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CN117996436A - 一种电子设备 - Google Patents

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CN117996436A
CN117996436A CN202211322841.5A CN202211322841A CN117996436A CN 117996436 A CN117996436 A CN 117996436A CN 202211322841 A CN202211322841 A CN 202211322841A CN 117996436 A CN117996436 A CN 117996436A
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CN
China
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radiator
parasitic
projection
electronic device
antenna
Prior art date
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Application number
CN202211322841.5A
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Inventor
刘珂鑫
王汉阳
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Huawei Technologies Co Ltd
Original Assignee
Huawei Technologies Co Ltd
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Publication date
Application filed by Huawei Technologies Co Ltd filed Critical Huawei Technologies Co Ltd
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Abstract

本申请实施例提供了一种电子设备,可以包括两个天线单元,天线单元的辐射体之间串置,通过与并置的寄生枝节实现两个天线单元在小间距情况下的高隔离,以满足MIMO系统的需要。第一天线单元包括第一辐射体、第一寄生枝节和第一馈电单元。第二天线单元包括第二辐射体、第二寄生枝节和第二馈电单元。其中,第一辐射体的第一端、第二辐射体的第一端接地,第一辐射体的第二端和第二辐射体的第二端相对且互不接触。第一辐射体和第一寄生枝节并置形成强耦合的结构。第二辐射体和第二寄生枝节并置形成强耦合的结构。

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)移动通信系统主要支持通话功能,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,电子设备除了用来通话、发送短信、拍照之外,更可用来在线听音乐、观看网络影片、实时视频等,涵盖了人们生活中通话、影视娱乐以及电子商务等各式应用,在这之中,多种功能应用都需要无线网络上传及下载数据,因此,数据的高速传输变得极为重要。
多输入多输出(multi-input multi-output,MIMO)技术在第五代(5thgeneration,5G)无线通信系统中起着非常重要的作用,能为数据传输提供更好的速率。但是,电子设备,如手机,要获得良好的MIMO性能仍是一个很大的挑战。
发明内容
本申请实施例提供了一种电子设备,可以包括两个天线单元,天线单元的辐射体之间串置,通过与并置的寄生枝节实现两个天线单元在小间距情况下的高隔离,以满足MIMO系统的需要。
第一方面,提供了一种电子设备,包括:地板;第一天线单元,包括第一辐射体、第一寄生枝节和第一馈电单元,所述第一辐射体包括第一馈电点,所述第一馈电单元通过所述第一馈电点与所述第一辐射体耦合;第二天线单元,包括第二辐射体、第二寄生枝节和第二馈电单元,所述第二辐射体包括第二馈电点,所述第二馈电单元通过所述第二馈电点与所述第二辐射体耦合;其中,所述第一辐射体的第一端、所述第一寄生枝节的第二端、所述第二辐射体的第一端和所述第二寄生枝节的第二端均耦合于所述地板接地;所述第一辐射体的第二端和所述第二辐射体的第二端相对且互不接触;所述第一辐射体和所述第一寄生枝节并置,且所述第一辐射体的第一端和所述第一寄生枝节的第二端为异侧设置的接地端;所述第二辐射体和所述第二寄生枝节并置,且所述第二辐射体的第一端和所述第二寄生枝节的第二端为异侧设置的接地端。
根据本申请实施例的技术方案,第一辐射体和第二辐射体串置,且第一辐射体的接地端和第二辐射体的接地端异侧设置,形成强耦合的结构。通过与第一辐射体并置的第一寄生枝节(第一辐射体的接地端和第一寄生枝节的接地端异侧设置)以及与第二辐射体并置的第二寄生枝节(第二辐射体的接地端和第二寄生枝节的接地端异侧设置),利用并置的辐射体之间(第一辐射体和第一寄生枝节之间,或,第二辐射体并置的第二寄生枝节之间)的耦合强度大于串置的辐射体之间(第一辐射体和第二辐射体之间)的耦合强度,可以使第一辐射体和第二辐射体之间解耦,提升第一天线单元和第二天线单元之间的隔离度。
同时,第一辐射体和第一寄生枝节(或第二辐射体和第二寄生枝节)可以利用OWM和HWM分别产生谐振,拓展第一天线单元和第二天线单元的工作带宽。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述第一辐射体和所述第二辐射体之间的距离L1,所述第一辐射体和所述第一寄生枝节之间的距离L2以及所述第二辐射体和所述第二寄生枝节之间的距离L3满足:L1≥L2或L1≥L3。
根据本申请实施例的技术方案,当并置的辐射体和寄生枝节之间的距离小于串置的辐射体之间的距离时,降低串置的辐射体之间的耦合量,从而提升第一天线单元和第二天线单元之间的隔离度。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述第一馈电单元与所述第二馈电单元不同。
根据本申请实施例的技术方案,第一馈电单元和第二馈电单元不同,可以理解为第一馈电单元产生的电信号和第二馈电单元产生的电信号不同,并不是由同一个馈源通过馈电网络产生的。例如,第一馈电单元和第二馈电单元可以分别为同一个电源芯片的不同射频通道。第一馈电单元馈入的第一电信号与第二馈电单元馈入的第二电信号的频率可以相同,也可以不同。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述第一辐射体的物理长度L4和所述第二辐射体的物理长度L5满足:L4×80%≤L5≤L4×120%。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述第一寄生枝节的物理长度L6和所述第二寄生枝节的物理长度L7满足:L6×80%≤L7≤L6×120%。
根据本申请实施例的技术方案,第一天线单元的辐射体和第二天线单元的辐射体的电长度应大致相同,以使第一天线单元的工作频段和第二天线单元的工作频段相同,第一天线单元和第二天线单元可以作为MIMO系统中的子单元。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,第一投影和第三投影在第一方向上延伸,且在第二方向上至少部分重叠,所述第二方向与所述第一方向垂直,所述第一投影为所述第一辐射体在所述地板所在平面上的投影,所述第三投影为所述第一寄生枝节在所述地板所在平面上的投影;所述第一投影与所述第三投影在所述第二方向上重叠部分的长度L8与所述第一投影的长度L9满足:L9×80%≤L8。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,第二投影和第四投影在第一方向上延伸,且在第二方向上至少部分重叠,所述第二方向与所述第一方向垂直,所述第二投影为所述第二辐射体在所述地板所在平面上的投影,所述第四投影为所述第二寄生枝节在所述地板所在平面上的投影;所述第二投影与所述第四投影在所述第二方向上重叠部分的长度L10与所述第二投影的长度L11满足:L11×80%≤L10。
根据本申请实施例的技术方案,由于辐射体/寄生枝节不一定为规则的形状,辐射体/寄生枝节在地板上的投影的长度可以理解为,辐射体/寄生枝节的接地端与开放端在辐射体的延伸方向上的长度。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述第一寄生枝节的第二端和所述第二寄生枝节的第二端相对且互不接触。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述第一寄生枝节和所述第二寄生枝节串置。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,第一投影和第二投影在第一方向上沿同一直线延伸,所述第一投影为所述第一辐射体在所述地板所在平面上的投影,所述第二投影为所述第二辐射体在所述地板所在平面上的投影。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述电子设备还包括支架;所述第一辐射体和所述第二辐射体位于所述支架表面。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述电子设备还包括后盖;所述第一辐射体和所述第二辐射体位于所述后盖上。
根据本申请实施例的技术方案,在实际的应用中,第一辐射体和第二辐射体也可以设置于电子设备内的支架上或电子设备内的后盖上,本申请对此并不做限制,可以根据实际的生产或设计调整。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述第一辐射体和所述第二辐射体为片状辐射体。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述电子设备包括导电边框;所述边框包括第一位置,第二位置和第三位置,所述第三位置位于所述第一位置和所述第二位置之间;所述边框在所述第三位置开设缝隙,在所述第一位置和所述第二位置与所述地板电连接;所述第一位置和所述第三位置之间的边框为所述第一辐射体;所述第二位置和所述第三位置之间的边框为所述第二辐射体。
根据本申请实施例的技术方案,利用电子设备的导电边框的部分作为辐射体,在边框附近设置寄生枝节以实现本申请实施例提供的天线布局方式,可以使天线的布局更为紧凑。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述电子设备还包括支架;所述第一寄生枝节和所述第二寄生枝节位于所述支架表面。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述电子设备还包括后盖;所述第一寄生枝节和所述第二寄生枝节位于所述后盖上。
根据本申请实施例的技术方案,第一寄生枝节和第二寄生枝节可以设置于电子设备内的支架上,例如,分别设置于不同的支架主体,或共面设置于同一支架主体上。或者,可以设置于后盖靠近中框的表面。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述第一寄生枝节和所述第二寄生枝节为片状辐射体。
根据本申请实施例的技术方案,长度为宽度的三倍及以上的辐射体可以理解为线状辐射体,长度为宽度的三倍以下的辐射体可以理解为片状辐射体。
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是偶极子天线的HWM对应的电流分布示意图。
图3是偶极子天线的OWM对应的电流分布示意图。
图4是偶极子天线弯折后的电流分布示意图。
图5是偶极子天线弯折后的电流分布示意图。
图6是偶极子天线弯折后增加地板的电流分布示意图。
图7是偶极子天线弯折后增加地板的电流分布示意图。
图8是偶极子天线弯折后增加与天线单元垂直的地板的电流分布示意图。
图9是偶极子天线弯折后增加与天线单元垂直的地板的电流分布示意图。
图10是一组串置天线结构的示意图。
图11是图10所示的天线结构的电流分布示意图。
图12是一组并置天线结构的示意图。
图13是图12所示的天线结构的电流分布示意图。
图14是一种天线结构的示意图。
图15是图14所示天线结构中天线单元111的S11仿真结果。
图16是又一种天线结构的示意图。
图17是申请实施例提供的一种电子设备200的示意图。
图18是申请实施例提供的辐射体和寄生枝节的投影视图。
图19是图17所示电子设备200中天线单元的S参数图。
图20是本申请实施例提供的又一种电子设备200的示意图。
图21是本申请实施例提供的又一种电子设备200的示意图。
图22是图21所示电子设备200中天线单元的S参数图。
图23是图20所示电子设备200中天线单元的S参数图。
具体实施方式
以下,对本申请实施例可能出现的术语进行解释。
耦合:可理解为直接耦合和/或间接耦合,“耦合连接”可理解为直接耦合连接和/或间接耦合连接。直接耦合又可以称为“电连接”,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;“间接耦合”可理解为两个导体通过隔空/不接触的方式电导通。在一个实施例中,间接耦合也可以称为电容耦合,例如通过两个导电件间隔的间隙之间的耦合形成等效电容来实现信号传输。
连接/相连:可以指一种机械连接关系或物理连接关系,例如,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。
电容:可理解为集总电容和/或分布电容。集总电容指的是呈容性的元器件,例如电容元件;分布电容(或分布式电容)指的是两个导电件间隔一定间隙而形成的等效电容。
电感:可理解为集总电感和/或分布电感。集总电感指的是呈感性的元器件,例如电感元件;分布电感(或分布式电感)指的是导体由于卷曲或旋转而形成的,或者一段任意形式的走线形成的等效电感。
谐振/谐振频率:谐振频率又叫共振频率。谐振频率可以指天线输入阻抗虚部为零处的频率。谐振频率可以有一个频率范围,即,发生共振的频率范围。共振最强点对应的频率就是中心频率点频率。中心频率的回波损耗特性可以小于-20dB。
谐振频段/通信频段/工作频段:无论何种类型的天线,总是在一定的频率范围(频段宽度)内工作。例如,支持B40频段的天线,其工作频段包括2300MHz~2400MHz范围内的频率,或者是说,该天线的工作频段包括B40频段。满足指标要求的频率范围可以看作天线的工作频段。
电长度: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。
波长:或者工作波长,可以是谐振频率的中心频率对应的波长或者天线所支持的工作频段的中心频率。例如,假设B1上行频段(谐振频率为1920MHz至1980MHz)的中心频率为1955MHz,那工作波长可以为利用1955MHz这个频率计算出来的波长。不限于中心频率,“工作波长”也可以是指谐振频率或工作频段的非中心频率对应的波长。
端:天线辐射体的第一端(第二端),以及接地端或开放端,并不能狭义的理解为一定是一个点,还可以认为是天线辐射体上包括第一端点的一段辐射体。在一个实施例中,第一端点是该天线辐射体在第一缝隙处的端点。例如,天线辐射体的第一端可以认为是距离该第一端点十六分之一个第一波长范围内的一段辐射体,其中,第一波长可以是天线结构的工作频段对应的波长,可以是工作频段的中心频率对应的波长,或者,谐振点对应的波长。
开放端、封闭端:在一些实施例中,开放端/封闭端例如是相对地而言的,封闭端接地,开放端不接地,或者例如是相对于其他导电体而言的,封闭端电连接其他导电体,开放端不电连接其他导电体。在一个实施例中,开放端还可以称作开口端、或开路端。在一个实施例中,封闭端还可以称作接地端、或短路端。
本申请实施例中提及的中间或中间位置等这类关于位置、距离的限定,均表示一定的范围。例如,导体的中间(位置)可以是指导体上包括中点的一段导体部分,例如,导体的中间(位置)可以是指导体上距离中点小于预定阈值(例如,1mm,2mm,或2.5mm)的一段导体部分。
本申请实施例中提及的共线、共面(例如,轴对称、或中心对称等)、平行、垂直、相同(例如,长度相同、宽度相同等等)等这类限定,均是针对当前工艺水平而言的,而不是数学意义上绝对严格的定义。共线的两个辐射枝节或者两个天线单元的边缘之间在线宽方向上可以存在小于预定阈值(例如1mm,0.5m,或0.1mm)的偏差。共面的两个辐射枝节或者两个天线单元的边缘之间在垂直于其共面平面的方向上可以存在小于预定阈值的偏差。相互平行或垂直的两个天线单元之间可以存在预定角度的偏差。在一个实施例中,预定阈值可以小于或等于1mm的阈值,例如预定阈值可以是0.5mm,或者可以是0.1mm。在一个实施例中,预定角度可以是±10°范围内的角度,例如预定角度偏差为±5°。
天线回波损耗:可以理解为经过天线电路反射回天线端口的信号功率与天线端口发射功率的比值。反射回来的信号越小,说明通过天线向空间辐射出去的信号越大,天线的辐射效率越大。反射回来的信号越大,说明通过天线向空间辐射出去的信号越小,天线的辐射效率越小。
天线回波损耗可以用S11参数来表示,S11属于S参数中的一种。S11表示反射系数,此参数能够表征天线发射效率的优劣。S11参数通常为负数,S11参数越小,表示天线回波损耗越小,天线本身反射回来的能量越小,也就是代表实际上进入天线的能量就越多,天线的系统效率越高;S11参数越大,表示天线回波损耗越大,天线的系统效率越低。
需要说明的是,工程上一般以S11值为-6dB作为标准,当天线的S11值小于-6dB时,可以认为该天线可正常工作,或可认为该天线的发射效率较好。
地,或地板:可泛指电子设备(比如手机)内任何接地层、或接地板、或接地金属层等的至少一部分,或者上述任何接地层、或接地板、或接地部件等的任意组合的至少一部分,“地”可用于电子设备内元器件的接地。一个实施例中,“地”可以是电子设备的电路板的接地层,也可以是电子设备中框形成的接地板或屏幕下方的金属薄膜形成的接地金属层。一个实施例中,电路板可以是印刷电路板(printed circuit board,PCB),例如具有8、10、12、13或14层导电材料的8层、10层或12至14层板,或者通过诸如玻璃纤维、聚合物等之类的介电层或绝缘层隔开和电绝缘的元件。
上述任何接地层、或接地板、或接地金属层由导电材料制得。一个实施例中,该导电材料可以采用以下材料中的任一者:铜、铝、不锈钢、黄铜和它们的合金、绝缘基片上的铜箔、绝缘基片上的铝箔、绝缘基片上的金箔、镀银的铜、绝缘基片上的镀银铜箔、绝缘基片上的银箔和镀锡的铜、浸渍石墨粉的布、涂覆石墨的基片、镀铜的基片、镀黄铜的基片和镀铝的基片。本领域技术人员可以理解,接地层/接地板/接地金属层也可由其它导电材料制得。
应理解,本文中提到的,第一谐振的谐振频段和第二谐振的谐振频段相同(也称为同频)可以理解为下列情况中的任意一种:
第一谐振的谐振频段和第二谐振的谐振频段包括相同的通信频段。在一个实施例中,第一谐振和第二谐振可以应用于MIMO天线系统,例如,第一谐振的谐振频段和第二谐振的谐振频段均包括5G中的sub6G频段,则可以认为第一谐振的谐振频段和第二谐振的谐振频段同频。
第一谐振的谐振频段和第二谐振的谐振频段至少存在部分频率重合,例如,第一谐振的谐振频段包括LTE中的B35(1.85-1.91GHz),第二谐振的谐振频段包括LTE中的B39(1.88-1.92GHz),第一谐振的谐振频段和第二谐振的谐振频段的频率部分重合,则可以认为第一谐振的谐振频段和第二谐振的谐振频段同频。
如图1所示,电子设备10可以包括:盖板(cover)13、显示屏/模组(display)15、印刷电路板(printed circuit board,PCB)17、中框(middle frame)19和后盖(rear cover)21。应理解,在一些实施例中,盖板13可以是玻璃盖板(cover glass),也可以被替换为其他材料的盖板,例如超薄玻璃材料盖板,PET(Polyethylene terephthalate,聚对苯二甲酸乙二酯)材料盖板等。
其中,盖板13可以紧贴显示模组15设置,可主要用于对显示模组15起到保护、防尘作用。
在一个实施例中,显示模组15可以包括液晶显示面板(liquid crystal display,LCD),发光二极管(light emitting diode,LED)显示面板或者有机发光半导体(organiclight-emitting diode,OLED)显示面板等,本申请实施例对此并不做限制。
中框19主要起整机的支撑作用。图1中示出PCB17设于中框19与后盖21之间,应可理解,在一个实施例中,PCB17也可设于中框19与显示模组15之间,本申请实施例对此并不做限制。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介质板是一种高频板。PCB17上承载电子元件,例如,射频芯片等。在一个实施例中,印刷电路板PCB17上可以设置一金属层。该金属层可用于印刷电路板PCB17上承载的电子元件接地,也可用于其他元件接地,例如支架天线、边框天线等,该金属层可以称为地板,或接地板,或接地层。在一个实施例中,该金属层可以通过在PCB17中的任意一层介质板的表面蚀刻金属形成。在一个实施例中,用于接地的该金属层可以设置在印刷电路板PCB17上靠近中框19的一侧。在一个实施例中,印刷电路板PCB17的边缘可以看作其接地层的边缘。可以在一个实施例中,金属中框19也可用于上述元件的接地。电子设备10还可以具有其他地板/接地板/接地层,如前所述,此处不再赘述。
其中,电子设备10还可以包括电池(图中未示出)。电池可以设置于设于中框19与后盖21之间,或者可设于中框19与显示模组15之间,本申请实施例对此并不做限制。在一些实施例中,PCB17分为主板和子板,电池可以设于所述主板和所述子板之间,其中,主板可以设置于中框19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。
电子设备10还可以包括边框11,边框11可以由金属等导电材料形成。边框11可以设于显示模组15和后盖21之间并绕电子设备10的外围周向延伸。边框11可以具有包围显示模组15的四个侧边,帮助固定显示模组15。在一种实现方式中,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)。在另一种实现方式中,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。
中框19可以包括边框11,包括边框11的中框19作为一体件,可以对整机中的电子器件起支撑作用。盖板13、后盖21分别沿边框的上下边沿盖合从而形成电子设备的外壳或壳体(housing)。在一个实施例中,盖板13、后盖21、边框11和/或中框19,可以统称为电子设备10的外壳或壳体。应可理解,“外壳或壳体”可以用于指代盖板13、后盖21、边框11或中框19中任一个的部分或全部,或者指代盖板13、后盖21、边框11或中框19中任意组合的部分或全部。
中框19上的边框11可以至少部分地作为天线辐射体以收/发射频信号,作为辐射体的这一部分边框,与中框19的其他部分之间可以存在间隙,从而保证天线辐射体具有良好的辐射环境。在一个实施例中,中框19在作为辐射体的这一部分边框处可以设置孔径,以利于天线的辐射。
或者,可以不将边框11看做中框19的一部分。在一个实施例中,边框11可以和中框19连接并一体成型。在另一实施例中,边框11可以包括向内延伸的突出件,以与中框19相连,例如,通过弹片、螺丝、焊接等方式相连。边框11的突出件还可以用来接收馈电信号,使得边框11的至少一部分作为天线的辐射体收/发射频信号。作为辐射体的这一部分边框,与中框30之间可以存在间隙42,从而保证天线辐射体具有良好的辐射环境,使得天线具有良好的信号传输功能。
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;还可以是同时包括导电材料和非导电材料制成的后盖。在一个实施例中,包括导电材料的后盖21可以替代中框19,并与边框11作为一体件,对整机中的电子器件起支撑作用。
在一个实施例中,中框19,和/或后盖21中的导电部分,可以作为电子设备10的参考地,其中,电子设备的边框11、PCB 17等可以通过与中框的电连接实现接地。
电子设备10的天线还可以设置于边框11内。当电子设备10的边框11为非导电材料时,天线辐射体可以位于电子设备10内并延边框11设置。例如,天线辐射体贴靠边框11设置,以尽量减小天线辐射体占用的体积,并更加的靠近电子设备10的外部,实现更好的信号传输效果。需要说明的是,天线辐射体贴靠边框11设置是指天线辐射体可以紧贴边框11设置,也可以为靠近边框11设置,例如天线辐射体与边框11之间能够具有一定的微小缝隙。
电子设备10的天线还可以设置于外壳内,例如支架天线、毫米波天线等(图1中未示出)。设置于壳体内的天线的净空可以由中框、和/或边框、和/或后盖、和/或显示屏中任一个上的开缝/开孔来得到,或者由任几个之间形成的非导电缝隙/孔径来得到,天线的净空设置可以保证天线的辐射性能。应可理解,天线的净空可以是由电子设备10内的任意导电元器件来形成的非导电区域,天线通过该非导电区域向外部空间辐射信号。在一个实施例中,天线40的形式可以为基于柔性主板(flexible printed circuit,FPC)的天线形式,基于激光直接成型(laser-direct-structuring,LDS)的天线形式或者微带天线(microstrip disk antenna,MDA)等天线形式。在一个实施例中,天线也可采用嵌设于电子设备10的屏幕内部的透明结构,使得该天线为嵌设于电子设备10的屏幕内部的透明天线单元。
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。
应理解,在本申请的实施例中,可以认为电子设备的显示屏所在的面为正面,后盖所在的面为背面,边框所在的面为侧面。
应理解,在本申请的实施例中,认为用户握持(通常是竖向并面对屏幕握持)电子设备时,电子设备所在的方位具有顶部、底部、左侧部和右侧部。
图2和图3介绍了本申请涉及的两个天线模式。在图2和图3的实施例中,以偶极子天线作为示意,应可理解,本申请并不以具体的天线形式,和/或天线形状来限制对天线模式的介绍。图2所示实施例是偶极子天线的半波长模式(half wavelength mode,HWM,又称为二分之一波长模式或二分之一模式)对应的电流分布示意图。图3所示实施例是偶极子天线的一倍波长模式(one wavelength mode,OWM)对应的电流分布示意图。在本申请的其他实施例中,半波长模式和一倍波长模式可以适用于其他的天线形式,不仅针对线天线(wireantenna)而言,还可以适用于贴片天线(patch antenna)。具体天线形式可例如,平面倒L天线(planar inverted-L antenna,PILA),平面倒F天线(planar inverted-Fantenna,PIFA),倒F天线(inverted-F antenna,IFA),倒L天线(inverted-L antenna,ILA),单极子(monopole)天线,等等。并且,在本申请的其他实施例中,天线的辐射体可以呈任意形状/形态(例如,直条型,弯折型,线状、片状、分体的、一体成型,等等),并不影响天线的工作模式。
1、半波长模式:
如图2所示,偶极子天线101存在HWM,该模式的特点是,电流在天线辐射体上的方向相同,并具有一个电流强点。例如,电流幅值在天线辐射体的中间最大,两个末端电流幅值最小。
2、一倍波长模式:
如图3所示,偶极子天线101存在OWM,该模式的特点是,电流在天线辐射体的两侧(例如,辐射体中间位置的两侧)方向相反,并具有两个电流强点,以及三个电流零点。例如,电流幅值在辐射体的两个末端和中间均为最小,在两个末端分别和辐射体中心点的中间位置处,电流幅值最大。
本申请实施例中提及的电流方向相同/相反,应理解为在辐射体上主要电流的方向为同向/反向的。例如,电流整体为相同/相反的方向。在呈环状的辐射体上激励同向分布电流(例如,电流路径也是环状的)时,应可理解,环状导体中两侧的导体上(例如围绕一缝隙的导体,在该缝隙两侧的导体上)激励的主要电流虽然从方向上看为反向的,其仍然属于本申请中对于同向分布电流的定义。
由电磁感应定理可知,本申请实施例中提及的电流强点可以对应电场零点,电流零点可以对应电场强点。强点和零点为相对概念,为本领域技术人员常规理解,不是严格意义的最大,最小,也不是仅指示某一个点,而是指的一个区域。例如,幅值远超平均值的区域可以是强点,远低于平均值的区域可以是零点,应相应地理解幅值最大/最小等等。本领域技术人员可以理解的是,通常接地端对应于电流强点(或者,电场零点);通常开放端对应于电场强点(或者,电流零点);通常电流反向区域对应于电流零点(或者,电场强点);通常电场反向区域对应于电场零点(或者,电流强点)。
应理解,在本申请的每个实施例示出的电流分布图,仅示出辐射体馈入电信号时,天线结构在某一时刻的大致电流方向,示意的电流分布是为了便于理解而简化的电流(例如,电流幅值超过50%的电流)的分布示意图,例如地板上的电流分布简化为靠近辐射体的部分区域的电流分布,并且只示意了其大体方向。应该说明的是,电流分布箭头仅作为电流方向的示意,不表示电流的流动区域受限于箭头所示处。
为说明本申请的技术方案,图4和图5是偶极子天线的辐射体弯折后的电流分布示意图。
将图2和图3所示的偶极子天线的两端向内侧弯折,形成如图4和图5的形状,HWM和OWM依然存在。此时偶极子天线101在HWM产生的电流如图4所示,电流围绕中间的缝隙呈现同向分布,而偶极子天线101在OWM产生的电流如图5所示,电流围绕中间的缝隙呈现反向分布,电流幅值的特征与图2和图3所示的相同或相似。
图6和图7是本申请实施例提供的偶极子天线弯折后增加地板的电流分布示意图。在一个实施例中,天线辐射体与地板可以是共面设置(例如,辐射体设置于地板的一侧边外)。
在如图4和图5所示的弯折偶极子天线的基础上,增加与偶极子天线电连接的地板102,如图6和图7所示,地板102可以是电子设备的PCB,中框或其他金属层。。在这种情况下,偶极子天线由天线单元103和部分地板102组成,HWM和OWM依然存在。此时偶极子天线在HWM产生的电流如图6所示,电流围绕中间的缝隙104呈现同向分布,而偶极子天线在OWM产生的电流如图7所示,电流围绕中间的缝隙呈现反向分布,电流幅值的特征与前述相同或相似。此时地板102承载了部分偶极子天线的模式电流,即地板102在两个弯折的天线单元的末端(与地板102的连接点)之间起到了承载两个天线单元之间的模式电流的作用。
在如图4和图5所示的弯折偶极子天线的基础上,增加地板107与天线连接,连接后天线单元108设置于地板107上方,可以看做两个天线单元放在地板上,如图8和图9所示。地板107可以是电子设备的PCB,中框或其他金属层。在这种情况下,天线单元的两个模式,HWM和OWM依然存在。此时偶极子天线在HWM产生的电流如图8所示,电流围绕中间的缝隙呈现同向分布,而偶极子天线在OWM产生的电流如图9所示,电流围绕中间的缝隙呈现反向分布,电流幅值的特征与上图中所述相同。此时地板107承载了部分天线的模式电流,地板107在两个弯折的天线单元的末端(与地板107的连接点)之间起到了承载两个天线单元之间的模式电流的作用。
接下来,为说明本申请实施例的技术方案,以图10至图13为例,分析天线结构中两个辐射体之间的几种排列形式。该两个辐射体互不接触,其中,互不接触可以理解为两个辐射体之间没有直接的导电物理接触。
形式一:串置或串联排布(serialized,or placed/arranged in series)
图10是本申请提供的一组天线结构的示意图。
如图10所示,天线结构包括串置或串联排布的两个辐射体110,两个辐射体110的接地端相互远离,位于异侧。
在一个可能的方案中,串置或串联排布可以理解为两个辐射体110设置于相对靠近(例如,辐射体之间的距离小于5mm)的位置,其端部相对(face to face)且互不接触,并且两个辐射体110在辐射体的延伸方向上大体沿同一直线设置。其中,“大体沿同一直线设置”可以表示两个辐射体的主体部分的延伸方向可以大致沿同一直线设置,不必须是沿同一直线设置。举例说明,第一辐射体在X方向上延伸,第二辐射体在偏离X方向10°以内的方向上延伸。或者,第一辐射体和第二辐射体可以呈折线型,辐射体的主体部分(例如,主体部分的长度占辐射体的总长度大于或等于90%)的延伸方向大致沿同一直线设置。以上都可以看作大致沿同一直线设置。
在一个可能的方案中,串置或串联排布还可以理解为两个辐射体110在第一方向上延伸,且在第二方向上无重叠,其中,第二方向垂直于第一方向,且两个辐射体在第一方向上具有至少部分重叠。
在一个可能的方案中,串置或串联排布的两个辐射体110在地板120上的投影串置或串联排布的。在一个实施例中,串置或串联排布的两个辐射体110在地板120上的投影可以沿同一直线设置,具体地,两个辐射体110在辐射体的延伸方向上共线。每个辐射体的一端连接到地板120上,例如,图中黑色圆点处为示意的辐射体接地处。
在一个可能的方案中,两个辐射体110为线状辐射体,两个辐射体在地板上的投影沿同一直线设置可以理解为两个辐射体在长度方向上的边的延伸方向之间所呈的夹角在0至10°的范围,或170至180°的范围内。
在一个可能的方案中,两个辐射体110为片状辐射体,两个辐射体在地板上的投影沿同一直线设置可以理解为两个辐射体的开放端与接地端之间任意的一条连线的延伸方向之间所呈的夹角在0至10°的范围,或170至180°的范围内。
应理解,沿同一直线相隔设置的两个辐射体110连接到同一个地板120上,两个辐射体110与部分地板120共同形成了偶极子天线。
为了进一步分析上述天线结构的模式,假设图10中所示的天线结构在HWM下的电流分布如图11中的(a)所示,假设在OWM下的电流分布如图11中的(b)所示。
根据偶极子天线本征模特征,如图11中的(a)所示,两个辐射体110可以产生同向的模式电流,在两个辐射体110之间的地板120上两个辐射体110之间可以产生模式电流。辐射体上110的模式电流会在地板120上激励起感应电流,由电磁感应定理可知,模式电流与对应的感应电流反向。对于地板120上的两个地点之间的模式电流来说,其具有和感应电流的方向同向的分量,两者可以叠加。在一个实施例中,在地板120上的虚线区域,为模式电流和感应电流的电流强点区域,说明该模式符合边界条件,可以存在,可以存在,因此如图10所示的天线结构可以激励起HWM。
应理解,对于边界条件来说,天线单元产生的感应电流与模式电流之间存在方向相同的分量,不存在方向相反的分量,即为符合边界条件。
同理,如图11中的(b)所示,两个辐射体110可以产生反向的模式电流,在两个辐射体110之间的地板120上可以产生模式电流。辐射体110上的模式电流会在地板120上会激励起感应电流,由电磁感应定理可知,模式电流与对应的感应电流反向。对于地板120上的两个地点之间的模式电流来说,其具有和感应电流的方向同向的分量,两者可以叠加。在一个实施例中,在地板120上的虚线区域,为模式电流和感应电流的电流零点区域,说明该模式符合边界条件,可以存在,因此如图10所示的天线结构可以激励起OWM。
因此,对于图10所示的天线结构(天线单元的辐射体串联排布,接地端位于异侧),天线单元之间的隔离度主要由两个天线单元的模式电流决定,两个天线单元之间的空间距离对隔离度的影响较小。由于在该天线结构中,两个天线单元之间的耦合与两者之间的距离关系较小,该天线结构可以认为是强耦合的天线结构。
形式二:并置(juxtoposed,or placed side by side)或并联排布(arranged inparallel)
如图12所示,该天线结构包括并置或并联排布的两个辐射体110,两个辐射体110的接地端相互远离,位于异侧。
其中,并置或并联排布可以理解为两个辐射体110设置于相对靠近(例如,辐射体之间的距离小于5mm)的位置,并且每个辐射体110的延伸方向(例如,具体可以是其接地端到开放端的方向)大体一致(例如,延伸方向之间的夹角为0至10°的范围,或170至180°的范围),且一个辐射体的大部分可以投影于另一辐射体上(也可以说,在垂直于辐射体的延伸方向上,两个辐射体110大体重叠)。其中,“大部分投影于另一辐射体上”,或“大体重叠”可以表示辐射体在延伸方向的投影或重叠,而不必须是辐射体整体的投影或重叠。举例说明,第一辐射体和第二辐射体均在X方向上延伸,其中,第一辐射体可以XY面上呈片状,第二辐射体可以在XZ面上呈片状(其中,XY面和XZ面为垂直的两个面),但是两个辐射体在X方向上延伸的部分可以看作是大体重叠的,或者,第一辐射体在第二辐射体上的投影可以看作是大部分(例如,延伸方向上的长度超过80%)投影于第二辐射体上。应可理解,“A投影于B”,或“A在B上的投影”指的是,A在垂直于B的延伸方向上,投影在B上。
在一个可能的方案中,并置或并联排布的两个辐射体在地板上的投影是并置或并联排布的。在一个实施例中,并置或并联排布的两个辐射体在地板上的投影可以平行且不共线设置,具体地,两个辐射体110在长度方向上平行且在长度方向上左右重叠至少一部分。每个辐射体110的一端连接到地板120上,例如,图中黑色圆点处为示意的辐射体接地处。
图12所示的天线结构首先在不考虑馈电的情况下,设置平行不共线且在平行方向上左右重叠的两个辐射体110,两个辐射体分别连接到同一个地板120上,两个辐射体110与地板的至少一部分共同形成了图10中的天线结构。应理解,图10所示的天线结构可以作为包括单个天线单元的天线结构(例如,其中仅一个辐射体设有馈电点),也可以作为包括两个天线单元(每个天线单元均包括一个馈电点点)的天线结构(例如,其中两个辐射体各设有一个馈电点)。图10所示的两个辐射体110设置的位置可以相对偏移,例如,两个辐射体110中的一个辐射体110可以进行平移,或者,可以沿辐射体110的端部进行旋转。
为了进一步分析上述天线结构的模式,假设图12中所示的天线结构在HWM下的电流分布如图13中的(a)所示,假设在OWM下的电流分布如图13中的(b)所示。
如图13中的(a)所示,两个辐射体110上可以产生同向的模式电流,在两个辐射体110之间的地板120上可以产生模式电流。辐射体上的模式电流会在地板120上激励起感应电流,由电磁感应定理可知,模式电流与对应的感应电流反向。对于地板120上的两个地点之间的模式电流来说,其具有和感应电流的方向同向的分量,两者可以叠加。在一个实施例中,在地板120上的虚线区域,为模式电流和感应电流的电流强点区域,说明该模式符合边界条件,可以存在,因此在图12所示的天线结构中存在HWM。
类似地,如图13中的(b)所示,两个辐射体110上可以产生反向的模式电流122,在两个辐射体110之间的地板120上可以产生模式电流。辐射体上的模式电流会在地板120上会激励起感应电流,由电磁感应定理可知,模式电流与对应的感应电流反向。对于地板120上的两个地点之间的模式电流来说,其具有和感应电流的方向同向的分量,两者可以叠加。在一个实施例中,在地板120上的虚线区域,为模式电流和感应电流的电流零点区域,说明该模式符合边界条件,可以存在,因此在图12所示的天线结构中存在OWM。
应理解,在图12所示的天线结构中,由于两个辐射体110可以存在HWM和OWM,因此,辐射体110之间的空间距离/物理距离对两者的隔离度的影响较小。该天线结构可以称为强耦合天线结构。
图14和图15是一种天线结构及其仿真结果。其中,图14是一种天线结构的示意图。图15是图14所示天线结构中天线单元111的S11仿真结果。
如图14所示,天线结构可以包括天线单元111和天线单元112,天线单元111和天线单元112串行排布,且接地端相互远离。接地端相互远离可以理解为天线单元111的辐射体的接地端和天线单元112的辐射体的接地端之间的距离大于天线单元111的辐射体和天线单元112的辐射体的任一接地端到任一开放端之间的距离。
在上述天线结构中,第一辐射体和第二辐射体均在第一方向上沿同一直线延伸,第一辐射体的第一端为接地端,第二端为开放端,第二辐射体的第一端为开放端,第二端为接地端。
与图10所示的天线结构相比,图14所示实施例增加了馈电的示意。在一个实施例中,可以在天线单元的接地端一侧增加馈电点,用于在该馈电位置通过馈电单元馈入电信号。在其他实施例中,馈电位置还可以根据实际的设计需要进行调整。
如图15所示,当天线单元111和天线单元112馈入电信号时,在4.5GHz附近,均可以产生一个谐振(S11和S22)。
在该谐振对应的频段,由于天线单元111和天线单元112之间存在模式电流,呈强耦合关系,因此,两者之间的隔离度(S12和S21)较差,并不能满足通信的需求。
图16是又一种天线结构的示意图。
如图16所示,天线结构可以包括天线单元111、天线单元112和中和线113,天线单元111和天线单元112串行排布,且接地端相互远离,中和线113的两端分别与天线单元111的辐射体和天线单元112的辐射体电连接。
与图14所示的天线结构相比,图16所示实施例在天线单元111和天线单元112之间增加了中和线113。通过设置于天线单元111和天线单元112之间的中和线113,可以调整天线单元111和天线单元112的谐振模式(例如,HWM)产生的谐振的频率或第二谐振模式(例如,OWM)产生的谐振的频率。使第一谐振模式的谐振频段和第二谐振模式的谐振频段同频,利用第一谐振模式的模式电流和第二谐振模式的模式电流相互抵消,以提升天线单元111和天线单元112之间的隔离度。
但是在电子设备中,很难在原有的布局中实现图16所示的天线单元之间的中和线113,以及中和线113中包括的电子元件结构。
本申请实施例提供了一种电子设备,可以包括两个天线单元,天线单元的辐射体之间串置,通过与并置的寄生枝节实现两个天线单元在小间距情况下的高隔离,以满足MIMO系统的需要。
图17是申请实施例提供的一种电子设备200的示意图。
如图17所示,电子设备200可以包括第一天线单元210,第二天线单元220和地板230,谐振连接件240和第一电子元件241。
其中,第一天线单元210可以包括第一辐射体211、第一寄生枝节212和第一馈电单元213。第一辐射体211包括第一馈电点214,第一馈电单元213通过第一馈电点214与第一辐射体211耦合(例如,间隔耦合或电连接)。
第二天线单元220可以包括第二辐射体221、第二寄生枝节222和第二馈电单元223。第二辐射体221包括第二馈电点224,第二馈电单元223通过第二馈电点224与第二辐射体221耦合(例如,间隔耦合或电连接)。
应理解,在本申请实施例提供的技术方案中,均以电连接(直接耦合)为例进行说明,在实际的设计或生产中,也可以通过间接耦合替代,也可以获得相同的技术效果,本申请对此并不做限制。在第一馈电单元213通过第一馈电点241与第一辐射体211间接耦合的实施例中,可将第一馈电点214理解为第一辐射体211上与馈电结构相对(facetoface)的区域。应对本申请实施例中的“间接耦合”做相同或相似的理解。
第一辐射体211的第一端2111接地,第一寄生枝节212的第二端2122接地,第二辐射体221的第一端2211接地,第二寄生枝节222的第二端2222接地。在一个实施例中,第一辐射体211的第二端2112,第一寄生枝节212的第一端2121,第二辐射体221的第二端2212,第二寄生枝节222的第一端2221为开放端。
第一辐射体211和第二辐射体221串置,第一辐射体211和第一寄生枝节212并置,第二辐射体221和第二寄生枝节222并置,且第一辐射体211的第一端2111和第二辐射体221的第一端2211为异侧设置的接地端,第一辐射体211的第一端2111和第一寄生枝节212的第二端2122为异侧设置的接地端,第二辐射体221的第一端2211和第二寄生枝节222的第二端2222为异侧设置的接地端。
其中,第一辐射体211的第一端2111和第二辐射体221的第一端2211为异侧设置的接地端,可理解为第一辐射体211的第一端2111在第一方向上的第一侧,第一辐射体211的第二端2112在第一方向上的第二侧,且第二辐射体221的第一端2211在第一方向上的第二侧,第二辐射体221的第二端2212在第一方向上的第一侧。而第一辐射体211的第一端2111和第二辐射体221的第二端2212为同侧设置的接地端,可理解为第一辐射体211的第一端2111在第一方向上的第一侧,第一辐射体211的第二端2112在第一方向上的第二侧,且第二辐射体221的第一端2211在第一方向上的第二侧,第二辐射体221的第二端2212在第一方向上的第一侧。上述及下述的接地端位于同侧(同侧设置),或接地端位于异侧(异侧设置)均可相应理解。
在一个实施例中,接地端位于同侧可以理解为,位于辐射体的虚拟轴线的同一侧,虚拟轴线与辐射体的开放端和接地端之间的距离相同。
在一个实施例中,第一辐射体211的第二端2112与第二辐射体221的第二端2212相对且互不接触。在一个实施例中,第一辐射体211在地板230所在平面上的投影为第一投影,第二辐射体221在地板230所在平面上的投影为第二投影,第一投影和第二投影在第二方向(例如,y方向)上沿同一直线延伸(例如,平行)。在一个实施例中,第一辐射体211和第二辐射体221共面设置。
应理解,第一辐射体211由接地端指向开放端的方向为第三方向,与第二辐射体221由接地端指向开放端的方向为第四方向。上述第一投影和第二投影在第一方向(例如,y方向)上沿同一直线延伸可以理解为第三方向与第四方向为同一方向。在下述实施例中,投影与投影的平行,以及,投影与投影的垂直,也可以相应的立即为对应的辐射体由接地端指向开放端的方向之间的共线、平行或垂直。
在一个实施例中,第一寄生枝节212在地板230所在平面上的投影为第三投影,第二寄生枝节222在地板230所在平面上的投影为第四投影。第一投影和第三投影在第二方向(例如,y方向)上延伸(例如,平行)且在第五方向(例如,x方向)上至少部分重叠,第二方向与第五方向垂直。第二投影和第四投影在第二方向(例如,y方向)上延伸(例如,平行)且在第五方向(例如,x方向)上至少部分重叠。在一个实施例中,第一辐射体211和第一寄生枝节212共面设置。在一个实施例中,第二寄生枝节222和第二辐射体221共面设置。
在一个实施例中,第一辐射体211的第一端2111与第二辐射体221的第一端2211之间的距离大于第一辐射体211的第一端2111与第二辐射体221的第二端2212之间的距离,第一辐射体211的接地端与第二辐射体221的接地端为异侧设置的接地端。在一个实施例中,第一辐射体211的接地端与第二辐射体221的接地端相互远离。
应理解,第一辐射体211和第二的辐射体221共线设置,且第一天线单元210的接地端(第一端)和第二天线单元220的接地端(第一端)位于异侧,第一天线单元210与第二天线单元220属于强耦合的天线结构。
在一个实施例中,第一辐射体211的第一端2111与第一寄生枝节212的第二端2122之间的距离大于第一辐射体211的第一端2111与第一寄生枝节212的第一端2121之间的距离,第一辐射体211的接地端与第一寄生枝节212的接地端为异侧设置的接地端。在一个实施例中,第一辐射体211的接地端与第一寄生枝节212的接地端相互远离。
应理解,第一辐射体211和第一寄生枝节212平行设置,且第一辐射体211的接地端(第一端)和第一寄生枝节212的接地端(第二端)位于异侧,第一辐射体211和第一寄生枝节212属于强耦合的结构。
在一个实施例中,第二辐射体221的第一端2211与第二寄生枝节222的第二端2222之间的距离大于第二辐射体221的第一端2211与第二寄生枝节222的第一端2221之间的距离,第二辐射体221的接地端与第二寄生枝节222的接地端为异侧设置的接地端。在一个实施例中,第二辐射体221的接地端与第二寄生枝节222的接地端相互远离。
应理解,第二辐射体221和第二寄生枝节222平行设置,且第二辐射体221的接地端(第一端)和第二寄生枝节222的接地端(第二端)位于异侧,第二辐射体221和第二寄生枝节222属于强耦合的结构。
应理解,在本申请实施例的技术方案中,第一辐射体211和第二辐射体221串置,且第一辐射体211的接地端和第二辐射体221的接地端异侧设置,形成强耦合的结构。通过与第一辐射体211并置的第一寄生枝节212(第一辐射体的接地端和第一寄生枝节的接地端异侧设置)以及与第二辐射体221并置的第二寄生枝节222(第二辐射体的接地端和第二寄生枝节的接地端异侧设置),利用并置的辐射体之间(第一辐射体211和第一寄生枝节212之间,或,第二辐射体221并置的第二寄生枝节222之间)的耦合强度大于串置的辐射体之间(第一辐射体211和第二辐射体221之间)的耦合强度,可以使第一辐射体211和第二辐射体221之间解耦,提升第一天线单元210和第二天线单元220之间的隔离度。
同时,第一辐射体211和第一寄生枝节212(或第二辐射体221和第二寄生枝节222)可以利用OWM和HWM分别产生谐振,拓展第一天线单元210和第二天线单元220的工作带宽。
在一个实施例中,第一寄生枝节212的第二端2122和第二寄生枝节222的第二端2222相对且互不接触。在一个实施例中,第三投影和第四投影在第二方向(例如,y方向)上沿同一直线延伸,第一寄生枝节212和第二寄生枝节222共线设置。在一个实施例中,第一辐射体211和第一寄生枝节212共面设置。在一个实施例中,第二寄生枝节222和第二辐射体221共面设置。
在一个实施例中,第一寄生枝节212的第二端2122与第二寄生枝节222的第二端2222之间的距离小于第一寄生枝节212的第二端2122与第二寄生枝节222的第一端2221之间的距离。在一个实施例中,第一寄生枝节212的接地端与第二寄生枝节222的接地端相互靠近。
应理解,第一寄生枝节212和第二寄生枝节222共线设置,且第一寄生枝节212的接地端(第二端)和第二寄生枝节222的接地端(第二端)相互靠近,第一寄生枝节212和第二寄生枝节222属于弱耦合的结构。
应理解,为了论述的简洁,本申请实施例仅以第一寄生枝节212和第二寄生枝节222位于第一辐射体211或第二辐射体221的同一侧为例进行说明,例如,形成2×2的阵列排布。在一个实施例中,第一寄生枝节212和第二寄生枝节222可以分别位于第一辐射体211或第二辐射体221的不同侧,例如,将图17所示的第一天线单元210或第二天线单元210沿第五方向平移(例如,x方向)。
在一个实施例中,第一馈电单元213与第二馈电单元223不同。第一馈电单元213和第二馈电单元223不同,可以理解为第一馈电单元213产生的电信号和第二馈电单元223产生的电信号不同,并不是由同一个馈源通过馈电网络产生的。例如,第一馈电单元213和第二馈电单元223可以分别为同一个电源芯片的不同射频通道。
应理解,第一馈电单元213与第二馈电单元223不同可以理解为,射频芯片中不同的射频通道。第一馈电单元213馈入的第一电信号与第二馈电单元223馈入的第二电信号的频率可以相同,也可以不同。在一个实施例中,第一馈电单元213馈入的第一电信号与第二馈电单元223馈入的第二电信号的频率相同(第一天线单元210和第二天线单元220同频),第一天线单元210和第二天线单元220可以作为MIMO系统中的子单元,其工作频段均包括第一频段,同时在第一频段接收或发射电信号,或者,第一天线单元210作为发射单元,第二天线单元220作为接收单元。在一个实施例中,第一馈电单元213馈入的第一电信号与第二馈电单元223馈入的第二电信号的频率不同,第一天线单元210和第二天线单元220可以作为独立的两个天线的单元,对不同频段的电信号进行发射或接收。
在一个实施例中,第一馈电单元213可以在靠近第一辐射体211接地端的一侧与第一辐射体211电连接,第一辐射体211可以为线状辐射体(例如,长度为宽度的三倍及以上),第一天线单元210可以包括由第一辐射体211和第一馈电单元213形成的倒置的F型天线(invertedF antenna,IFA),或,第一辐射体211可以为片状辐射体(例如,长度为宽度的三倍以下),第一天线单元210可以包括由第一辐射体211和第一馈电单元213形成的平面倒置的F型天线(planner InvertedF antenna,PIFA)。或者,在一个实施例中,的第一馈电单元213可以在靠近第一辐射体211的开放端的一侧与第一辐射体211电连接。在一个实施例中,第二天线单元220也可以包括上述任意一种天线种类。
在一个实施例中,第一辐射体211和第二辐射体221之间的距离L1,第一辐射体211和第一寄生枝节212之间的距离L2以及第二辐射体221和第二寄生枝节222之间的距离L3可以满足以下公式:L1≥L2或L3。当并置的辐射体和寄生枝节之间的距离小于串置的辐射体之间的距离时,降低串置的辐射体之间的耦合量,从而提升第一天线单元210和第二天线单元220之间的隔离度。
应理解,第一辐射体211和第二辐射体221之间的距离L1可以理解为第一辐射体211的第二端2112的端部和第二辐射体221的第二端2212的端部之间的最小距离,或者,也可以理解为第一辐射体211的第二端2112的端部和第二辐射体221的第二端2212的端部之间形成的缝隙的最小宽度。辐射体与寄生之间的距离也可以相应理解。
在一个实施例中,第一辐射体211和第二辐射体221之间的距离L1小于5mm。
在一个实施例中,第一辐射体211和第一寄生枝节212之间的距离L2小于5mm。在一个实施例中,第一辐射体211和第一寄生枝节212之间的距离L2小于2mm,以使天线结构200的布局更为紧凑,占地面积减小。
在一个实施例中,第二辐射体221和第二寄生枝节222之间的距离L3小于5mm。在一个实施例中,第二辐射体221和第二寄生枝节222之间的距离L3小于2mm,以使天线结构200的布局更为紧凑,占地面积减小。
在一个实施例中,第一辐射体211的电长度E1和第二辐射体221的电长度E2满足:E1×80%≤E2≤E1×120%。
在一个实施例中,第一寄生枝节212的电长度E3和第二寄生枝节222的电长度E4满足:E3×80%≤E4≤E3×120%。
应理解,第一天线单元210的辐射体和第二天线单元220的辐射体的电长度应大致相同,以使第一天线单元210的工作频段和第二天线单元220的工作频段相同,第一天线单元210和第二天线单元220可以作为MIMO系统中的子单元。
应理解,辐射体的物理长度和电长度有一定关联。在一个实施例中,第一辐射体211的物理长度L4和第二辐射体221的物理长度L5满足:L4×80%≤L5≤L4×120%。
应理解,辐射体的物理长度和电长度有一定关联。在一个实施例中,第一寄生枝节212的物理长度L6和第二寄生枝节222的物理长度L7满足:L6×80%≤L7≤L6×120%。
在一个实施例中,第一辐射体211在地板上的投影(第一投影)和第一寄生枝节212在地板上的投影(第三投影)沿第二方向(例如,x方向)可以至少部分重合,如图18所示。第一辐射体211和第一寄生枝节212平行不共线设置且沿第二方向仅部分重合,例如,第一辐射体211和第一寄生枝节212在第一方向(例如,y方向)上存在一定的错位。在一个实施例中,第一辐射体211在地板上的投影(第一投影)和第一寄生枝节212在地板上的投影(第三投影)在第二方向上重叠部分的长度L8与第一投影的长度L9满足:L9×80%≤L8。
在一个实施例中,第二辐射体221和第二寄生枝节222平行不共线设置且沿第二方向仅部分重合,例如,第二辐射体221和第二寄生枝节222在第一方向(例如,y方向)上存在一定的错位。在一个实施例中,第二辐射体221在地板上的投影(第二投影)和第二寄生枝节222在地板上的投影(第四投影)在第二方向上重叠部分的长度L10与第二投影的长度L11满足:L11×80%≤L10。
在本申请的实施例中,由于辐射体/寄生枝节不一定为规则的形状,辐射体/寄生枝节在地板上的投影的长度可以理解为,辐射体/寄生枝节的接地端与开放端在辐射体的延伸方向上的长度。
图19是图17所示电子设备200中天线单元的S参数图。
应理解,为了论述的简洁,本申请实施例仅以下列参数为例进行说明,在实际的应用中可以根据实际的需求和设计进行调整。第一辐射体、第一寄生枝节、第二辐射体和第二寄生枝节的尺寸相同,均为15mm×16mm,且与地板距离相同,均为0.5mm。第一辐射体与第二辐射体之间的距离L1、第一寄生枝节与第二寄生枝节之间的距离相同,均为3mm。第一辐射体与第一寄生枝节之间的距离L2、第二辐射体与第二寄生枝节之间的距离L3相同,均为0.3mm。
如图19所示,第一天线单元(S11)和第二天线单元(S22)可以利用OWM和HWM产生两个谐振,以S11/S22<-4dB为界限,对应的工作频段可以包括4.15GHz-4.62GHz。
同时,通过与第一辐射体并置的第一寄生枝节以及与第二辐射体并置的第二寄生枝节,利用并置的辐射体之间的耦合强度大于串置的辐射体之间(第一辐射体211和第二辐射体221之间)的耦合强度,降低第一天线单元和第二天线单元的耦合量。
因此,在4.15GHz-4.62GHz内,第一天线单元和第二天线单元之间的隔离度大于12dB(S12/S21<-12dB)。满足MIMO系统中子单元之间隔离度的要求,第一天线单元和第二天线单元可以应用于MIMO系统。
图20是本申请实施例提供的又一种电子设备200的示意图。
如图20所示,电子设备200包括导电边框11。
其中,边框11包括第一位置201,第二位置202和第三位置203,第三位置203位于第一位置201和第二位置202之间。边框11在第三位置203开设缝隙204,在第一位置201和第二位置202与地板230电连接。第一位置201和第三位置203之间的边框为第一边框,第一边框可以作为上述实施例中的第一辐射体211。第二位置202和第三位置203之间的边框为第二边框,第二边框可以作为上述实施例中的第二辐射体221。
应理解,第一辐射体211和第二辐射体221之间的距离可以理解为第三位置203开设的缝隙204的宽度W2。
应理解,本申请实施例提供的技术方案可以利用电子设备的导电边框的部分作为辐射体,在边框附近设置寄生枝节以实现本申请实施例提供的天线布局方式,可以使天线的布局更为紧凑。
在一个实施例中,第一辐射体211和第二辐射体221可以为电子设备的边框11的部分,如图20所示,边框11的该部分为导电边框。在一个实施例中,第一辐射体211和第二辐射体221还可以为电子设备的边框11内部的导电体(例如,液晶高分子聚合物(liquidcrystal polymer,LCP)),边框11的该部分为非导电边框。例如,边框11具有第一位置和第三位置,第三位置开设有缝隙,第以位置与地板电连接,第一位置和第三位置之间的边框为第一边框,第一边框可以作为第一辐射体211。第二辐射体221也可以相应理解。
在一个实施例中,第一寄生枝节212和第二寄生枝节222可以设置于电子设备内的支架上,例如,分别设置于不同的支架主体,或共面设置于同一支架主体上。
在一个实施例中,第一寄生枝节212和第二寄生枝节222可以设置于电子设备内的后盖上,例如,可以设置于后盖靠近中框的表面。
在一个实施例中,第一寄生枝节212和第二寄生枝节222为片状辐射体。
应理解,在本申请实施例中,仅以第一辐射体211和第二辐射体221为电子设备的导电边框的部分,为例进行说明,在实际的应用中,第一辐射体211和第二辐射体221也可以设置于电子设备内的支架上或电子设备内的后盖上,本申请对此并不做限制,可以根据实际的生产或设计调整。
图21是本申请实施例提供的又一种电子设备200的示意图。
如图21所示,其与图20所示的电子设备200的区别仅在于未设置与辐射体并置的寄生枝节。
图22和图23分别是图21和图20所示电子设备200中天线单元的S参数图。
应理解,为了论述的简洁,本申请实施例仅以下列参数为例进行说明,在实际的应用中可以根据实际的需求和设计进行调整。第一辐射体和第二辐射体的尺寸相同,其长度L1均为12mm。第一寄生枝节和第二寄生枝节的尺寸相同,均为10mm×20mm(L2×W1)。第一辐射体与第二辐射体之间的距离W2(缝隙宽度)为6mm。第一寄生枝节与第二寄生枝节之间的距离D为4mm。
如图22所示,为图21中天线单元的S参数。由于未设置并置的寄生枝节,辐射体仅能在3GHz至4.5GHz之间产生单个谐振(S11/S22),且由于辐射体之间形成强耦合结构,天线单元之间的隔离度仅为4.5dB(S12/S21)左右,并不能满足MIMO系统中子单元之间隔离度的要求。
如图23所示,为图20中天线单元的S参数。第一天线单元(S11)和第二天线单元(S22)可以利用OWM和HWM产生两个谐振,以S11/S22<-4dB为界限,对应的工作频段可以包括3.3GHz-4.1GHz。
同时,通过与第一辐射体并置的第一寄生枝节以及与第二辐射体并置的第二寄生枝节,利用并置的辐射体之间的耦合强度大于串置的辐射体之间(第一辐射体211和第二辐射体221之间)的耦合强度,降低第一天线单元和第二天线单元的耦合量。
因此,在3.3GHz-4.1GHz内,第一天线单元和第二天线单元之间的隔离度大于10dB(S12/S21<-10dB)。满足MIMO系统中子单元之间隔离度的要求,第一天线单元和第二天线单元可以应用于MIMO系统。
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,上述描述的系统、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,所揭露的系统、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系统,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,装置或单元的之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 (17)

1.一种电子设备,其特征在于,包括:
地板;
第一天线单元,包括第一辐射体、第一寄生枝节和第一馈电单元,所述第一辐射体包括第一馈电点,所述第一馈电单元通过所述第一馈电点与所述第一辐射体耦合;
第二天线单元,包括第二辐射体、第二寄生枝节和第二馈电单元,所述第二辐射体包括第二馈电点,所述第二馈电单元通过所述第二馈电点与所述第二辐射体耦合;
其中,所述第一辐射体的第一端、所述第一寄生枝节的第二端、所述第二辐射体的第一端和所述第二寄生枝节的第二端均耦合于所述地板接地;
所述第一辐射体的第二端和所述第二辐射体的第二端相对且互不接触;
所述第一辐射体和所述第一寄生枝节并置,且所述第一辐射体的第一端和所述第一寄生枝节的第二端为异侧设置的接地端;
所述第二辐射体和所述第二寄生枝节并置,且所述第二辐射体的第一端和所述第二寄生枝节的第二端为异侧设置的接地端。
2.根据权利要求1所述的电子设备,其特征在于,
所述第一辐射体和所述第二辐射体之间的距离L1,所述第一辐射体和所述第一寄生枝节之间的距离L2以及所述第二辐射体和所述第二寄生枝节之间的距离L3满足:L1≥L2或L1≥L3。
3.根据权利要求1或2所述的电子设备,其特征在于,所述第一馈电单元与所述第二馈电单元不同。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电子设备,其特征在于,
所述第一辐射体的物理长度L4和所述第二辐射体的物理长度L5满足:L4×80%≤L5≤L4×120%。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电子设备,其特征在于,
所述第一寄生枝节的物理长度L6和所述第二寄生枝节的物理长度L7满足:L6×80%≤L7≤L6×120%。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电子设备,其特征在于,第一投影和第三投影在第一方向上延伸,且在第二方向上至少部分重叠,所述第二方向与所述第一方向垂直,所述第一投影为所述第一辐射体在所述地板所在平面上的投影,所述第三投影为所述第一寄生枝节在所述地板所在平面上的投影;
所述第一投影与所述第三投影在所述第二方向上重叠部分的长度L8与所述第一投影的长度L9满足:L9×80%≤L8。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电子设备,其特征在于,第二投影和第四投影在第一方向上延伸,且在第二方向上至少部分重叠,所述第二方向与所述第一方向垂直,所述第二投影为所述第二辐射体在所述地板所在平面上的投影,所述第四投影为所述第二寄生枝节在所述地板所在平面上的投影;
所述第二投影与所述第四投影在所述第二方向上重叠部分的长度L10与所述第二投影的长度L11满足:L11×80%≤L10。
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,所述第一寄生枝节的第二端和所述第二寄生枝节的第二端相对且互不接触。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的电子设备,其特征在于,所述第一寄生枝节和所述第二寄生枝节串置。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的电子设备,其特征在于,第一投影和第二投影在第一方向上沿同一直线延伸,所述第一投影为所述第一辐射体在所述地板所在平面上的投影,所述第二投影为所述第二辐射体在所述地板所在平面上的投影。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的电子设备,其特征在于,
所述电子设备还包括支架;
所述第一辐射体和所述第二辐射体位于所述支架表面。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的电子设备,其特征在于,
所述电子设备还包括后盖;
所述第一辐射体和所述第二辐射体位于所述后盖上。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的电子设备,其特征在于,所述第一辐射体和所述第二辐射体为片状辐射体。
14.根据权利要求1至10中任一项所述的电子设备,其特征在于,
所述电子设备包括导电边框;
所述边框包括第一位置,第二位置和第三位置,所述第三位置位于所述第一位置和所述第二位置之间;
所述边框在所述第三位置开设缝隙,且所述边框在所述第一位置和所述第二位置与所述地板电连接;
所述第一位置和所述第三位置之间的边框为所述第一辐射体;
所述第二位置和所述第三位置之间的边框为所述第二辐射体。
15.根据权利要求14所述的电子设备,其特征在于,
所述电子设备还包括支架;
所述第一寄生枝节和所述第二寄生枝节位于所述支架表面。
16.根据权利要求14所述的电子设备,其特征在于,
所述电子设备还包括后盖;
所述第一寄生枝节和所述第二寄生枝节位于所述后盖上。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的电子设备,其特征在于,所述第一寄生枝节和所述第二寄生枝节为片状辐射体。
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