CN112003013B - 天线结构和移动终端 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种天线结构和移动终端。天线结构用于移动终端，天线结构包括中框和设置在中框的摄像模组、馈电点、通信模组及主板，摄像模组与主板形成有第一缝隙，通信模组包括第一辐射体，摄像模组与馈电点形成第一辐射部，第一辐射部和第一缝隙耦合产生第一谐振，第一辐射体将第一辐射部和第一缝隙产生的第一谐振调整至第一天线单元的工作频段。本申请天线结构通过将馈电点与摄像模组连接而形成第一辐射部，使得第一辐射部与第一缝隙耦合产生第一谐振，并通过第一辐射体将产生的第一谐振调整至第一天线单元的工作频段，使得天线结构能够覆盖第一天线单元的工作频段。如此，通过减少了天线结构在移动终端的占用空间。
Description
技术领域
本申请涉及通信领域，特别涉及一种天线结构和移动终端。
背景技术
第五代(5G)通信系统可采用的频段主要为6GHz以下(Sub-6GHz)的低频频段和24GHz以上的高频频段。基于Sub-6GHz具有可操作性强和技术成熟等优点，Sub-6GHz的5G天线系统将被优先应用在移动终端上。
在5G的Sub-6GHz频段中，不同运营商所支持的频段不同，在移动终端中，5G的Sub-6GHz的天线系统若要实现不同运营商的5G通信，至少需要覆盖n1(1.92GHz-2.170GHz)、n41(2.496-2.690GHz)、n78(3.3-3.6Ghz)及n79(4.8-5Ghz)频段等频段。目前，5G的Sub-6GHz的天线系统可采用多进多出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)技术，MIMO技术是指能在不增加带宽的情况下，成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率。MIMO天线作为MIMO无线通信系统的重要器件，MIMO天线在移动终端的布局至关重要，一方面，移动终端为实现GPS导航、Wi-Fi等功能需要采用多根天线，而要实现支持n1(1.92GHz-2.170GHz)、n41(2.496-2.690GHz)、n78(3.3-3.6Ghz)及n79(4.8-5Ghz)频段等Sub-6GHz频段的通信，同样需要多根天线(一根天线对应一种频段)，使得移动终端的天线数量增多，而天线占据的空间和天线的个数成正比。另一方面，例如手机等移动终端趋向轻薄设计，使得移动终端的容纳空间有限，难以设计出满足天线效率和天线相互之间隔离度的MIMO天线结构。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的问题之一。为此，本发明的目的在于提供一种天线结构和移动终端。
本申请提供了一种天线结构，用于移动终端，所述移动终端包括中框和设置在所述中框的摄像模组、馈电点、通信模块及主板，所述摄像模组与所述主板形成有第一缝隙，所述通信模块包括第一辐射体，所述摄像模组与所述馈电点形成第一辐射部，所述第一辐射部和所述第一缝隙耦合产生第一谐振，所述第一辐射体将所述第一辐射部和所述第一缝隙产生的第一谐振调整至第一天线单元的工作频段。
在某些实施方式中，所述中框开设有第二缝隙和连通所述第二缝隙的第三缝隙并分别形成有第一金属框和第二金属框，所述第一金属框和第二金属框连接处设有与所述第二缝隙和第三缝隙连通的断缝，所述第二缝隙远离所述断缝的开口端接地形成第一接地点，所述第三缝隙远离所述断缝的开口端接地形成第二接地点，所述第一金属框和所述第一接地点连接，所述第二金属框和所述第二接地点连接。
在某些实施方式中，所述第二缝隙长度大于所述第三缝隙的长度，所述第三缝隙的长度大于所述断缝的长度。
在某些实施方式中，所述第二缝隙长度为7.5毫米，所述第三缝隙长度为5.6毫米，所述断缝的长度为1.2毫米。
在某些实施方式中，所述馈电点、所述第一金属框形成第二辐射部，所述第二辐射部和所述第一缝隙耦合产生第二谐振，所述第二谐振在第二天线单元的工作频段。
在某些实施方式中，所述馈电点、所述第二金属框形成第三辐射部，所述第三辐射部和所述第二缝隙耦合第三谐振，所述第三谐振在第三天线单元的工作频段。
在某些实施方式中，所述馈电点、所述第二金属框、所述第一金属框形成第四辐射部，所述第四辐射部、所述第一缝隙和所述第二缝隙耦合产生第四谐振，所述第四谐振在第四天线单元的工作频段。
在某些实施方式中，所述通信模块包括Wi-Fi模块和GPS模块的任意一种。
在某些实施方式中，所述主板与所述金属中框形成有间隙，所述间隙为2毫米。
本申请还提供了一种移动终端，所述移动终端包括上述所述的天线结构。
本申请的天线结构和移动终端中，通过将馈电点与摄像模组连接而形成第一辐射部，使得第一辐射部与第一缝隙耦合产生第一谐振，并通过第一辐射体将产生的第一谐振调整至第一天线单元的工作频段，使得天线结构能够覆盖第一天线单元的工作频段。如此，通过减少了天线结构的在移动终端的占用空间。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是5G NR在Sub-6GHz的频段表；
图2是本申请某些实施方式的天线结构的结构示意图；
图3是本申请某些实施方式的移动终端的示意图；
图4是本申请某些实施方式的摄像模组的安装示意图；
图5是本申请某些实施方式的第一辐射体和第二辐射体的安装示意图。
主要元件符号说明：
移动终端100、天线结构10、中框11、第二缝隙111、第三缝隙112、顶边113、侧边114、第一金属框115、第二金属框116、第一接地点117、第二接地点118、摄像模组12、馈电点13、通信模块14、第一辐射体141、第二辐射体142、主板15、第一缝隙16。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体地限定。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。
下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
第五代(5G)通信系统可采用的频段主要包括低频频带范围FR1和高频频带范围FR2，其中，低频频带范围FR1为6GHz以下(Sub-6GHz，0.45MHz～6GHz)，高频频带范围FR2在24.25～52.6GHz。由于电磁波在空间中的传播距离与其频率呈负相关，也即是，电磁波的频率越低，则在空间中传播的距离越远，而电磁波在空间的传播速率与其频率呈正相关，也即是，电磁波的频率越低，则电磁波在空间的传播速率越低，并且由于Sub-6GHz具有可操作性强和技术成熟等优点。目前，Sub-6GHz的5G天线系统将被优先应用在移动终端上。
请参阅图1，第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project，3GPP)已指定的5GNR的Sub-6GHz的频段。目前，不同运营商所支持的频段不同，移动终端中支持5G的Sub-6GHz的天线系统若要实现不同运营商的5G通信，至少需要覆盖N1(1.92GHz-2.170GHz)、N41(2.51-2.675GHz)、N78(3.4-3.6Ghz)及N79(4.8-5Ghz)等频段。
相关技术中，5G的Sub-6GHz的天线系统可采用多进多出(Multiple InputMultiple Output，MIMO)技术，MIMO技术是指能在不增加带宽的情况下，成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率。MIMO天线作为MIMO无线通信系统的重要器件，MIMO天线在移动终端的布局至关重要，一方面，移动终端为实现GPS导航、Wi-Fi等功能需要布置多根天线，若还要实现支持N1(1.92GHz-2.170GHz)、N41(2.51-2.675GHz)、N78(3.4-3.6Ghz)及N79(4.8-5Ghz)等5G NR的Sub-6GHZ频段的通信，同样需要多根天线，使得移动终端的天线数量增多，而天线在移动终端内占据的空间和天线的个数成正比，天线会占据移动终端较多的空间。另一方面，例如手机等移动终端趋向轻薄设计，使得移动终端的容纳空间有限，难以设计出满足天线效率和天线相互之间隔离度的MIMO天线结构。
请参阅图2，有鉴于此，本申请提供了一种天线结构10，天线结构10包括中框11和设置在中框11的摄像模组12、馈电点13、通信模块及主板15，摄像模组12与主板15形成有第一缝隙16，通信模块包括第一辐射体141，摄像模组12与馈电点13形成第一辐射部，第一辐射部和第一缝隙16耦合产生第一谐振，第一辐射体141将第一辐射部和第一缝隙16产生的第一谐振调整至第一天线单元的工作频段。
请参阅图3，本申请还提供了一种移动终端，本申请的天线结构10应用于移动终端100。
本发明提供的天线结构10与移动终端100中，通过将馈电点13与摄像模组12连接而形成第一辐射部，第一辐射部能够与第一缝隙16产生第一谐振，并通过第一辐射体141将第一辐射部产生的第一谐振调整至第一天线单元的工作频段，使得天线结构10能够覆盖第一天线单元的工作频段。如此，通过将摄像模组12与馈电点13连接形成第一辐射部减少了天线结构10的在移动终端100的占用空间。
移动终端100可以是但不限于手机、平板电脑、智能穿戴设备(智能手表、智能手环、智能头盔、智能眼镜等)、虚拟现实设备或头显设备等。例如，移动终端100可以为手机，天线结构10应用在手机上，手机可通过天线结构10实现5G通信。
请进一步结合图1，具体地，天线结构10安装在移动终端100内，天线结构10用于实现移动终端100的5G通信。天线结构10能够覆盖N1(1.92GHz-2.170GHz)、N41(2.5-2.69GHz)、N78(3.3-3.6Ghz)及N79(4.8-5Ghz)频段等频段的通信。天线结构10采用了MIMO技术。
天线结构10包括有中框11、摄像模组12、馈电点13、通信模块14及主板15，摄像模组12、馈电点13、通信模块14及主板15分别安装在中框11上。其中，
请结合图4，摄像模组12可以为前置摄像模组、后置摄像模组，摄像模组12的摄像头个数既可以为一个，也可以为多个，具体地数量不设限制。例如，在一些示例中，摄像模组12为前置摄像模组，前置摄像模组的摄像头个数为两个，两个摄像头横向排布。又例如，在一些示例中，摄像模组12为后置摄像模组12，后置摄像模组12的摄像头个数为一个。摄像模组12与主板15之间间隔设置以形成有第一缝隙16，第一缝隙16的长度为摄像模组12的长度，第一缝隙16的宽度可进行调节。
通信模块14可以包括但不限于无线上网(Wi-Fi)模块、GPS模块或蓝牙模块等，例如，在本申请中，通信模块14可以为GPS模块，GPS模块能够支持包括有L5天线，L5天线的工作频段在1176.45±1.023MHz频段。当然，在其他实施方式中，通信模块14不限于采用本中讨论的L5天线，而可以根据实际需要采用其他单频或双频天线，在此不做具体限定。
请结合图5，进一步地，通信模块14包括第一辐射体141和第二辐射体142。其中，第一辐射体141和第二辐射体142间隔设置，第一辐射体141安装在摄像模组12上，第一辐射体141可通过焊接、螺接等连接方式安装在摄像模组12上，具体的连接方式不限，例如，在一些示例中，第一辐射体141通过螺接的方式安装在摄像模组12上。第二辐射体142靠近中框11的边缘设置，用于调节通信模块14自身的工作频段。
主板15与中框11的边缘形成有间隙以形成的天线的净空区域，净空区域能够以确保天线的性能，间隙长度为2毫米。馈电点13设置在主板15上靠近摄像模组12的一侧，主板15包括有射频馈源(图中未示出)，主板15可通过射频馈源与馈电点13连接，在一些示例中，馈电点13可以为主板15上的一个金属弹片。
进一步地，馈电点13和第一辐射体141分别与摄像模组12连接，使得射频馈源、馈电点13、摄像模组12、第一缝隙16及第一辐射体141形成第一天线单元，第一天线单元为环形天线(Loop antenna)，工作频段为3.3-3.6GHz，模态是四分之一波长。其中，馈电点13与摄像模组12连接时形成第一天线单元的第一辐射部，第一辐射部和第一缝隙16能够产生第一谐振，第一谐振在2.9－3.5GHz之间。第一辐射体141与摄像模组12连接使得在第一辐射部和第一缝隙16产生第一谐振时改变的第一辐射部的电流路径，从而将第一辐射部和第一缝隙16产生的第一谐振调谐至第一天线单元的工作频段。如此，通过将摄像模组12设置为第一天线单元的辐射部，能够使得天线结构10覆盖N78频段，并且，第一天线单元无需增加辐射体，减少了天线结构10对移动终端100的占用空间。
请进一步结合图1，在某些实施方式中，中框11开设有第二缝隙111和连通第二缝隙111的第三缝隙112并分别形成有第一金属框115和第二金属框116，第一金属框115和第二金属框116连接处设有与第二缝隙111和第三缝隙112的断缝119，第二缝隙111远离断缝119的开口端接地形成第一接地点117，第三缝隙112远离断缝119的开口端接地形成第二接地点118，第一金属框115和第一接地点117连接，第二金属框116和第二接地点118连接。
具体地，中框11可右铜、铁、铝、镁铝合金等金属材质制成，具体材质不限、例如，在一些示例中，中框11可以由镁铝合金材质制成。中框11包括顶边113、侧边114、第二缝隙111和第三缝隙112。其中，第二缝隙111开设在中框11靠近顶边113的一侧。第三缝隙112开设在中框11靠近侧边114的一侧。第二缝隙111与第三缝隙112连通，第二缝隙111与顶边113形成第一金属框115，第三缝隙112与侧边114形成第二金属框116，中框11还包括将第二金属框116与第三金框断开的断缝119，断缝119与第二缝隙111和第三缝隙112连通。第二缝隙111远离断缝119的开口端接地形成第一接地点117，第三缝隙112远离断缝119的开口端接地形成第二接地点118，第一金属框115与第一接地点117连通，第二金属框116与第二接地点118连通。
进一步地，第二缝隙111大致呈长条状设置，第三缝隙112大致呈弧状设置，第二缝隙111的长度大于第三缝隙112的长度，第三缝隙112的长度大于断缝119的长度，第二缝隙111、第三缝隙112及断缝119具体的长度不设限制，例如，在本申请中，第二缝隙111的长度可以为7.5毫米，第三缝隙112的长度可以为5.6毫米，断缝119的长度可以为1.2毫米。第二缝隙111的宽度可以与第三缝隙112的宽度相等，例如，第二缝隙111与第三缝隙112的宽度都为2毫米。请结合图4和图5，第二缝隙111、第三缝隙112及断缝119填充有塑料、玻璃、陶瓷、复合材料等非金属固体材料，如此，提升了第二缝隙111、第三缝隙112及断缝119的结构强度，保证天线结构10性能正常，并且，使得移动终端100美观，增强了用户体验。
在某些实施方式中，馈电点13、第一金属框115形成第二辐射部，第二辐射部和第一缝隙16耦合产生第二谐振，所述第二谐振在第二天线单元的工作频段。
具体而言，馈电点和第一金属框115连接，从而射频馈源、馈电点13、第一金属框115、第一接地点117及第二缝隙111及形成有第二天线单元，第二天线单元的工作频段为(4.8GHz-5GHz)频段，第二天线单元的模态是四分之一波长，其中，馈电点13与第一金属框115连接形成第二辐射部，第二辐射部和第二缝隙111耦合能够产生第二谐振，第二谐振在第二天线单元的工作频段内，如此，通过对第一金属框115与第二缝隙111等的设置，当馈电点13与第一金属框115电连接时，使得天线结构10能够覆盖N79频段。此外，由于第一金属框115与摄像模组12之间存在间隔，能够满足第一天线单元和第二天线单元相互之间的隔离度，从而减少了第一天线单元与第二天线单元相互干扰，保证第一天线单元和第二天线单元的正常通信。
在某些实施方式中，馈电点13、第二金属框116形成第三辐射部，第三辐射部和第二缝隙111耦合第三谐振，第三谐振在第三天线单元的工作频段。
具体而言，馈电点13还与第二金属框116连接，使得射频馈源、馈电点、第二金属框116、第二缝隙111及第二接地点118形成第三天线单元，第三天线单元为环形(Loop)天线，第三天线单元的工作频段为(2.3GHz-2.69GHz)频段，第三天线单元的模态是四分之一波长，其中，馈电点13与第二金属框116连接形成第三辐射部，第三辐射部和第三缝隙112能够产生第三谐振，第三谐振为第三天线单元的工作频段。如此，通过对第二金属框116与第三缝隙112等的设置，当馈电点13与第二金属框116电连接时，使得天线结构10能够覆盖N40(2300-2400MHz)和N41(2.5-2.69MHz)频段。此外，由于第二金属框116与第一金属框115通过断缝119形成间隔，使得第二天线单元和第三天线单元之间有较好的隔离度，同样，第二金属框116与摄像模组12也存在间隔，使得第一天线单元和第三天线单元有较好的隔离度，从而减少了第三天线单元与第一天线单元、第二天线单元之间相互干扰。
在某些实施方式中，馈电点13、第二金属框116、第一金属框形成第四辐射部，第四辐射部、第一缝隙16和第二缝隙111耦合产生第四谐振，第四谐振在第四天线单元的工作频段。
具体地，馈电点13分别和第一金属框115和第二金属框116连接，使得射频馈源、馈电点13、第一金属框115、第二金属框116、第一缝隙16、第二缝隙111、第一接地点117和第二接地点118形成第四天线单元，第四天线单元为环形(Loop)天线，第四天线单元的工作频段为1.7GHz-2.1GHz，第四天线单元的模态是四分之一波长，其中，馈电点13与第一金属框115和第二金属框116连接形成第四辐射部，第四辐射部和第二缝隙111、第三缝隙112能够产生第四谐振，第四谐振为第四天线单元的工作频段，如此，通过将馈电点13分别与第一金属框115、第二金属框116连接的设置，使得天线结构10能够覆盖N1(1920-2170MHz)和N3(1710-1885MHz)。此外，由于第二金属框116、第一金属框115与摄像模组12相隔，使得第四天线单元和第一天线单元之间有较好的隔离度，从而减少了第四天线单元与第一天线单元相互干扰。
以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种天线结构，其特征在于，所述天线结构包括金属中框和设置在所述金属中框的摄像模组、馈电点、通信模块及主板，所述摄像模组与所述主板形成有第一缝隙，所述通信模块包括第一辐射体，所述第一辐射体与所述摄像模组电连接，所述摄像模组与所述馈电点形成第一辐射部，所述第一辐射部和所述第一缝隙耦合产生第一谐振，所述第一辐射体将所述第一辐射部和所述第一缝隙产生的第一谐振调整至第一天线单元的工作频段。
2.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述金属中框开设有第二缝隙和连通所述第二缝隙的第三缝隙并分别形成有第一金属框和第二金属框，所述第一金属框和第二金属框连接处设有与所述第二缝隙和第三缝隙连通的断缝，所述第二缝隙远离所述断缝的开口端接地形成第一接地点，所述第三缝隙远离所述断缝的开口端接地形成第二接地点，所述第一金属框和所述第一接地点连接，所述第二金属框和所述第二接地点连接。
3.如权利要求2所述的天线结构，其特征在于，所述第二缝隙长度大于所述第三缝隙的长度，所述第三缝隙的长度大于所述断缝的长度。
4.如权利要求3所述的天线结构，其特征在于，所述第二缝隙长度为7.5毫米，所述第三缝隙长度为5.6毫米，所述断缝的长度为1.2毫米。
5.如权利要求3所述的天线结构，其特征在于，所述馈电点、所述第一金属框形成第二辐射部，所述第二辐射部和所述第一缝隙耦合产生第二谐振，所述第二谐振在第二天线单元的工作频段。
6.如权利要求3所述的天线结构，其特征在于，所述馈电点、所述第二金属框形成第三辐射部，所述第三辐射部和所述第二缝隙耦合产生第三谐振，所述第三谐振在第三天线单元的工作频段。
7.如权利要求3所述的天线结构，其特征在于，所述馈电点、所述第二金属框、所述第一金属框形成第四辐射部，所述第四辐射部、所述第一缝隙和所述第二缝隙耦合产生第四谐振，所述第四谐振在第四天线单元的工作频段。
8.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述通信模块包括Wi-Fi模块和GPS模块的任意一种。
9.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述主板与所述金属中框形成有间隙，所述间隙为2毫米。
10.一种移动终端，其特征在于，所述移动终端包括如权利要求1-9任一项所述的天线结构。
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