CN213959134U - 一种电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种电子设备，包括一种天线结构，通过在传统的loop天线上加载开路枝节，形成电容加载，并且增大了天线的辐射口径，同时，天线的辐射环境由封闭变为开放，有效提升了天线结构的低频效率。电子设备包括：环形辐射体，第一枝节，第二枝节和馈电单元；其中，所述环形辐射体一端与所述馈电单元电连接，另一端接地；所述第一枝节的一端与所述环形辐射体电连接，另一端开路；所述第二枝节的一端与所述环形辐射体电连接，另一端开路。

Description

一种电子设备

技术领域

本申请涉及无线通信领域，尤其涉及一种电子设备。

背景技术

随着无线通信技术的快速发展，过去第二代(second generation，2G)移动通信***主要支持通话功能，电子设备只是人们用来收发简讯以及语音沟通的工具，无线上网功能由于数据传输利用语音信道来传送，速度极为缓慢。

现今，随着第五代(fifth generation，5G)移动通信***的到来，天线的数量和频段越来越多，数据传输的速度越来越快。但是，电子设备朝着大屏，多摄像头的方向发展，留给天线的空间越来越少。而随着天线净空的减小，使用传统的环形(loop)天线设计的低频的效率和带宽恶化较多，不能满足自由空间(free space，FS)和头手(beside head andhand，BHH)的空中下载技术测试(over the air，OTA)指标。

实用新型内容

本申请实施例提供一种电子设备，包括一种天线结构，通过在传统的loop天线上加载开路枝节，形成电容加载，并且增大了天线的辐射口径，同时，天线的辐射环境由封闭变为开放，有效提升了天线结构的低频效率。电子设备包括：环形辐射体，第一枝节，第二枝节和馈电单元；其中，所述环形辐射体一端与所述馈电单元电连接，另一端接地；所述第一枝节的一端与所述环形辐射体电连接，另一端开路；所述第二枝节的一端与所述环形辐射体电连接，另一端开路。

第一方面，提供了一种电子设备，包括：环形辐射体，第一枝节，第二枝节和馈电单元；其中，所述环形辐射体一端与所述馈电单元电连接，另一端接地；所述第一枝节的一端与所述环形辐射体电连接，另一端开路；所述第二枝节的一端与所述环形辐射体电连接，另一端开路。

根据本申请实施例的技术方案，本申请实施例提供的天线结构通过在传统的loop天线上加载开路枝节，形成电容加载，并且增大了天线的辐射口径，同时，天线的辐射环境由封闭变为开放，有效提升了天线结构的低频效率。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第一枝节的电长度与所述第二枝节的电长度相同。

根据本申请实施例的技术方案，当第一枝节的电长度与第二枝节的电长度相同时，天线结构的对称性更好，其辐射特性更优。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第一枝节的电长度小于第一波长的四分之一，所述第一波长为所述环形辐射体，所述第一枝节和所述第二枝节形成的天线结构的工作波长；所述第二枝节的电长度小于所述第一波长的四分之一。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述电子设备还可以包括：金属边框；其中，所述第一枝节和所述第二枝节为所述金属边框的部分；所述环形辐射体的部分为所述金属边框的部分。

根据本申请实施例的技术方案，天线结构可以采用金属边框和FPC的组合形式，其布局更为灵活。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第一枝节和所述第二枝节为所述金属边框的底边。

根据本申请实施例的技术方案，第一枝节与第二枝节可以同时设置在电子设备的同一条边框中，其结构对称，激励地板纯纵向电流，横边两侧电流方向相反，相互抵消，其纵向电流较为纯净，因此，自由空间性能最优。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第一枝节为所述金属边框的底边，所述第二枝节为所述金属边框的侧边；或者，所述第一枝节为所述金属边框的侧边，所述第二枝节为所述金属边框的底边。

根据本申请实施例的技术方案，由于其沿电子设备的金属边框的底边和侧边设置，同时激励起地板上的纵向和横向电流。因此，用户在手握时的状态为从左右两侧握持，因此，天线结构激励的地板电流为纵向时受手模影响较大，横向电流受手模影响较小，这种结构在左侧头手模型和右侧头手模型下的天线辐射性能较优。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述环形辐射体，所述第一枝节和所述第二枝节形成的天线结构是激光直接成型技术LDS天线、柔性电路板FPC天线，浮动金属FLM天线，印刷电路板PCB天线或模式装饰天线MDA中的一种。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，电子设备还可以包括：通用串行总线USB；其中，所述环形辐射体的两端分别设置于所述USB两侧。

根据本申请实施例的技术方案，由于电子设备内的空间日益紧凑，可以将天线结构设置在USB两侧。

附图说明

图1是本申请实施例提供的电子设备的示意图。

图2是传统的loop天线常见的三种走线。

图3是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

图4是图3所示天线结构的S11工作在二分之一波长模式的电流分布图。

图5是图3所示天线结构的S11工作在一倍波长模式的电流分布图。

图6是图3所示天线结构的S11仿真结果示意图。

图7是图3所示天线结构的辐射效率和***效率仿真结果示意图。

图8是不同的电长度对应的S11仿真结果示意图。

图9是不同的电长度对应的辐射效率和***效率仿真结果示意图。

图10是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

图11是本申请实施例提供的另一种电子设备的结构示意图。

图12是图10所示天线结构的地板电流分布示意图。

图13是图11所示天线结构的地板电流分布示意图。

图14是图10所示天线结构的辐射方向图。

图15是图11所示天线结构的辐射方向图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。

应理解，在本申请中“电连接”可理解为元器件物理接触并电导通；也可理解为线路构造中不同元器件之间通过印制电路板(printed circuit board，PCB)铜箔或导线等可传输电信号的实体线路进行连接的形式。“通信连接”可以指电信号传输，包括无线通信连接和有线通信连接。无线通信连接不需要实体媒介，且不属于对产品构造进行限定的连接关系。“连接”、“相连”均可以指一种机械连接关系或物理连接关系，即A与B连接或A与B相连可以指，A与B之间存在紧固的构件(如螺钉、螺栓、铆钉等)，或者A与B相互接触且A与B难以被分离。

本申请提供的技术方案适用于采用以下一种或多种通信技术的电子设备：蓝牙(blue tooth，BT)通信技术、全球定位***(global positioning system，GPS)通信技术、无线保真(wireless fidelity，WiFi)通信技术、全球移动通讯***(global system formobile communications，GSM)通信技术、宽频码分多址(wideband code divisionmultiple access，WCDMA)通信技术、长期演进(long term evolution，LTE)通信技术、5G通信技术以及未来其他通信技术等。本申请实施例中的电子设备可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、智能手环、智能手表、智能头盔、智能眼镜等。电子设备还可以是蜂窝电话、无绳电话、会话启动协议(session initiation protocol，SIP)电话、无线本地环路(wirelesslocal loop，WLL)站、个人数字助手(personal digital assistant，PDA)、具有无线通信功能的手持设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其它处理设备、车载设备，5G网络中的电子设备或者未来演进的公用陆地移动通信网络(public land mobile network，PLMN)中的电子设备等，本申请实施例对此并不限定。

图1示例性示出了本申请提供的电子设备内部环境，以电子设备为手机进行说明。

如图1所示，电子设备10可以包括：玻璃盖板(cover glass)13、显示屏(display)15、印刷电路板(printed circuit board，PCB)17、中框(housing)19和后盖(rear cover)21。

其中，玻璃盖板13可以紧贴显示屏15设置，可主要用于对显示屏15起到保护防尘作用。

可选地，显示屏15可以是液晶显示器(liquid crystal display，LCD)，发光二极管(light emitting diode，LED)或者有机发光半导体(organic light-emitting diode，OLED)等，本申请对此并不做限制。

其中，印刷电路板PCB17可以采用耐燃材料(FR-4)介质板，也可以采用罗杰斯(Rogers)介质板，也可以采用Rogers和FR-4的混合介质板，等等。这里，FR-4是一种耐燃材料等级的代号，Rogers介质板一种高频板。印刷电路板PCB17靠近中框19的一侧可以设置一金属层，该金属层可以通过在PCB17的表面蚀刻金属形成。该金属层可用于印刷电路板PCB17上承载的电子元件接地，以防止用户触电或设备损坏。该金属层可以称为PCB地板。不限于PCB地板，电子设备10还可以具有其他用来接地的地板，例如金属中框或者电子设备中其他的金属平面。此外，PCB17上设置有多个电子元件，多个电子元件包括处理器，电源管理模块、内存、传感器、SIM卡接口等中的一个或多个，这些电子元件的内部或表面也会设置有金属。

其中，电子设备10还可以包括电池，在此未示出。电池可以设置于中框19内，电池可以将PCB17分为主板和子板，主板可以设置于中框19的边框11和电池的上边沿之间，子板可以设置于中框19和电池的下边沿之间。电池的内部或表面也会设置有金属层。

其中，中框19主要起整机的支撑作用。中框19可以包括边框11，边框11可以由金属等传导性材料形成。边框11可以绕电子设备10和显示屏15的***延伸，边框11具体可以包围显示屏15的四个侧边，帮助固定显示屏15。在一种实现中，金属材料制成的边框11可以直接用作电子设备10的金属边框，形成金属边框的外观，适用于金属工业设计(industrialdesign，ID)。在另一种实现中，边框11的外表面还可以为非金属材料，例如塑料边框，形成非金属边框的外观，适用于非金属ID。

其中，后盖21可以是金属材料制成的后盖，也可以是非导电材料制成的后盖，如玻璃后盖、塑料后盖等非金属后盖。

图1仅示意性的示出了电子设备10包括的一些部件，这些部件的实际形状、实际大小和实际构造不受图1限定。此外，电子设备10还可以包括摄像头、传感器等器件。

应理解，在电子设备中通过柔性电路板(flexible printed circuit，FPC)实现的loop天线有成本低、中高频模式较多、切换插损小等特点。被广泛应用到电子设备的天线的设计中，但是，随着电子设备朝着大屏，多摄像头的方向发展，留给天线的空间越来越少。而随着天线净空的减小，传统的loop天线设计的低频的效率和带宽恶化较多，loop天线低频性能恶化给用户带来较差的通话体验。

图2是传统的loop天线常见的三种走线。

如图2所示，为传统的loop天线常用的3种走线形式。其中，如图2中的(a)所示，外绕的loop天线远离地板，天线集中在电子设备的底部侧面；如图2中的(b)所示，内绕的loop天线的部分通过天线支架设置在电子设备的后盖上；如图2中的(c)所示，S型的loop天线的部分在电子设备的底部侧面，部分通过天线支架设置在电子设备的后盖上。

其中，如图2中的(a)所示的外绕的loop天线的走线远离地板低频电场强点并且远离电子设备设置的USB区域，相较内绕的loop天线及S型的loop天线低频段性能更优，而在中高频段，内绕的loop天线及S型的loop天线走线间耦合更强性能更优。

图3是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

如图3所示，电子设备可以包括：地板30，天线结构40和馈电单元140。

其中，天线结构40可以包括：环形辐射体110，第一枝节120和第二枝节130。环形辐射体110一端与馈电单元140电连接，另一端与地板30电连接，实现接地。第一枝节120的一端与环形辐射体110电连接，另一端开路。第二枝节130的一端与环形辐射体110电连接，另一端开路。

应理解，本申请实施例提供的天线结构通过在传统的loop天线上加载开路枝节，形成电容加载，并且增大了天线的辐射口径，同时，天线的辐射环境由封闭变为开放，有效提升了天线结构的低频效率。

可选地，环形辐射体110可以采用图2所示传统的loop天线常见的三种走线的方式，也可以采用其他的走线进行布局，例如，根据电子设备内的空间进行适应性调整，本申请对此并不做限制。

可选地，第一枝节120和第二枝节130的电长度可以相同，也可以不同，可以根据不同的工作频段进行调节。

可选地，在本申请实施例中，第一枝节120和第二枝节130采用相同的尺寸进行举例，其中，第一枝节120可以包括第一方向上的枝节和第二方向上的枝节，两者长度分别为L1和L2。

可选地，第一枝节120和第二枝节130的电长度可以小于第一波长的四分之一。其中，第一波长为馈电单元140馈电时天线结构的工作波长。天线结构的工作波长可以理解为天线结构的谐振点对应的波长，或者，也可以理解为天线结构的工作频段的中心频率对应的波长。

电长度可以是指，物理长度(即机械长度或几何长度)乘以电或电磁信号在媒介中的传输时间与这一信号在自由空间中通过跟媒介物理长度一样的距离时所需的时间的比来表示，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为在自由空间中的中传输时间。

或者，电长度也可以是指物理长度(即机械长度或几何长度)与所传输电磁波的波长之比，电长度可以满足以下公式：

其中，L为物理长度，λ为电磁波的波长。

可选地，地板230可以是电子设备的中框，PCB的金属层或者电子设备内的其他金属层。

可选地，本申请实施例提供的由环形辐射体110，第一枝节120和第二枝节130形成的天线结构可以是激光直接成型技术(laser-direct-structuring，LDS)天线、柔性电路板(flexible printed circuit，FPC)天线或浮动金属(floating metal，FLM)天线，或者，也可以是PCB天线或模式装饰天线(mode decoration antenna，MDA)，本申请对此并不做限制。

可选地，馈电单元工作时，天线结构40可以工作在低频频段。应理解，天线结构由于可以工作在低频频段，对天线结构的尺寸要求较大，因此，可以放置在电子设备的底部，第一枝节120和第二枝节130可以根据电子设备内的剩余空间进行设置，可以在环形辐射体110的任意位置进行开路枝节加载。

可选地，电子设备还可以包括通用串行总线(universal serial bus，USB)150，环形辐射体110的两端可以分别设置于USB150的两侧。

可选地，电子设备还可以包括电子元件160，用于调节天线结构的工作频段，电子元件160的一端与环形辐射体110电连接，另一端与地板30电连接。

图4和图5是图3所示天线结构的电流分布图。其中，图4为天线结构工作在二分之一波长模式的电流分布图，图5为天线结构工作在一倍波长模式的电流分布图。

如图4中的(b)所示的传统的loop天线，在二分之一波长模式时，电场强点在天线结构的中间位置，由于此区域通常设置有USB，因此天线结构的辐射环境相对恶劣，当天线净空、整机厚度减小时，天线结构在二分之一波长模式的性能恶化较快。如图4中的(a)所示，在环形辐射体两侧增加开路支节后，从电流分布可以看出，除中间位置的电场强点外，两侧枝节的末端也为电流零点电场强点，两侧枝节环境相对开放的区域，辐射环境变的更开放，有利于提升天线结构的效率。

同时，天线结构可以采用FPC天线的形式，其部分辐射体或枝节可以设置在电子设备的后盖或天线支架上，走线灵活，可根据电子设备的环境，调整第一枝节和第二枝节加载位置和长度。

如图5中的(b)所示的传统的loop天线，在一倍波长模式时，天线结构的两侧为电场强点。如图5中的(a)所示，在环形辐射体两侧增加开路支节等效加载的电容很大，一倍波长模式向低频偏移，从而使一倍波长模式靠近二分之一波长模式，进一步提升天线结构在低频的辐射效率。

图6和图7是图3所示天线结构的仿真结果示意图。其中，图6是图3所示天线结构的S11仿真结果示意图。图7是图3所示天线结构的辐射效率(radiation efficiency)和***效率(total efficiency)仿真结果示意图。

应理解，本申请实施例以第一枝节和第二枝节的电长度相同为例进行说明，由于在环形辐射体两侧加载枝节相当于加载电容，当第一枝节和第二枝节的电长度不同时，相当于加载了不同容值的电容，可以根据实际的频段进行调整，本申请对此并不做限制。同时，本申请实施例以天线结构设置在电子设备的底部为例进行说明。

如图6所示，随着第一枝节和第二枝节的电长度的改变，一倍波长模式的谐振点会产生偏移，二分之一波长模式的谐振点的偏移较小。

应理解，传统的loop天线二分之一波长模式电场强点在辐射体的中间位置，在两侧增加小于第一波长的四分之一的第一枝节和第二枝节等效加载电容C1和C2，对二分之一波长模式来说辐射体的中间位置的电场强，两侧电场较弱，在两侧增加开放的第一枝节和第二枝节等效C1和C2电容较小，所以对二分之一波长模式频偏量较小。

如图7所示，随着一倍波长模式靠近二分之一波长模式，天线结构在低频频段的效率提升。这是由于一倍波长模式对应的频段拉至低频频段来提升效率。同时，由于增加了第一枝节和第二枝节，可以增加天线结构整体的辐射口径，也可以提升天线结构的效率。并且，由于在环形辐射体两侧增加开路支节后，从电流分布可以看出，除中间位置的电场强点外，两侧枝节的末端也为电流零点电场强点，两侧枝节环境相对开放的区域，辐射环境变的更开放，也有利于提升天线结构的效率。

图8和图9是第一枝节和第二枝节的选择不同的电长度对应的仿真结果示意图。其中，图8是不同的电长度对应的S11仿真结果示意图。图9是不同的电长度对应的辐射效率和***效率仿真结果示意图。

应理解，本申请实施例以第一枝节和第二枝节的电长度相同为例进行说明。

如图8和图9所示，随着枝节的电长度由小变大，即L1+L2的值增加，一倍波长模式对应的频段逐渐向二分之一波长模式对应的频段靠近，减小了一倍波长模式和二分之一波长模式频率比，更好的激发地板电流。在保持二分之一波长模式对应的低频频段不产生较大品议的情况下，本申请实施例提供的天线结构相较于传统的loop天线，其低频性能提升2.5dB左右。

图10是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

如图10所示，天线结构40可以沿电子设备的金属边框11设置，天线结构40的部分辐射体可以为电子设备的金属边框11的部分。

其中，天线结构40可以设置在电子设备的底部，天线结构40的部分辐射体可以为电子设备的底边111的部分。环形辐射体210的部分可以为底边111的部分，第一枝节220和第二枝节230可以为底边111的部分。

应理解，金属边框11上还可以设置其他频段的天线结构，本申请为介绍的简洁，在这里并不做拓展。

图11是本申请实施例提供的另一种电子设备的结构示意图。

如图11所示，天线结构40可以沿电子设备的金属边框11中任意两条相邻的边框设置，例如，天线结构40的部分辐射体可以沿底边111设置，部分辐射体可以沿侧边112设置。天线结构40的部分辐射体可以为电子设备的金属边框11的部分。第一枝节320可以为底边111的部分。和第二枝节330可以为侧边112的部分。

图12至图15是图10和图11所示的天线结构的仿真结果图。其中，图12是图10所示天线结构的地板电流分布示意图。图13是图11所示天线结构的地板电流分布示意图。图14是图10所示天线结构的辐射方向图。图15是图11所示天线结构的辐射方向图。

如图12所示，图10所示的天线结构在工作时，由于其设置在电子设备的底部，沿电子设备的金属边框的底边设置，其结构对称，激励地板纯纵向电流，横边两侧电流方向相反，相互抵消，其纵向电流较为纯净，因此，自由空间(free space，FS)性能最优。

如图13所示，图11所示的天线结构在工作时，由于其沿电子设备的金属边框的底边和侧边设置，同时激励起地板上的纵向和横向电流。

应理解，用户在手握时的状态为从左右两侧握持，因此，天线结构激励的地板电流为纵向时受手模影响较大，横向电流受手模影响较小。

如图14和图15所示，从辐射方向图上看使用沿底边对称设置的天线结构右两侧辐射更均衡，左右头手性能更均衡。而沿电子设备的金属边框的底边和侧边设置的天线结构的上下两侧的辐射增强，从而减小人手握影响，提升头手模天线性能。

如下表1所示，为FS，左侧头手(beside head and hand left，BHHL)模型和右侧头手(beside head and hand right，BHHR)模型下的天线辐射性能对比。

表1

	FS(dB)	BHHR(dB)	BHHL(dB)	BHHR(降幅)(dB)	BHHL(降幅)(dB)
						图11所示天线结构	-2.6	-7.4	-8.5	4.8	5.9
图10所示天线结构	-3.5	-10.5	-9.5	7	6.5

如上表1所示，沿电子设备的金属边框的底边和侧边设置的天线结构可以有效提升在BHHL模型和BHHR模型下的天线辐射性能。

本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种电子设备，其特征在于，包括：

环形辐射体，第一枝节，第二枝节和馈电单元；

其中，所述环形辐射体一端与所述馈电单元电连接，另一端接地；

所述第一枝节的一端与所述环形辐射体电连接，另一端开路；

所述第二枝节的一端与所述环形辐射体电连接，另一端开路。

2.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述第一枝节的电长度与所述第二枝节的电长度相同。

3.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，

所述第一枝节的电长度小于第一波长的四分之一，所述第一波长为所述环形辐射体，所述第一枝节和所述第二枝节形成的天线结构的工作波长；

所述第二枝节的电长度小于所述第一波长的四分之一。

4.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还可以包括：

金属边框；

其中，所述第一枝节和所述第二枝节为所述金属边框的部分；

所述环形辐射体的部分为所述金属边框的部分。

5.根据权利要求4所述的电子设备，其特征在于，所述第一枝节和所述第二枝节为所述金属边框的底边。

6.根据权利要求5所述的电子设备，其特征在于，

所述第一枝节为所述金属边框的底边，所述第二枝节为所述金属边框的侧边；或者，

所述第一枝节为所述金属边框的侧边，所述第二枝节为所述金属边框的底边。

7.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，

所述环形辐射体，所述第一枝节和所述第二枝节形成的天线结构是激光直接成型技术LDS天线、柔性电路板FPC天线，浮动金属FLM天线，印刷电路板PCB天线或模式装饰天线MDA中的一种。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的电子设备，其特征在于，电子设备还可以包括：

通用串行总线USB；

其中，所述环形辐射体的两端分别设置于所述USB两侧。

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