10总长的1/3、1/4、1/5、1/6、1/7、1/8,在满足主板600上的位置条件下尽可能将所述第一连接点B1靠近于所述第一端A1。
在第三种可能的实施方式中,请参阅图11,所述第一端A1与所述第一连接点B1为同一位置。所述第二端A2与所述第二连接点B2之间间隔设置。将所述天线组件100设计在所述电子设备1000中,将边框的一部分设计为所述辐射体10,所述第一匹配电路M1、所述第二匹配电路M2设于主板600上,由于主板600上还设有其他器件,可能无法将电连接于所述第二匹配电路M2的导电弹片正对所述第二端A2设置,那么可将电连接于所述第二匹配电路M2的导电弹片设于邻近所述第二端A2的位置(所述第二连接点B2)。本实施方式中,所述第二连接点B2与所述第二端A2相邻近。可选的,所述第二连接点B2与所述第二端A2之间的距离小于所述第二连接点B2与所述第一端A1之间的距离,更加容易形成环形电流模式。如果所述第二连接点B2与所述第二端A2之间的距离大于所述第二连接点B2与所述第一端A1之间的距离,可能无法形成环形电流模式或导致发生频偏等问题,进而所述天线组件100无法实现三种辐射方向的切换,所述天线组件100收发信号的覆盖范围减小。
本实施方式中,所述第二连接点B2与所述第二端A2相邻近,以确保所述辐射体10上可形成上述的三种电流模式。例如,所述第二连接点B2与所述第二端A2之间的距离可为所述辐射体10总长的1/3、1/4、1/5、1/6、1/7、1/8,在满足主板600上的位置条件下尽可能将所述第二连接点B2靠近于所述第二端A2。
在第四种可能的实施方式中,请参阅图4,所述第一端A1与所述第一连接点B1之间间隔设置。所述第二端A2与所述第二连接点B2之间间隔设置。将所述天线组件100设计在所述电子设备1000中,将边框的一部分设计为所述辐射体10,所述第一匹配电路M1、所述第二匹配电路M2设于主板600上,由于主板600上还设有其他器件,可能无法将电连接于所述第一匹配电路M1的导电弹片正对所述第一端A1设置,那么可将电连接于所述第一匹配电路M1的导电弹片设于邻近所述第一端A1的位置(所述第一连接点B1),可能无法将电连接于所述第二匹配电路M2的导电弹片正对所述第二端A2设置,那么可将电连接于所述第二匹配电路M2的导电弹片设于邻近所述第二端A2的位置(所述第二连接点B2)。本实施方式中,所述第一连接点B1与所述第二端A2相邻近,所述第二连接点B2与所述第二端A2相邻近。可选的,所述第二连接点B2、所述第二端A2之间的距离与所述第一连接点B1、所述第一端A1之间的距离之和小于所述辐射体10的总长的1/2,更加容易形成环形电流模式,以确保所述辐射体10上可形成上述的三种电流模式。如果所述第二连接点B2、所述第二端A2之间的距离与所述第一连接点B1、所述第一端A1之间的距离之和大于所述辐射体10的总长的1/2,可能导致无法支持上述的三种电流模式或发生频偏等问题,进而所述天线组件100无法实现三种辐射方向的切换,所述天线组件100收发信号的覆盖范围减小。
本实施方式中,所述第二连接点B2、所述第二端A2之间的距离与所述第一连接点B1、所述第一端A1之间的距离之和可以为所述辐射体10的总长的1/3、1/4、1/5、1/6、1/7、1/8,在满足主板600上的位置条件下尽可能将所述第一连接点B1靠近于所述第一端A1、所述第二连接点B2靠近于所述第二端A2。
所述第一匹配电路M1的阻抗为第一阻抗。所述第二匹配电路M2的阻抗为第二阻抗。所述开关控制电路30用于调节所述第一阻抗和/或所述第二阻抗的大小,以调节所述天线组件100的电流模式和电流路径,也调节所述参考地板500上的电流分布,进而切换所述天线组件100的方向图指向,增加所述天线组件100收发信号的覆盖范围。
以下以所述第一连接点B1为所述第一端A1,所述第二连接点B2为所述第二端A2的天线结构对开关控制电路30调节所述第一阻抗和/或所述第二阻抗的大小时所对应的电流模式进行具体的说明。
其中,第一阻抗、第二阻抗的组合包括以下三种情况:第一种实施例,第一阻抗为小阻抗,第二阻抗为大阻抗;第二种实施例,第一阻抗为大阻抗,第二阻抗为小阻抗。第三种实施例,第一阻抗与第二阻抗为均匀小阻抗,第一阻抗与第二阻抗接近。
第一种实施例中,请参阅图12,当所述第一阻抗为小阻抗及所述第二阻抗为大阻抗时,所述辐射体10上的主要电流的电流路径经所述第二端A2、所述第一连接点B1及所述第一匹配电路M1。
本实施方式中,由于所述第一阻抗为小阻抗及所述第二阻抗为大阻抗,电流经过所述第一匹配电路M1,且所述第二匹配电路M2相当于断路。
请参阅图12,所述信号源20激励所述辐射体10上的电流分布为:谐振电流从所述第一匹配电路M1、经所述第一连接点B1流向所述第二端A2。当然,由于电流的周期性,所以谐振电流也可以从所述第二端A2经所述第一连接点B1流向所述第一匹配电路M1,并经所述第一匹配电路M1下地。所述第一匹配电路M1电连接所述参考地板500的位置为大电流下地位置。此时的第一子电流模式也称为单极子模式。所述辐射体10的电长度以及所述第一匹配电路M1的等效电长度之和为目标频段的中心频点的1/4波长。换言之,所述信号源20激励所述辐射体10形成支持目标频段的1/4波长模式。
在第一种实施方式中,请参阅图13,第一阻抗为小阻抗且不可调、第二阻抗为可调阻抗且被配置为大阻抗。
可选的,所述第一匹配电路M1为短路。
再可选的,所述第一匹配电路M1的两端分别电连接所述信号源20与所述第一连接点B1。所述第一匹配电路M1为串联于所述信号源20与所述第一连接点B1之间的大电容或小电感。大电容例如大于3pF的电容,例如20pF。小电感例如小于5nH的电感,例如,1nH、2nH、3nH。
再可选的,所述第一匹配电路M1的一端电连接所述第一连接点B1,所述第一匹配电路M1的另一端电连接所述第一参考边501。所述第一匹配电路M1为与所述信号源20相并联的大电容或小电感。大电容例如大于3pF的电容。小电感例如小于5nH的电感。
请参阅图13,所述开关控制电路30电连接所述第二匹配电路M2,用于控制所述第二匹配电路M2的阻抗至少为大阻抗。所述第二匹配电路M2包括第一开关单元31、第一支路41及第二支路42。所述开关控制电路30电连接第一开关单元31。所述第一开关单元31的一端电连接所述第二连接点B2,所述第一开关单元31还电连接所述第一支路41及第二支路42,第一支路41的阻抗为大阻抗,第二支路42的阻抗为小阻抗。
本实施方式中,开关控制电路30(在本实施方式中为第一开关单元31)切换为所述第二连接点B2电连接第一支路41。所述第二匹配电路M2中被配置为所述第二连接点B2与所述参考地板500之间的断路、或小电容、或大电感。
可选的,所述第二匹配电路M2为所述第二连接点B2与所述参考地板500之间的断路。进一步地,第一支路41为断路。所述第一开关单元31在所述开关控制电路30控制下处于断路状态,使所述第二连接点B2与所述参考地板500之间的断路。
可选的,所述第二匹配电路M2被配置为所述第二连接点B2与所述参考地板500之间的小电容。进一步地,第一支路41包括小电容,第一开关单元31在所述开关控制电路30控制下导通所述第二连接点B2与小电容的一端,所述小电容的另一端接地。
可选的,所述第二匹配电路M2被配置为所述第二连接点B2与所述参考地板500之间的大电感。进一步地,第一支路41包括大电感,第一开关单元31在所述开关控制电路30控制下导通所述第二连接点B2与大电感的一端,所述大电感的另一端接地。大电感例如大于或等于30nH。
在第二种实施方式中,请参阅图14,第一阻抗为可调且被配置为小阻抗,第二阻抗为可调阻抗且被配置为大阻抗。
所述开关控制电路30电连接所述第一匹配电路M1,用于控制所述第一匹配电路M1的阻抗至少为小阻抗。所述第一匹配电路M1为在所述信号源20与所述第一连接点B1之间设置的短路、或串联小电感、或串联大电容、或并联小电感、或并联大电容。
所述第一匹配电路M1包括第二开关单元32、第三支路43及第四支路44。开关控制电路30电连接第二开关单元32,所述第二开关单元32的一端电连接所述第一连接点B1,所述第二开关单元32还电连接所述第三支路43及第四支路44,第三支路43的阻抗为小阻抗,第四支路44的阻抗为大阻抗。
本实施方式中,开关控制电路30控制第二开关单元32切换为电连接第四支路44。所述第一匹配电路M1中被配置为所述第一连接点B1与所述信号源20之间的短路、或大电容、或小电感。
可选的,请参阅图14,所述第一匹配电路M1为所述第一连接点B1与所述信号源20之间的短路。进一步地,第二开关单元32导通所述第一连接点B1与所述信号源20之间。
可选的,所述第一匹配电路M1被配置为所述第一连接点B1与所述信号源20之间的大电容。进一步地,第四支路44包括大电容,第二开关单元32导通所述第一连接点B1与大电容的一端,所述大电容的另一端接地。当然,大电容的另一端还可以电连接所述信号源20。
可选的,所述第一匹配电路M1被配置为所述第一连接点B1与所述信号源20之间的小电感。进一步地,第四支路44包括小电感,第二开关单元32导通所述第一连接点B1与小电感的一端,所述小电感的另一端接地。当然,小电感的另一端还可以电连接所述信号源20。
本实施方式中,开关控制电路30控制第一开关单元31切换为所述第二连接点B2电连接第四支路44。所述第二匹配电路M2中被配置为所述第二连接点B2与所述参考地板500之间的断路、或小电容、或大电感。具体请参考第一种实施方式中关于所述第二匹配电路M2被配置为所述第二连接点B2与所述参考地板500之间的断路、或小电容、或大电感的具体实施方式。
在第三种实施方式中,请参阅图15,第一阻抗为可调且被配置为小阻抗,第二阻抗为大阻抗且不可调。
所述开关控制电路30电连接所述第一匹配电路M1,用于控制所述第一匹配电路M1的阻抗至少为小阻抗。所述第一匹配电路M1为在所述信号源20与所述第一连接点B1之间设置的短路、或串联小电感、或串联大电容、或并联小电感、或并联大电容。具体请参考第二种实施方式中关于所述第一匹配电路M1被配置为在所述信号源20与所述第一连接点B1之间设置的短路、或串联小电感、或串联大电容、或并联小电感、或并联大电容的具体实施方式。
所述第二匹配电路M2为所述第二连接点B2与所述参考地板500之间的断路、或小电容、或大电感。
可选的,所述第二匹配电路M2为断路。
再可选的,所述第二匹配电路M2的两端分别电连接所述参考地板500与所述第二连接点B2。所述第二匹配电路M2为串联于所述参考地板500与所述第二连接点B2之间的小电容或大电感。小电容例如小于3pF的电容。大电感例如大于5nH的电感。
请参阅图16,图16是本申请提供所述天线组件100在第一子电流模式下的所述天线组件100的S参数曲线及效率曲线。曲线a是S参数曲线。曲线b是辐射效率曲线。曲线c是总效率曲线。由图可知,第一实施例提供第一子电流模式所支持的频段包括2.49G附近的频段,可覆盖Wi-Fi 2.4G频段且在Wi-Fi 2.4G频段具有较好的效率。
可选的,所述辐射体10与所述参考地板500形成3/2波长对称偶极子结构。
所述辐射体10的所述第一连接点B1(所述第一端A1)至所述第二端A2的电长度与所述第一参考边501至所述第二参考边502的电长度之和为目标频段的3/2波长,使所述辐射体10及所述参考地板500形成二分之三波长对称偶极子天线,进而所述辐射体10及所述参考地板500上会形成二分之三波长对称偶极子天线的电流分布和远场辐射结果。所述辐射体10上的谐振电流与所述参考地板500上形成的纵向电流(长度方向电流)模式为目标频段的3/2波长电流模式。
本申请中所述的电长度可以满足以下公式:
其中,L为物理长度,a为电或电磁信号在媒介中的传输时间,b为在自由场景中的传输时间。
进一步地,所述辐射体10的电长度接近于目标频段的中心频点的1/4波长。所述参考地板500的长度方向的电长度接近于目标频段的中心频点的5/4波长。
请参阅图17,图17是本申请实施例提供的所述辐射体10与所述参考地板500上形成目标频段的3/2波长的电流分布示意图。其中,以所述电子设备1000为手机为例,其中,目标频段约为2.4GHz左右。在其他实施方式中,所述电子设备1000为可穿戴设备时,目标频段可以为更高频段。本实施例中,所述辐射体10的第一端A1电连接边框320的顶边321的中点位置附近。二分之三波长对称偶极子天线的电流分布为沿所述辐射体10的延伸方向及所述参考地板500的长度方向依次分布的二分之三波长的电流,如图17中的箭头所示。
请参阅图18,图18是本申请实施例提供二分之三波长对称偶极子天线的远场能量示意图。可知,二分之三波长对称偶极子天线的远场辐射能量分布为:沿纵向分成三个部分,每个部分对应于1/2波长的电流分布。
具体的,请参阅图17,二分之三波长对称偶极子天线的辐射场包括沿所述参考地板500的长度方向依次形成的第一子辐射场Q1、第二子辐射场Q2及第三子辐射场Q3。所述第一子辐射场Q1靠近于第一参考边501。第三子辐射场Q3靠近于第二参考边502。
本实施例中,所述辐射体10沿第一参考边501设置,且所述第二端A2相对靠近于第三参考边503,所述第二端A2与所述参考地板500为断路,所述第一端A1为大电流下地,相当于所述辐射体10的枝节断路侧朝向第三参考边503。第一参考边501附近的电流强度大于第二参考边502辐射的电流强度,第一参考边501附近的电流相位更加领先于第二参考边502辐射的电流相位。由上可知,所述辐射体10与所述参考地板500形成3/2波长对称偶极子结构,所述参考地板500上的电流沿纵向传导。根据实验表明,方向图指向由电流相位领先的一方压向电流相位滞后的一方。故本实施例提供的第一子电流模式(单极子模式)下的方向图指向为由第一参考边501指向第二参考边502的方向。
另外,在所述参考地板500的宽度方向上,由于所述辐射体10的枝节断路侧朝向第三参考边503,在所述参考地板500上靠近第三参考边503的一侧具有分布电流以及耦合电流。这两种电流叠加作用,使所述参考地板500上第三参考边503侧的电流强度大于第四参考边504侧的电流强度,所述参考地板500上第三参考边503侧的电流相位相较于第四参考边504侧的电流相位更加超前,故本实施例提供的第一子电流模式(单极子模式)下的方向图指向为由第一参考边501指向第二参考边502且偏向于第四参考边504的方向,即第一子电流模式(单极子模式)下的方向图指向图中的右下角。
另一方面,从所述参考地板500上的地板电流的零点分布的角度说明第一子电流模式的辐射方向图。
请参阅图19,图19是本申请第一实施例提供的第一子电流模式下的所述辐射体10电流及所述参考地板500上的电流分布示意图。
在所述第一子电流模式下,所述参考地板500上的地板电流沿所述参考地板500的长度方向传输。
所述参考地板500在纵向上的主要零点分布为:
所述参考地板500在所述第三参考边503上依次设置形成第一零点、第二零点及第三零点。所述第一零点相对于所述第二零点靠近于所述第一参考边501。
所述参考地板500在所述第四参考边504上依次设置形成第四零点、第五零点及第六零点。所述第四零点相对于所述第五零点靠近于所述第一参考边501。
由图可知,强电流经所述第二匹配电路M2下地,沿着所述参考地板500纵向向下传输,因此辐射方向由上方指向下方。沿所述参考地板500的宽度方向看,任意位置做一条横线,与第三参考边503、第四参考边504相交,第四参考边504侧(右侧)的相位滞后于第三参考边503侧(左侧)的相位。或者,对比每一半波长的零点,第一零点和第四零点对应。当右侧到达第四零点时,左侧已经进行下一个半波传输了。所述第四零点的相位滞后于所述第一零点的相位。所述第五零点的相位滞后于所述第二零点的相位。所述第六零点的相位滞后于所述第三零点的相位。换言之,左侧电流相位领先,右侧电流相位滞后,因此方向图指向左侧压向右侧,因此主要辐射方向向右下方传输。
请参阅图20,图20是本申请第一实施例提供的第一子电流模式下的主要辐射方向图。可以看出,第一子辐射场Q1、第二子辐射场Q2皆较弱,第三子辐射场Q3强。所述天线组件100切换成第一子电流模式下的辐射方向图整体为第一参考边501指向第二参考边502,且偏向于第四参考边504的方向。
第二种实施例中,当所述第一阻抗为大阻抗及所述第二阻抗为小阻抗时,所述辐射体10上的主要电流的电流路径经所述第一端A1、所述第二连接点B2及所述第二匹配电路M2。
本实施方式中,由于所述第一阻抗为大阻抗及所述第二阻抗为小阻抗,电流经过所述第二匹配电路M2,且所述第一匹配电路M1相当于断路。
请参阅图21,所述信号源20激励所述辐射体10上的电流分布为:谐振电流从所述第二匹配电路M2、经所述第二连接点B2流向所述第一端A1。当然,由于电流的周期性,所以谐振电流也可以从所述第一端A1经所述第二连接点B2流向所述第二匹配电路M2,并经所述第二匹配电路M2下地。所述第二匹配电路M2电连接所述参考地板500的位置为大电流下地位置。此时的第二子电流模式也称为容性耦合馈模式。所述辐射体10的电长度以及所述第二匹配电路M2的等效电长度之和为目标频段的中心频点的1/4波长。换言之,所述信号源20激励所述辐射体10形成支持目标频段的1/4波长模式。
所述第一匹配电路M1的两端分别电连接所述信号源20与所述第一连接点B1。所述第一匹配电路M1包括小电容,小电容值可参考前述描述,以激励出容性耦合馈模式。
所述开关控制电路30电连接所述第二匹配电路M2,用于切换所述第二匹配电路M2为小阻抗。所述第二匹配电路M2的两端分别电连接于所述第二连接点B2与所述参考地板500。所述第二匹配电路M2为短路、或大电容、或小电感。
所述第二匹配电路M2包括第一开关单元K1、第一支路41及第二支路42。所述开关控制电路30电连接第一开关单元K1。第一开关单元K1的一端电连接所述第二连接点B2,第一开关单元K1还电连接第一支路41及第二支路42,第一支路41的阻抗为大阻抗,第二支路42的阻抗为小阻抗。
本实施方式中,开关控制电路30控制第一开关单元K1切换为所述第二连接点B2电连接第二支路42。所述第二匹配电路M2中被配置为所述第二连接点B2与所述参考地板500之间的短路、或大电容、或小电感。
可选的,所述第二匹配电路M2为所述第二连接点B2与所述参考地板500之间的短路。进一步地,第二支路42为短路。第一开关单元K1导通所述第二连接点B2与所述参考地板500之间。
可选的,所述第二匹配电路M2被配置为所述第二连接点B2与所述参考地板500之间的大电容。进一步地,第二支路42包括大电容,第一开关单元K1导通所述第二连接点B2与大电容的一端,所述大电容的另一端接地。
可选的,所述第二匹配电路M2被配置为所述第二连接点B2与所述参考地板500之间的小电感。进一步地,第二支路42包括小电感,第一开关单元K1导通所述第二连接点B2与小电感的一端,所述小电感的另一端接地。小电感例如大于或等于30nH。
请参阅图22,图22是本申请提供所述天线组件100在第二子电流模式下的S参数曲线及效率曲线。曲线a是S参数曲线。曲线b是辐射效率曲线。曲线c是总效率曲线。由图可知,第一实施例提供第一子电流模式所支持的频段包括2.46G附近的频段,可覆盖Wi-Fi 2.4G频段且在Wi-Fi 2.4G频段具有较好的效率。由此也可以说明,所述天线组件100在从第一子电流模式切换成第二子电流模式的过程中频率不变,为同频切换过程。
本实施例中,所述辐射体10沿第一参考边501设置,且所述第二端A2相对靠近于第三参考边503,所述第一端A1与所述参考地板500为断路,所述第二端A2为大电流下地,相当于所述辐射体10的枝节断路侧朝向第四参考边504。第一参考边501附近的电流强度大于第二参考边502辐射的电流强度,第一参考边501附近的电流相位更加领先于第二参考边502辐射的电流相位。由上可知,所述辐射体10与所述参考地板500形成3/2波长对称偶极子结构,所述参考地板500上的电流沿纵向传导。根据实验表明,方向图指向由电流相位领先的一方压向电流相位滞后的一方。故本实施例提供的第二子电流模式(容性耦合馈模式)下的方向图指向为由第一参考边501指向第二参考边502的方向。
另外,在所述参考地板500的宽度方向上,由于所述辐射体10的枝节断路侧朝向第四参考边504,在所述参考地板500上靠近第四参考边504的一侧具有分布电流以及耦合电流。这两种电流叠加作用,使所述参考地板500上第四参考边504侧的电流强度大于第三参考边503侧的电流强度,所述参考地板500上第三参考边503侧的电流相位相较于第三参考边503侧的电流相位更加超前,故本实施例提供的第二子电流模式(容性耦合馈模式)下的方向图指向为由第一参考边501指向第二参考边502且偏向于第三参考边503的方向,即第二子电流模式(容性耦合馈模式)下的方向图指向图中的左下角。
另一方面,从所述参考地板500上的地板电流的零点分布的角度说明第二子电流模式的辐射方向图。
请参阅图23,图23是本申请第二实施例提供的第二子电流模式下的所述辐射体10电流及所述参考地板500上的电流分布示意图。
在所述第二子电流模式下,所述参考地板500上的地板电流沿所述参考地板500的长度方向传输。
所述参考地板500在纵向上的主要零点分布为:
所述参考地板500在所述第三参考边503上依次设置形成第一零点、第二零点及第三零点。所述第一零点相对于所述第二零点靠近于所述第一参考边501。
所述参考地板500在所述第四参考边504上依次设置形成第四零点、第五零点及第六零点。所述第四零点相对于所述第五零点靠近于所述第一参考边501。
由图可知,强电流经所述第一匹配电路M1下地,沿着所述参考地板500纵向向下传输,因此辐射方向由上方指向下方。沿所述参考地板500的宽度方向看,任意位置做一条横线,与第三参考边503、第四参考边504相交,第三参考边503侧(左侧)的相位滞后于第四参考边504侧(右侧)的相位。或者,对比每一半波长的零点,第一零点和第四零点对应。当左侧到达第一零点时,右侧已经进行下一个半波传输了。所述第一零点的相位滞后于所述第四零点的相位。所述第二零点的相位滞后于所述第五零点的相位。所述第三零点的相位滞后于所述第六零点的相位。换言之,左侧电流相位滞后,右侧电流相位领先,因此方向图指向右侧压向左侧,因此主要辐射方向向左下方传输。
请参阅图24,图24是本申请第二实施例提供的第二子电流模式下的主要辐射方向图。可以看出,第一子辐射场Q1、第二子辐射场Q2皆较弱,第三子辐射场Q3强。所述天线组件100切换成第二子电流模式下的辐射方向图整体为第一参考边501指向第二参考边502,且偏向于第三参考边503的方向。
第三种实施例中,请参阅图25,当所述第一阻抗与所述第二阻抗相差小于预设阻抗差时,所述辐射体10上的主要电流的电流路径经所述第一匹配电路M1、所述第一连接点B1、所述第二连接点B2、所述第二匹配电路M2。
所述信号源20激励所述辐射体10上的电流分布为:谐振电流从所述第二匹配电路M2、经所述第二连接点B2流向所述第一连接点B1,并在所述第一连接点B1经所述第一匹配电路M1下地。当然,由于电流的周期性,所以谐振电流也可以从所述第一匹配电路M1流向所述第一连接点B1,经所述第一连接点B1流向所述第二连接点B2,在所述第二连接点B2经所述第二匹配电路M2下地。此时的电流模式为环形电流模式。所述第一匹配电路M1、所述第二匹配电路M2电连接所述参考地板500的位置皆为大电流下地位置。
在第一种实施方式中,请参阅图26,第一阻抗为小阻抗且不可调、第二阻抗为可调阻抗且被配置为小阻抗。
可选的,所述第一匹配电路M1为短路。
再可选的,所述第一匹配电路M1的两端分别电连接所述信号源20与所述第一连接点B1。所述第一匹配电路M1为串联于所述信号源20与所述第一连接点B1之间的大电容或小电感。大电容例如大于3pF的电容,例如20pF。小电感例如小于5nH的电感,例如,1nH、2nH、3nH。
再可选的,所述第一匹配电路M1的一端电连接所述第一连接点B1,所述第一匹配电路M1的另一端电连接所述第一参考边501。所述第一匹配电路M1为与所述信号源20相并联的大电容或小电感。大电容例如大于3pF的电容。小电感例如小于5nH的电感。
所述开关控制电路30电连接所述第二匹配电路M2,用于控制所述第二匹配电路M2的阻抗至少为小阻抗。所述第二匹配电路M2包括第一开关单元31、第一支路41及第二支路42。开关控制电路30电连接第一开关单元31,所述第一开关单元31的一端电连接所述第二连接点B2,所述第一开关单元31还电连接所述第一支路41及第二支路42,第一支路41的阻抗为大阻抗,第二支路42的阻抗为小阻抗。
本实施方式中,开关控制电路30控制第一开关单元31切换为所述第二连接点B2电连接第二支路42。所述第二匹配电路M2中被配置为所述第二连接点B2与所述参考地板500之间的短路、或大电容、或小电感。
可选的,所述第二匹配电路M2为所述第二连接点B2与所述参考地板500之间的短路。进一步地,第二支路42为短路。第一开关单元31导通所述第二连接点B2与所述参考地板500之间。
可选的,所述第二匹配电路M2被配置为所述第二连接点B2与所述参考地板500之间的大电容。进一步地,第二支路42包括大电容,第一开关单元31导通所述第二连接点B2与大电容的一端,所述大电容的另一端接地。
可选的,所述第二匹配电路M2被配置为所述第二连接点B2与所述参考地板500之间的小电感。进一步地,第二支路42包括小电感,第一开关单元31导通所述第二连接点B2与小电感的一端,所述小电感的另一端接地。小电感例如大于或等于30nH。
在第二种实施方式中,请参阅图27,第一阻抗为可调且被配置为小阻抗,第二阻抗为可调阻抗且被配置为小阻抗。
所述开关控制电路30电连接所述第一匹配电路M1,用于控制所述第一匹配电路M1的阻抗至少为小阻抗。所述第一匹配电路M1为在所述信号源20与所述第一连接点B1之间设置的短路、或串联小电感、或串联大电容、或并联小电感、或并联大电容。
所述第一匹配电路M1包括第二开关单元32、第三支路43及第四支路44。开关控制电路30电连接第二开关单元32,所述第二开关单元32的一端电连接所述第一连接点B1,所述第二开关单元32还电连接所述第三支路43及第四支路44,第三支路43的阻抗为小阻抗,第四支路44的阻抗为大阻抗。
本实施方式中,开关控制电路30控制第二开关单元32切换为电连接第三支路43。所述第一匹配电路M1中被配置为所述第一连接点B1与所述信号源20之间的短路、或大电容、或小电感。
可选的,所述第一匹配电路M1为所述第一连接点B1与所述信号源20之间的短路。进一步地,第三支路43为短路。第二开关单元32导通所述第一连接点B1与所述信号源20之间。
可选的,所述第一匹配电路M1被配置为所述第一连接点B1与所述信号源20之间的大电容。进一步地,第三支路43包括大电容,第二开关单元32所述第一连接点B1与大电容的一端,所述大电容的另一端接地。
可选的,所述第一匹配电路M1被配置为所述第一连接点B1与所述信号源20之间的小电感。进一步地,第三支路43包括小电感,第二开关单元32所述第一连接点B1与小电感的一端,所述小电感的另一端接地。
本实施方式中,开关控制电路30控制第一开关单元31切换为所述第二连接点B2电连接第二支路42。所述第二匹配电路M2中被配置为所述第二连接点B2与所述参考地板500之间的短路、或大电容、或小电感。具体请参考第一种实施方式中关于所述第二匹配电路M2被配置为所述第二连接点B2与所述参考地板500之间的短路、或大电容、或小电感的具体实施方式。
在第三种实施方式中,请参阅图28,第一阻抗为可调且被配置为小阻抗,第二阻抗为小阻抗且不可调。
所述开关控制电路30电连接所述第一匹配电路M1。用于控制所述第一匹配电路M1的阻抗至少为小阻抗。所述第一匹配电路M1为在所述信号源20与所述第一连接点B1之间设置的短路、或并联小电感、或并联大电容。具体请参考第二种实施方式中关于所述第一匹配电路M1被配置为在所述信号源20与所述第一连接点B1之间设置的短路、或并联小电感、或并联大电容的具体实施方式。
所述第二匹配电路M2为所述第二连接点B2与所述参考地板500之间的短路、或大电容、或小电感。
可选的,所述第二匹配电路M2为短路。
再可选的,所述第二匹配电路M2的两端分别电连接所述参考地板500与所述第二连接点B2。所述第二匹配电路M2为串联于所述参考地板500与所述第二连接点B2之间的大电容或小电感。小电容例如大于3pF的电容,例如30pF。小电感例如小于5nH的电感,例如,1nH、2nH、3nH。
可选的,所述第一匹配电路M1的一端电连接所述第一连接点B1,所述第一匹配电路M1的另一端电连接所述第一参考边501。所述开关控制电路30用于切换所述第一匹配电路M1为小电容下地,以及切换所述第二匹配电路M2为小电容下地。再可选的,所述开关控制电路30用于切换所述第一匹配电路M1为小电感下地,以及切换所述第二匹配电路M2为大电容下地。再可选的,所述开关控制电路30用于切换所述第一匹配电路M1为大电容下地,例如10pF,以及切换所述第二匹配电路M2为小电感下地,例如2nH。
当第一阻抗与第二阻抗相差不多,为均匀阻抗工作时,此时主要模式为环模。当所述第一匹配电路M1、所述第二匹配电路M2皆等效为小阻抗的电容时,所述辐射体10等效为电感,形成L-C环模谐振。
请参阅图29,图29是本申请第三实施例提供的环形电流模式下的S参数曲线及效率曲线。曲线a是S参数曲线。曲线b是辐射效率曲线。曲线c是总效率曲线。由图可知,第一实施例提供第一子电流模式所支持的频段包括2.44G附近的频段,可覆盖Wi-Fi 2.4G频段且在Wi-Fi 2.4G频段具有较好的效率。由此也可以说明,所述天线组件100在从第一子电流模式切换成第二子电流模式的过程中频率不变,为同频切换过程。
请参阅图30,图30是本申请第三实施例提供的环形电流模式下的所述辐射体10电流及所述参考地板500上的电流分布示意图。
在所述环形电流模式下,所述参考地板500上的地板电流沿所述参考地板500的长度方向传输。
所述参考地板500在纵向上的主要零点分布为:
所述参考地板500在所述第三参考边503上依次设置形成第一零点、第二零点及第三零点。所述第一零点相对于所述第二零点靠近于所述第一参考边501。
所述参考地板500在所述第四参考边504上依次设置形成第四零点、第五零点及第六零点。所述第四零点相对于所述第五零点靠近于所述第一参考边501。
谐振电流从所述第一匹配电路M1、所述第一连接点B1流向所述第二连接点B2,经所述第二匹配电路M2下地,下地的地板电流流向所述第一匹配电路M1,形成所述环形电流模式,形成自谐振结构。所述参考地板500靠近所述辐射体10的区域的地板电流主要为环形的横向(宽度方向)电流,即电流为横边模式,无沿着纵向向下传输的特点。
第一实施例中和第二实施例中的纵向电流模式,左右对应的零点如第一零点与第四零点上下的电流方向都是同向的,说明是纵向传输的电流。
本实施例中的横向电流模式,从第一零点和第四零点也可以看出,第一零点之上左侧电流为向下,而第四零点之上的右侧电流为向上,即此时的电流为横向的震荡电流。
这种电流形式,可以看作是所述辐射体10、所述第一匹配电路M1、所述第二匹配电路M2和靠近所述辐射体10的部分所述参考地板500构成的缝隙辐射。根据互补原理,可等效为偶极子的辐射场分布。由于所述参考地板500位于天线下方,对方向图起到了上抬作用,因此此时整体方向图沿纵向指向上方(从第二参考边502指向第一参考边501的方向)。
从另一个角度来说,环模的存在改变的所述参考地板500的第一参考边501上的电流分布,所述参考地板500的第一参考边501上的电流方向与所述辐射体10的电流方向相同,在图中为皆向左的方向。所述第一参考边501上的地板电流与所述辐射体10上的电流方向同向。所述辐射体10与所述参考地板500上的1/4波长结构形成半波偶极子结构。第一参考边501上的地板电流与所述辐射体10上的电流起到叠加效果,类似于T型同向电流,类似于偶极子的辐射场,形成向上的辐射方向图。
请参阅图31,图31是本申请第三实施例提供的环形电流模式下的主要辐射方向图。可以看出,所述天线组件100切换成环形电流模式下的辐射方向图整体为第二参考边502指向第一参考边501。即朝向顶边321所在侧辐射。
本实施例通过调节所述第一匹配电路M1、所述第二匹配电路M2的阻抗改变电流模式进而改变大电流下地位置,进而改变所述参考地板500上的电流分布,以切换方向图,实现同频同结构的方向图调控。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本申请的限制,本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型,这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。

Claims (19)

1.一种天线组件,其特征在于,包括:
参考地板,包括第一参考边和第二参考边,所述第一参考边和所述第二参考边皆沿所述参考地板的宽度方向延伸;
辐射体,所述辐射体沿所述第一参考边间隔设置,所述辐射体包括第一端、第一连接点、第二连接点及第二端;
信号源,所述信号源电连接所述第一连接点,用于激励所述辐射体;
第一匹配电路,所述第一匹配电路电连接于所述信号源与所述第一连接点之间;及
第二匹配电路,所述第二匹配电路电连接于所述第二连接点与所述参考地板之间;
所述第一匹配电路和/或所述第二匹配电路被配置为使所述辐射体上的电流模式为单向电流模式或环形电流模式,其中,所述单向电流模式的主要电流分布在所述第二端与所述第一连接点、所述第一匹配电路之间或分布在所述第一端与所述第二连接点、所述第二匹配电路之间,所述单向电流模式的辐射方向图指向为所述第一参考边指向所述第二参考边的方向,所述环形电流模式的主要电流分布在所述第二匹配电路、所述第二连接点、所述第一连接点及所述第一匹配电路之间,所述环形电流模式的辐射方向图指向为所述第二参考边指向所述第一参考边的方向。
2.如权利要求1所述的天线组件,其特征在于,所述参考地板还包括连接在所述第一参考边与所述第二参考边之间的第三参考边、第四参考边,所述第三参考边及所述第四参考边皆沿所述参考地板的长度方向延伸,所述第三参考边位于所述第二端背离所述第一端的一侧;
所述单向电流模式包括第一子电流模式和第二子电流模式,所述第一匹配电路和/或所述第二匹配电路被配置为使所述辐射体工作在所述第一子电流模式或第二子电流模式;
所述第一子电流模式的主要电流分布在所述第二端与所述第一连接点、所述第一匹配电路之间,所述第一子电流模式的辐射方向图指向为所述第一参考边指向所述第二参考边且偏向于所述第四参考边所在侧的方向;
所述第二子电流模式的主要电流分布在所述第一端与所述第二连接点、所述第二匹配电路之间,所述第二子电流模式的辐射方向图指向为所述第一参考边指向所述第二参考边且偏向于所述第三参考边所在侧的方向。
3.如权利要求2所述的天线组件,其特征在于,所述天线组件还包括开关控制电路,所述开关控制电路电连接所述第一匹配电路和/或所述第二匹配电路,所述第一匹配电路的阻抗为第一阻抗;所述第二匹配电路的阻抗为第二阻抗,所述开关控制电路用于调节所述第一阻抗和/或所述第二阻抗的大小。
4.如权利要求3所述的天线组件,其特征在于,
当所述第一阻抗为小阻抗及所述第二阻抗为大阻抗时,所述辐射体上的主要电流的电流路径经所述第二端、所述第一连接点及所述第一匹配电路。
5.如权利要求4所述的天线组件,其特征在于,所述第一匹配电路为短路;
或者,所述第一匹配电路的两端分别电连接所述信号源与所述第一连接点,或者,所述第一匹配电路的一端电连接所述第一连接点,所述第一匹配电路的另一端电连接所述第一参考边,所述第一匹配电路为大电容或小电感。
6.如权利要求4所述的天线组件,其特征在于,所述开关控制电路电连接所述第一匹配电路,用于控制所述第一匹配电路的阻抗至少为小阻抗,所述第一匹配电路被配置在所述信号源与所述第一连接点之间设置的短路、或串联小电感、或串联大电容、或并联小电感、或并联大电容。
7.如权利要求5或6所述的天线组件,其特征在于,所述开关控制电路电连接所述第二匹配电路,用于控制所述第二匹配电路的阻抗至少为大阻抗,所述第二匹配电路被配置为所述第二连接点与所述参考地板之间的断路、或小电容、或大电感。
8.如权利要求6所述的天线组件,其特征在于,所述第二匹配电路为所述第二连接点与所述参考地板之间的断路、或小电容、或大电感。
9.如权利要求3所述的天线组件,其特征在于,当所述第一阻抗为大阻抗及所述第二阻抗为小阻抗时,所述辐射体上的主要电流的电流路径经所述第一端、所述第二连接点及所述第二匹配电路。
10.如权利要求9所述的天线组件,其特征在于,所述第一匹配电路的两端分别电连接所述信号源与所述第一连接点,所述第一匹配电路包括小电容。
11.如权利要求9所述的天线组件,其特征在于,所述开关控制电路电连接所述第二匹配电路,用于切换所述第二匹配电路为小阻抗,所述第二匹配电路的两端分别电连接于所述第二连接点与所述参考地板,所述第二匹配电路被配置为短路、或大电容、或小电感。
12.如权利要求3所述的天线组件,其特征在于,当所述第一阻抗与所述第二阻抗相差小于预设阻抗差时,所述辐射体上的主要电流的电流路径经所述第一匹配电路、所述第一连接点、所述第二连接点、所述第二匹配电路。
13.如权利要求12所述的天线组件,其特征在于,所述第一匹配电路的一端电连接所述第一连接点,所述第一匹配电路的另一端电连接所述第一参考边,所述开关控制电路用于切换所述第一匹配电路为小电容,以及切换所述第二匹配电路为小电容。
14.如权利要求1-13任意一项所述的天线组件,其特征在于,所述辐射体的第一连接点至所述第二端的电长度与所述第一参考边至所述第二参考边的电长度之和为目标频段的3/2波长,所述辐射体的第一连接点至所述第二端的电长度为所述目标频段的1/4波长。
15.如权利要求14所述的天线组件,其特征在于,在所述第一子电流模式下,所述参考地板上的地板电流沿所述长度方向传输,所述参考地板在所述第三参考边上依次设置形成第一零点、第二零点及第三零点,所述第一零点相对于所述第二零点靠近于所述第一参考边,所述参考地板在所述第四参考边上依次设置形成第四零点、第五零点及第六零点,所述第四零点相对于所述第五零点靠近于所述第一参考边,所述第四零点的相位滞后于所述第一零点的相位,所述第五零点的相位滞后于所述第二零点的相位,所述第六零点的相位滞后于所述第三零点的相位。
16.如权利要求14所述的天线组件,其特征在于,所述参考地板还包括沿宽度方向相背设置的第三参考边及第四参考边,所述第三参考边位于所述第二端背离所述第一端的一侧,在所述第二子电流模式下,所述参考地板上的地板电流沿所述长度方向传输,所述参考地板在所述第三参考边上依次设置形成第一零点、第二零点及第三零点,所述第一零点相对于所述第二零点靠近于所述第一参考边,所述参考地板在所述第四参考边上依次设置形成第四零点、第五零点及第六零点,所述第四零点相对于所述第五零点靠近于所述第一参考边,所述第一零点的相位滞后于所述第四零点的相位,所述第二零点的相位滞后于所述第五零点的相位,所述第三零点的相位滞后于所述第六零点的相位。
17.如权利要求14所述的天线组件,其特征在于,在所述环形电流模式下,所述参考地板靠近所述辐射体的区域的地板电流主要为环形的横向电流,所述第一参考边上的地板电流与所述辐射体上的电流方向同向。
18.如权利要求1-13、15-17任意一项所述的天线组件,其特征在于,所述第二端与所述第二连接点为同一位置或间隔设置,所述第一端与所述第一连接点为同一位置或间隔设置;所述第一端、所述第一连接点之间的距离与所述第二端、所述第二连接点之间的距离之和小于所述第一连接点与所述第一连接点之间的距离。
19.一种电子设备,其特征在于,包括如权利要求1-18任意一项所述的天线组件。
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