CN116487870A - 天线及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种天线及电子设备,包括馈电件和多个辐射体,多个辐射体包括位于同一平面且在第一方向上并列间隔设置的第一辐射体、第二辐射体和第三辐射体,馈电件的一端连接于第一辐射体的馈电连接点,另一端连接于馈电点;天线还包括在第一方向上间隔设置的第一接地件、第二接地件、第三接地件和第四接地件;第二辐射体与第一辐射体之间形成第一间隙,第三辐射体与第一辐射体之间形成第二间隙,本申请公开的天线能够在天线工作频段外产生两个辐射零点,有助于天线在不改变自身辐射特性的条件下实现滤波功能,进而提高电子设备中异频天线间的隔离度。
Description
技术领域
本申请涉及天线领域,尤其是涉及一种天线及电子设备。
背景技术
随着电子设备的发展进步,电子设备中通常需要设置多个异频天线实现不同的信号收发功能,由于电子设备中的空间有限,因而,异频天线间的隔离度很难达到要求,尤其是工作频段在频谱上相邻的异频天线,相互干扰的问题更加严重。以手机为例,工作频段为GSM1800/1900的天线对全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)的杂散干扰,使得手机内的蜂窝通信系统和无线保真(wireless fidelity,WiFi)通信技术难以共存,一旦同时工作,就存在相互干扰的问题,因此,蜂窝通信系统和WiFi系统的共存问题成为困扰业界的难题。
现有技术中,一般可以采用硬件(例如高抑制度的共存滤波器)进行信道禁止或者避让的方法解决异频天线(例如蜂窝通信系统和WiFi系统)之间的干扰。例如,蜂窝通信系统的Band7/Band41频段,可能会干扰WiFi高信道,因此实际使用中可以根据干扰情况使用高抑制度的共存滤波器禁止高信道的方案解决干扰问题。
然而,由于信道禁止很可能会影响电子设备中其它器件的工作状态,造成部分器件或部分功能无法使用,进而影响电子设备的正常使用。
可见,现有技术中存在电子设备中异频天线间隔离度差的问题。
发明内容
本申请的目的在于解决现有技术中电子设备中异频天线间隔离度较差的问题,因此,本实施例提供了一种天线及电子设备,构造了一种全新的天线结构,该天线能够在天线工作频段外产生两个辐射零点,有助于天线在不改变自身辐射特性的条件下实现滤波功能,进而提高电子设备中异频天线间的隔离度,有助于改善电子设备的抗干扰能力。
本申请实施例提供了一种天线,包括:
多个辐射体,多个辐射体包括位于同一平面且在第一方向上并列间隔设置的第一辐射体、第二辐射体和第三辐射体,其中,第二辐射体和第三辐射体分别位于第一辐射体的两侧,第二辐射体与第一辐射体之间形成第一间隙,第三辐射体与第一辐射体之间形成第二间隙;第一辐射体、第二辐射体和第三辐射体在第二方向上均与地间隔且相对设置;
馈电件,馈电件的一端连接于第一辐射体的馈电连接点,另一端连接于馈电点;
在第一方向上间隔设置的第一接地件、第二接地件、第三接地件和第四接地件;第一接地件的一端连接于第一辐射体的第一接地点,另一端接地,第二接地件的一端连接于第一辐射体的第二接地点,另一端接地,且第一接地件和第二接地件在第三方向上均与馈电件间隔设置;第三接地件的一端连接于第二辐射体的接地点,另一端接地,第四接地件的一端连接于第三辐射体的接地点,另一端接地;
其中,第一方向、第二方向以及第三方向相互垂直,且第一方向平行于第一辐射体的宽度方向,第三方向平行于第一辐射体的长度方向。
本申请实施例中,通过并列且间隔设置的第一辐射体、第二辐射体和第三辐射体以及连接于对应辐射体的第一接地件、第二接地件、第三接地件、第四接地件和馈电件,构造了一种全新的天线结构,使得各辐射体间能够同时形成电耦合与磁耦合的混合耦合,有助于在天线保证总耦合强度不变的条件下,通过第一间隙与第二间隙改变总耦合中电耦合和磁耦合的占比,进而能够使天线在工作频段外产生两个辐射零点(或可理解为天线效率非常低的点)从而在不改变自身辐射特性的条件下实现滤波功能,有助于提高电子设备中异频天线间的隔离度,为改善电子设备的抗干扰能力奠定了基础。
此外,本申请实施例的天线具有馈电结构简单,天线结构紧凑、小巧的特点,应用于电子设备中可有助于电子设备的小型化和轻薄化。
在一些实施例中,第一间隙能够使得第一辐射体与第二辐射体之间的电耦合强度在第一目标频点为第一目标强度,第二间隙能够使得第一辐射体和第三辐射体之间的电耦合强度在第二目标频点为第二目标强度;
天线的工作频段位于第一目标频点与第二目标频点之间。
在一些实施例中,天线在第一目标频点和第二目标频点具有辐射零点。
本申请实施例中,通过第一间隙和第二间隙能够使得天线在总耦合强度不变的条件下,在两个目标频点分别产生一个辐射零点(或可理解为天线效率非常低的点),当天线接收到的射频信号频率处于辐射零点所在的频点或处于天线工作频段之外的频点时,天线的效率非常低,无法正常工作,由于本申请实施例天线的工作频段位于两个目标频点之间,因而本申请实施例天线能够使得在天线在自身的工作频段内,天线的效率较高,而在自身的工作频段外,天线的效率较低,从而使天线效率呈现较高的边沿选择性,实现了滤波功能,有助于提高电子设备中异频天线间的隔离度,进而改善电子设备的抗干扰能力。
在一些实施例中,第一辐射体、第二辐射体和第三辐射体均呈条形。
在一些可能的实施例中,第一辐射体、第二辐射体和第三辐射体中至少一个辐射体上设有至少一个加宽部和/或至少一个缩窄部。
在一些可能的实施例中,第一辐射体的第一端和第二端靠近第二辐射体的侧边上均设有加宽部。
在一些可能的实施例中,第一辐射体的第二端靠近第三辐射体的侧边上设有缩窄部。
在一些可能的实施例中,第一辐射体中第一接地点和第二接地点所在的辐射体段的两个侧边上均设有加宽部。
在一些可能的实施例中,第二辐射体中位于第二辐射体的接地点一侧且靠近馈电点的辐射体段靠近第一辐射体的侧边上设有缩窄部。
在一些可能的实施例中,第三辐射体中位于第三辐射体的接地点一侧且靠近馈电点的辐射体段靠近第一辐射体的侧边上设有缩窄部。
在一些可能的实施例中,第一辐射体包括沿其长度方向依次相接的第一辐射体段、主辐射体段、第二辐射体段、第三辐射体段与第四辐射体段;第一接地点和第二接地点设于第二辐射体段,馈电连接点设于第三辐射体段;
以平行于第一辐射体横截面的平面为第一投影面,主辐射体段在第一投影面上的投影位于第二辐射体段在第一投影面上的投影内,第三辐射体段在第一投影面上的投影覆盖主辐射体段在第一投影面上的投影,且位于第二辐射体段在第一投影面上的投影内;第一辐射体段在第一投影面上的投影覆盖主辐射体段在第一投影面上的投影,且位于第二辐射体段在第一投影面上的投影内;第四辐射体段在第一投影面上的投影中,部分投影位于主辐射体段在第一投影面上的投影内,其余部分投影位于主辐射体段在第一投影面上的投影外;其中,主辐射体段的中心线、第二辐射体段的中心线以及第三辐射体段的中心线重合,第一辐射体段的中心线和第四辐射体段的中心线均位于主辐射体段的中心线与第二辐射体之间;
第二辐射体包括沿其长度方向依次相接的主辐射体段和次辐射体段,第二辐射体的接地点设于第二辐射体的主辐射体段;
第二辐射体的次辐射体段在第一投影面上的投影位于第二辐射体的主辐射体段在第一投影面上的投影内,且第二辐射体的次辐射体段的中心线位于第二辐射体的主辐射体段的中心线远离第一辐射体的一侧;
第三辐射体包括沿其长度方向依次相接的主辐射体段和次辐射体段,第三辐射体的接地点设于第三辐射体的主辐射体段;
第三辐射体的次辐射体段在第一投影面上的投影位于第三辐射体的主辐射体段在第一投影面上的投影内,且第三辐射体的次辐射体段的中心线位于第三辐射体的主辐射体段的中心线远离第一辐射体的一侧。
在一些可能的实施例中,第二辐射体的接地点设于第二辐射体的主辐射体段中靠近第二辐射体的次辐射体段的辐射体段;第三辐射体的接地点设于第三辐射体的主辐射体段中靠近第三辐射体的次辐射体段的辐射体段;
在一些可能的实施例中,以平行于第一辐射体纵截面的平面为第二投影面,第三辐射体的主辐射体段在第二投影面上的投影位于第二辐射体的主辐射体段在第二投影面上的投影内,第三辐射体的次辐射体段在第二投影面上的投影位于第二辐射体的次辐射体段在第二投影面上的投影内,第一辐射体的第一辐射体段在第二投影面上的投影位于第三辐射体的主辐射体段在第二投影面上的投影外,第四辐射体段在第二投影面上的投影,部分位于第三辐射体的次辐射体在第二投影面上的投影内,其余部分位于第三辐射体的次辐射体在第二投影面上的投影外。
在一些可能的实施例中,第一辐射体的主辐射体段和第二辐射体段在第二投影面上的投影位于第三辐射体的主辐射体段在第二投影面上的投影内。
在一些实施例中,沿第三方向,第二辐射体的两端均位于第一辐射体的两端之间,第三辐射体的两端均位于第二辐射体的两端之间。
在一些实施例中,多个辐射体中每个辐射体均能够产生至少两个谐振,且每个辐射体产生的至少两个谐振所对应的谐振频点分别位于天线的不同的工作频段。
在一些实施例中,多个辐射体中每个辐射体的第一谐振频点均位于天线的第一工作频段。
在一些实施例中,多个辐射体中每个辐射体的第二谐振频点均位于天线的第二工作频段。
在一些实施例中,在第三方向上,第一辐射体中位于馈电连接点两侧的辐射体段分别用于产生第一辐射体的第一谐振频点和第二谐振频点;
在第三方向上,第二辐射体中位于第二辐射体的接地点两侧的辐射体段分别用于产生第二辐射体的第一谐振频点和第二谐振频点;
在第三方向上,第三辐射体中位于第三辐射体的接地点两侧的辐射体段分别用于产生第三辐射体的第一谐振频点和第二谐振频点;
第一辐射体的第一谐振频点、第二辐射体的第一谐振频点以及第三辐射体的第一谐振频点均位于天线的第一工作频段;
第一辐射体的第二谐振频点、第二辐射体的第二谐振频点以及第三辐射体的第二谐振频点均位于天线的第二工作频段。
在一些实施例中,在第三方向上,第一辐射体中位于馈电连接点一侧的辐射体段的电长度为:第一辐射体的第一谐振频点对应的工作波长的1/4,位于馈电连接点另一侧的辐射体段的电长度为:第一辐射体的第二谐振频点对应的工作波长的1/4;
在第三方向上,第二辐射体中位于第二辐射体的接地点一侧的辐射体段的电长度为:第二辐射体的第一谐振频点对应的工作波长的1/4;位于第二辐射体的接地点另一侧的辐射体段的电长度为:第二辐射体的第二谐振频点对应的工作波长的1/4;
在第三方向上,第三辐射体中位于第三辐射体的接地点一侧的辐射体段的电长度为:第三辐射体的第一谐振频点对应的工作波长的1/4;位于第三辐射体的接地点另一侧的辐射体段的电长度为:第三辐射体的第二谐振频点对应的工作波长的1/4。
在一些可能的实施例中,天线为双频WiFi天线,天线的第一工作频段为2.4GHz~2.52GHz,天线的第二工作频段为5GHz~5.88GHz。
在一些可能的实施例中,馈电连接点位于第一辐射体沿其长度方向的1/3位置处。
在一些可能的实施例中,第一接地点和第二接地点均位于第一辐射体沿其长度方向的1/3位置处。
在一些可能的实施例中,沿第三方向,第一接地点、第二接地点、第二辐射体的接地点、第三辐射体的接地点均位于馈电接地点的同侧。
在一些实施例中,沿第一方向,第一接地点位于第二接地点和第二辐射体的接地点之间,第一接地点与第二接地点之间的间距、第一接地点与第二辐射体的接地点之间的间距、第二接地点与第三辐射体的接地点之间的间距均小于或等于10mm。
在一些实施例中,沿第一方向,第一接地点与第二接地点之间的间距d1为:0.4mm≤d1≤4.4mm,第一接地点与第二辐射体的接地点之间的间距d2为:0.6mm≤d2≤4.6mm,第二接地点与第三辐射体的接地点之间的间距d3为:0.5mm≤d3≤4.5mm。
在一些实施例中,沿第三方向,第一接地点距离第二接地点的间距、第二辐射体的接地点距离第一接地点的间距,以及第三辐射体的接地点距离第二接地点的间距均小于或等于10mm。
在一些实施例中,第一接地件、第二接地件、第三接地件以及第四接地件中的至少部分在第三方向上错位设置。
在一些可能的实施例中,第一接地件和第二接地件在第三方向上对齐设置。
在一些可能的实施例中,第三接地件和第四接地件在第三方向上对齐设置。
在一些实施例中,天线的高度h0为:4mm≤h0≤6mm。
在一些可能的实施例中,天线的高度h0为5mm。
在一些实施例中,馈电件、第一接地件、第二接地件、第三接地件以及第四接地件均沿第二方向延伸设置。
在一些可能的实施例中,馈电件的横截面、第一接地件的横截面、第二接地件的横截面、第三接地件的横截面以及第四接地件的横截面均为圆形,或者均为矩形。
本申请实施例提供了一种电子设备,包括以上任一实施例或任一可能的实施例中所提供的天线。
在一些可能的实施例中,天线位于电子设备的地板的边缘位置处。
在一些实施例中,第一辐射体、第二辐射体和第三辐射体均由电子设备内的导电件形成;
馈电件、第一接地件、第二接地件、第三接地件和第四接地件均由电子设备的导电件形成。
在一些可能的实施例中,电子设备还包括支架,天线通过支架支撑并固定于电子设备内。
附图说明
图1为本申请实施例中天线的立体结构示意图;
图2a为本申请实施例中天线的俯视结构示意图;
图2b为本申请实施例中天线的俯视结构局部放大示意图;
图3为本申请实施例中天线在电子设备中的立体结构示意图;
图4为对本申请实施例的天线进行仿真效果测试时获得的S11参数曲线图和天线效率曲线图;
图5a~图5c为对本申请实施例的天线在处于第一工作频段时进行仿真效果测试时获得的天线电流分布图;
图6a~图6c为对本申请实施例的天线在处于第二工作频段时进行仿真效果测试时获得的天线电流分布图;
图7为一种参考设计中单极子天线的结构示意图;
图8为分别对单极子天线、本申请实施例的天线进行仿真效果测试时获得的S11参数对比的效果曲线图;
图9为分别对单极子天线、本申请实施例的天线进行仿真效果测试时获得的天线效率对比的效果曲线图;
图10为电子设备中单极子天线与主天线布置于鲨鱼鳍地板上的立体结构示意图;
图11为电子设备中本申请实施例的天线与主天线布置于鲨鱼鳍地板上的立体结构示意图;
图12为分别对采用单极子天线的电子设备和采用本申请实施例天线的电子设备进行仿真效果测试获得的电子设备中各天线的S11参数对比效果曲线图以及各天线间的隔离度对比效果曲线图;
图13为本申请实施例天线的立体结构示意图,其中,第一辐射体、第二辐射体和第三辐射体位于至少两个平面;
图14为本申请实施例天线的侧视结构示意图;
图15为本申请实施例天线的俯视结构示意图,其中,第一辐射体、第二辐射体和第三辐射体位于至少两个平面;
图16为对本申请实施例天线进行仿真效果分析获得的S11参数曲线和天线效率曲线图;
图17a~图17c为对本申请实施例天线进行仿真效果分析获得的天线电流分布图;
图18a~图18c分别为第一种参考设计的天线、第二种参考设计的天线以及第三种参考设计的天线的结构原理示意图;
图19为分别对本申请实施例的天线以及三种参考设计的天线进行仿真效果测试获得的天线效率对比效果曲线图;
图20为分别对本申请实施例天线、单极子天线进行仿真效果测试获得的S11参数对比的效果曲线图;
图21为分别对本申请实施例天线、单极子天线进行仿真效果测试获得的天线效率对比的效果曲线图;
图22为采用本申请实施例天线在电子设备中实现双频WiFi功能的立体结构示意图;
图23为分别对采用单极子天线实现双频WiFi功能的电子设备和采用本申请实施例天线实现双频WiFi功能的电子设备进行仿真效果测试获得的S11参数对比效果曲线图;
图24为分别对采用单极子天线实现双频WiFi功能的电子设备和采用本申请实施例天线实现双频WiFi功能的电子设备进行仿真效果测试获得的天线效率对比效果曲线图;
图25为电子设备中本申请实施例的天线与主天线布置于鲨鱼鳍地板上的立体结构示意图;
图26为分别对采用单极子天线作为双频WiFi天线的电子设备和采用本申请实施例天线作为双频WiFi天线的电子设备进行仿真效果测试获得的电子设备中各天线的S11参数、天线效率对比效果曲线图。
图27a为一种参考设计中电子设备的WiFi天线和通讯天线的正面布局结构示意图,其中,WiFi天线采用环形天线;
图27b为一种参考设计中电子设备的WiFi天线和通讯天线的背面布局结构示意图,其中,WiFi天线采用环形天线;
图27c为本申请实施例中电子设备的WiFi天线和通讯天线的正面布局结构示意图,其中,WiFi天线采用本申请实施例的天线;
图27d为本申请实施例中电子设备的WiFi天线和通讯天线的背面布局结构示意图,其中,WiFi天线采用本申请实施例的天线;
图28为分别对采用环形天线作为WiFi天线的电子设备和采用本申请实施例作为WiFi天线的电子设备进行仿真效果测试获得的电子设备中WiFi天线和通讯天线间隔离度的对比效果曲线图;
图29为分别对采用不同类型天线作为WiFi天线的电子设备进行仿真效果分析获得电子设备中WiFi天线和通讯天线间隔离度的对比效果曲线图。
附图标记说明:
1:天线;
11:第一辐射体;110:主辐射体段;111:第一辐射体段;112:第二辐射体段;113:第三辐射体段;114:第四辐射体段;12:第二辐射体;121:主辐射体段;122:次辐射体段;13:第三辐射体;131:主辐射体段;132:次辐射体段;
101:第一间隙;102:第二间隙;14:第一接地件;15:第二接地件;16:第三接地件;17:第四接地件;18:馈电件;
A0:馈电连接点;B1:第一接地点:B2:第二接地点;B3:接地点;B4:接地点;
E1、E2、E3、E4:加宽部;F1、F2、F3:缩窄部;
2:电子设备;
20:PCB板;21:支架;22:鲨鱼鳍地板;23:外壳;24:主天线;
C1:第一投影面;C2:第二投影面;
S1:第一区域;S2:第二区域;S3:第三区域;S4:第四区域;
1A:天线;
11A:第一辐射体;111A:主辐射体段;112A:次辐射体段;12A:第二辐射体;
121A:主辐射体段;122A:次辐射体段;13A:第三辐射体;131A:主辐射体段;132A:次辐射体段;
101A:第一间隙;102A:第二间隙;103A:第三间隙;15A:第一接地件;16A:第二接地件;18A:馈电件;181A:第一枝节;182A:第二枝节;RF:射频源;
20A:PCB板;201A:介质基板;202A:接地金属层;21A:支架;211A:支架主体;212A:连接部;213A:连接部;22A:鲨鱼鳍地板;24A:主天线;
W:第一方向;H:第二方向;L:第三方向。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。虽然本申请的描述将结合一些实施例一起介绍,但这并不代表此申请的特征仅限于该实施方式。恰恰相反,结合实施方式作申请介绍的目的是为了覆盖基于本申请的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本申请的深度了解,以下描述中将包含许多具体的细节。本申请也可以不使用这些细节实施。此外,为了避免混乱或模糊本申请的重点,有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
应注意的是,在本说明书中,相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以下,对本申请实施例可能出现的术语进行解释。
在本申请的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。此外,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。
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;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。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
相对设置:可理解为面对面设置或者沿某一方向上有至少部分区域重叠设置。在一个实施例中,两个相对设置的辐射体为相邻设置且其间没有设置其他辐射体。
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。
本申请中的耦合可包括电耦合,即电容耦合,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,还可以包括磁耦合,即电磁耦合,电磁耦合又称互感耦合,它是由于两个电路之间存在互感,使一个电路的电流变化通过互感影响到另一个电路。两个或两个以上的电路元件或电网络的输入与输出之间存在紧密配合与相互影响,并通过相互作用实现信号传输。
地/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/地板”可用于电子设备内元器件的接地。一个实施例中,“地/地板”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板),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。一个实施例中,电路板包括介质基板、接地层和走线层,走线层和接地层通过过孔进行电连接。一个实施例中,诸如显示器、触摸屏、输入按钮、发射器、处理器、存储器、电池、充电电路、片上系统(system on chip,SoC)结构等部件可以安装在电路板上或连接到电路板;或者电连接到电路板中的走线层和/或接地层。例如,射频源设置于走线层。
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。
电长度:可以是物理长度(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)与所在介质中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。
本申请实施例中提及的共线、共轴、共面、对称(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(例如1mm,0.5m,或0.1mm)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(例如±5°,±10°)的偏差。
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本申请的实施方式作进一步地详细描述。
本申请提供的技术方案适用于具有以下一种或多种通信技术的电子设备:蓝牙(bluetooth,BT)通信技术、全球定位系统(global positioning system,GPS)通信技术、无线保真(wireless fidelity,WiFi)通信技术、全球移动通讯系统(global system formobile communications,GSM)技术、宽频码分多址(wideband code division multipleaccess,WCDMA)通信技术、长期演进(long term evolution,LTE)通信技术、5G通信技术、SUB-6G通信技术以及未来其它通信技术等。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、智能家居、智能手环、智能手表、智能头盔、智能眼镜、车载天线系统中的设备(例如汽车鲨鱼鳍)等。电子设备还可以是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、无线路由或客户前置设备(Customer Premise Equipment,CPE)等,本申请实施例对此并不限定。
请参见图1~图2b,图1为本申请实施例中天线的立体结构示意图,图2a为本申请实施例中天线的俯视结构示意图,图2b为本申请实施例中天线的俯视结构局部放大示意图。
如图1所示,本申请提供的天线1包括馈电件18和多个辐射体,多个辐射体包括位于同一平面(例如,共面)且在第一方向W上并列间隔设置的第一辐射体11、第二辐射体12和第三辐射体13,第一辐射体11、第二辐射体12和第三辐射体13在第二方向H上均与地面对面相对间隔设置。
请参见图1并结合图2a理解,馈电件18的一端连接于第一辐射体11的馈电连接点A0,另一端连接于馈电点(图中未示出)。其中,馈电点可理解为射频源的一个信号输出端,例如可以是射频芯片的输出引脚,还可以是用于连接射频源的信号传输线的输出端,只要能够通过该馈电点电连接于射频源并接收射频信号,就不脱离本实施例的范围。
在第一方向W上,第二辐射体12和第三辐射体13位于第一辐射体11的两侧,且第二辐射体12与第一辐射体11之间形成第一间隙101,第三辐射体13与第一辐射体11之间形成第二间隙102。
第一辐射体11和第二辐射体12之间能够通过第一间隙101电耦合,进而传输能量,第一辐射体11和第三辐射体之间能够通过第二间隙102电耦合,进而传输能量。
天线还包括在第一方向W上间隔设置的第一接地件14、第二接地件15、第三接地件16和第四接地件17。第一接地件14的一端连接于第一辐射体11的第一接地点B1,另一端接地(例如PCB板20),第二接地件15的一端连接于第一辐射体11的第二接地点B2,另一端接地,且第一接地件14和第二接地件15在第三方向L上均与馈电件18间隔设置。
第三接地件16的一端连接于第二辐射体12的接地点B3,另一端接地,第四接地件17的一端连接于第三辐射体13的接地点B4,另一端接地。
其中,第一方向W、第二方向H以及第三方向L相互垂直,且第一方向W平行于第一辐射体11的宽度方向,第三方向L平行于第一辐射体11的长度方向。
其中,第一辐射体11通过馈电件18连接于馈电点A0并通过第一接地件14和第二接地件15接地的结构可理解为类似于平面倒F天线(或可称为PIFA天线,Plannar InvertedF-shapedAntenna)的结构。
一个实施方式中,馈电件18、第一接地件14、第二接地件15、第三接地件16以及第四接地件17均沿第二方向H延伸设置,其中,馈电件18可以是在支架21(该支架21可以是介质块)中通过金属过孔形成的金属柱或者中空金属柱。第一接地件14、第二接地件15、第三接地件16以及第四接地件17可以是在支架21中通过金属过孔形成的金属柱或者中空金属柱。
一个实施方式中,地可以是由PCB板20中的接地金属层形成的,第一接地件14、第二接地件15、第三接地件16、第四接地件17通过金属过孔连接于PCB板20中的接地金属层,其它实施方式中,地也可以是由电子设备中的金属板形成的。
第二方向H可以理解为平行于第一辐射体11厚度的方向,因此馈电件18、第一接地件14、第二接地件15、第三接地件16可理解为垂直于对应的辐射体设置的。
一个实施方式中,馈电件18的横截面、第一接地件14的横截面、第二接地件15的横截面、第三接地件16的横截面以及第四接地件17的横截面均为圆形。其中,馈电件18和各接地件的横截面尺寸不限。一种实施方式中,请参见图2a,第一接地件14的横截面半径R1可以是0.35mm,第四接地件17的横截面半径R2可以是0.25mm,馈电件18(中空的金属柱)的内壁半径Rf1可以是0.25mm,外壁半径Rf2可以是0.5mm,其它可替代的实施方式中,也可以是其它尺寸。
其它可替代的实施方式中,馈电件18和各接地件的横截面也可以均为矩形,或者部分为圆形,其余部分为矩形,还可以是其它形状,本申请对此不作限定。
第一接地件14、第二接地件15、第三接地件16以及第四接地件17在第三方向L上可以是错位设置的,也可以是对齐设置的。
一个实施方式中,第一接地件14、第二接地件15、第三接地件16以及第四接地件17中的至少部分在第三方向L上错位设置,一种举例中,第一接地件14和第二接地件16在第三方向L上对齐设置,第三接地件16和第四接地件17在第三方向L上对齐设置,第一接地件14和第三接地件16在第三方向L上错位设置。其它举例中,四个接地件在第三方向L上也可以均是错位设置的。
此外,本申请实施例的天线高度不限,天线高度h0可理解为距离地板最远的一个辐射体上表面与地之间的距离,一个实施方式中,天线的高度h0为:4mm≤h0≤6mm,例如天线高度h0可以是5mm。
天线在接入射频源后,能够在第一辐射体11、第二辐射体12以及第三辐射体13上激励起呈正余弦分布的电流,由于第一辐射体11、第二辐射体12和第三辐射体13均垂直于对应的辐射体设置,因而辐射体上变化的电流能够绕馈电件18、第一接地件14、第二接地件15、第三接地件16以及第四接地件17产生对应的磁场,进而产生辐射体间的电耦合和磁耦合的混合耦合。
可见,本申请实施例通过并列且间隔设置的第一辐射体11、第二辐射体12和第三辐射体13以及连接于对应辐射体的第一接地14、第二接地件15、第三接地件16、第四接地件17和馈电件18,构造了一种全新的天线结构,使得各辐射体间能够同时形成电耦合与磁耦合的混合耦合,产生三阶切比雪夫带通滤波响应,有助于在天线保证总耦合强度不变的条件下,通过第一间隙与第二间隙改变总耦合中电耦合和磁耦合的占比,进而为天线在工作频段外产生两个辐射零点(或可理解为天线效率非常低的点)从而在不改变自身辐射特性的条件下实现滤波功能,有助于提高电子设备中异频天线间的隔离度,为改善电子设备的抗干扰能力奠定了基础。
此外,本申请实施例的天线具有馈电结构简单,天线结构紧凑、小巧的特点,应用于电子设备中可有助于电子设备的小型化和轻薄化。
在一个实施方式中,第一间隙101能够使得第一辐射体11与第二辐射体12之间的电耦合强度在第一目标频点为第一目标强度,第二间隙102能够使得第一辐射体11和第三辐射体13之间的电耦合强度在第二目标频点为第二目标强度,以使得天线能够在第一目标频点和第二目标频点产生两个辐射零点;
天线的工作频段位于第一目标频点与第二目标频点之间。
需要说明的是,本申请实施例天线可以是单频天线,也可以是多频天线,例如双频天线,即天线的工作频段可以是一个,也可以是多个,本申请对此不作限定。
其中,第一目标频点可理解为通带上边沿的一个频点,或可理解为小于天线工作频段下限频点的一个频点,第二目标频点可理解为通带下边沿的一个频点,或可理解为大于天线工作频段上限频点的一个频点。(具体可参照后文中与图4相关的描述理解)。本申请实施方式中,第一目标强度和第二目标强度均可理解为非常低的电耦合强度,天线在该耦合强度下天线效率非常差,无法正常工作,第一目标强度和第二目标强度的具体数值可以是相同的,也可以是不同的。
由于本申请实施例的天线能够在接入射频源时在各辐射体上同时形成电耦合与磁耦合的混合耦合,因而,可以通过合理设置第一间隙101和第二间隙102的大小,调节第一辐射体11和第二辐射体12,以及第一辐射体11和第三辐射体13之间的电耦合强度,在天线当前工作频段上边沿的一个频点(即第一目标频点)形成一个电耦合强度为第一目标强度即电耦合强度非常低的点,在天线当前工作频段下边沿的一个频点(即第二目标频点)形成一个电耦合强度为第二目标强度即电耦合强度非常低的点,同时,通过馈电件18、第一接地件14、第二接地件15、第三接地件16以及第四接地件17产生对应的磁场而在辐射体间产生的电磁混合耦合,可以保证各辐射体(例如第一辐射体11、第二辐射体12和第三辐射体13)间的总耦合强度不变,进而保证天线的辐射特性不受影响。
可见,本申请实施例中,通过第一间隙101和第二间隙102能够使得天线在总耦合强度不变的条件下,在两个目标频点分别产生一个辐射零点(或可理解为天线效率非常低的点),当天线接收到的射频信号频率处于辐射零点所在的频点或处于天线工作频段之外的频点时,天线的效率非常低,无法正常工作,由于本申请实施例天线的工作频段位于两个目标频点之间,因而本申请实施例天线能够使得在天线在自身的工作频段内,天线的效率较高,而在自身的工作频段外,天线的效率较低,或可理解为,本申请实施例天线,能够接收到处于工作频段内的射频信号,且抑制处于工作频段外的射频信号。从而使天线效率呈现较高的边沿选择性,实现了滤波功能,有助于提高电子设备中异频天线间的隔离度,进而改善电子设备的抗干扰能力。
辐射体的形状不限,可以是三角形、方环形、圆环形、扇形等等,在一个实施方式中,如图1~图2b所示,第一辐射体11、第二辐射体12和第三辐射体13均呈条形。
请参见图2b,在一个实施方式中,第一辐射体11、第二辐射体12和第三辐射体13上均设有至少一个加宽部和/或至少一个缩窄部。在一个实施方式中,第一辐射体11的第一端和第二端靠近第二辐射体12的侧边上均设有加宽部(例如加宽部E1和加宽部E2)。
在一个实施方式中,第一辐射体11的第二端靠近第三辐射体13的侧边上设有缩窄部F1。在一个实施方式中,第一辐射体11中第一接地点B1和第二接地点B2所在的辐射体段的两个侧边上均设有加宽部(例如加宽部E3和加宽部E4)。在一个实施方式中,第二辐射体12中位于第二辐射体的接地点B3一侧且靠近馈电点A0的辐射体段靠近第一辐射体11的侧边上设有缩窄部F2。在一个实施方式中,第三辐射体13中位于第三辐射体的接地点B4一侧且靠近馈电点A0的辐射体段靠近第一辐射体11的侧边上设有缩窄部F3。
在一个实施方式中,请结合图1和图2a理解,第一辐射体11包括沿其长度方向(平行于第三方向L)依次相接的第一辐射体段111、主辐射体段110、第二辐射体段112、第三辐射体段113与第四辐射体段114。第一接地点B1和第二接地点B2设于第二辐射体段112,馈电连接点A0设于第三辐射体段113。
以平行于第一辐射体11横截面的平面为第一投影面C1,主辐射体段110在第一投影面C1上的投影位于第二辐射体段112在第一投影面C1上的投影内,第三辐射体段113在第一投影面C1上的投影覆盖主辐射体段110在第一投影面C1上的投影,且位于第二辐射体段112在第一投影面C1上的投影内;第一辐射体段111在第一投影面C1上的投影覆盖主辐射体段110在第一投影面C1上的投影,且位于第二辐射体段112在第一投影面C1上的投影内;第四辐射体段114在第一投影面C1上的投影中,部分投影位于主辐射体段110在第一投影面C1上的投影内,其余部分投影位于主辐射体段110在第一投影面C1上的投影外。一个实施方式中,主辐射体段110的中心线、第二辐射体段112的中心线以及第三辐射体段113的中心线重合,第一辐射体段111的中心线和第四辐射体段114的中心线均位于主辐射体段110的中心线与第二辐射体12之间。
其它可替代的实施方式中,主辐射体段110的中心线、第二辐射体段112的中心线以及第三辐射体段113的中心线也可以是不重合的,例如第二辐射体段112的中心线可以相对于主辐射体段110的中心线朝第二辐射体12的方向偏移,或者朝背离第二辐射体12的方向偏移,第一辐射体段111的中心线和第四辐射体段114的中心线也可以位于主辐射体段110的中心线与第三辐射体13之间,或者,也可以与主辐射体段110的中心线重合。具体可匹配于辐射体的长度、天线的工作频段进行设计调整,本申请对此不作限定,只要第一辐射体11的形状能够使得第一间隙101满足第一辐射体11和第二辐射体12、以及第一辐射体11和第三辐射体13的耦合强度要求,就不脱离本申请实施例的范围。
第二辐射体12包括沿其长度方向依次相接的主辐射体段121和次辐射体段122,第二辐射体12的接地点B3设于第二辐射体12的主辐射体段121;在一个实施方式中,第二辐射体的接地点B3设于第二辐射体12的主辐射体段121中靠近第二辐射体12的次辐射体段122的辐射体段;第三辐射体的接地点B4设于第三辐射体13的主辐射体段131中靠近第三辐射体13的次辐射体段132的辐射体段。
在一个实施方式中,第二辐射体12的次辐射体段122在第一投影面C1上的投影位于第二辐射体12的主辐射体段121在第一投影面C1上的投影内,且第二辐射体12的次辐射体段122的中心线位于第二辐射体12的主辐射体段121的中心线远离第一辐射体11的一侧。其它可替代的实施方式中,次辐射体段122的中心线也可以是位于主辐射体段121的中心线靠近第一辐射体11的一侧,还可以与主辐射体段121的中心线重合。具体可匹配于辐射体的长度、天线的工作频段进行设计调整,本申请对此不作限定,只要第二辐射体12的形状能够使得第一间隙101满足第一辐射体11和第二辐射体12的耦合强度要求,就不脱离本申请实施例的范围。
第三辐射体13包括沿其长度方向依次相接的主辐射体段131和次辐射体段132,第三辐射体的接地点B4设于第三辐射体13的主辐射体段131。
第三辐射体13的次辐射体段132在第一投影面C1上的投影位于第三辐射体13的主辐射体段131在第一投影面C1上的投影内,且第三辐射体13的次辐射体段132的中心线位于第三辐射体13的主辐射体段131的中心线远离第一辐射体11的一侧。其它可替代的实施方式中,次辐射体段132的中心线也可以是位于主辐射体段131的中心线靠近第一辐射体11的一侧,还可以与主辐射体段131的中心线重合。具体可匹配于辐射体的长度、天线的工作频段进行设计调整,本申请对此不作限定,只要第三辐射体13的形状能够使得第二间隙102满足第一辐射体11和第三辐射体13的耦合强度要求,就不脱离本申请实施例的范围。
在一个实施方式中,沿第三方向L,第二辐射体12的两端均位于第一辐射体11的两端之间,第三辐射体13的两端均位于第二辐射体12的两端之间。
本领域技术人员应该理解的是,本文所提及的辐射单元的一端,其中的“端”并不仅局限于辐射体的某一端面,其还可以是包含该端面的辐射体的部分区域,例如辐射体的端面以内5mm的区域,或2mm的区域。
在一个实施方式中,以平行于第一辐射体11纵截面的平面为第二投影面C2,第三辐射体13的主辐射体段131在第二投影面C2上的投影位于第二辐射体12的主辐射体段121在第二投影面C2上的投影内,第三辐射体13的次辐射体段132在第二投影面C2上的投影位于第二辐射体12的次辐射体段122在第二投影面C2上的投影内,第一辐射体11的第一辐射体段111在第二投影面C2上的投影位于第三辐射体13的主辐射体段131在第二投影面C2上的投影外,第四辐射体段114在第二投影面C2上的投影,部分位于第三辐射体13的次辐射体132在第二投影面C2上的投影内,其余部分位于第三辐射体13的次辐射体132在第二投影面C2上的投影外。
在一个实施方式中,第一辐射体11的主辐射体段110和第二辐射体段112在第二投影面C2上的投影位于第三辐射体13的主辐射体段131在第二投影面C2上的投影内。
本申请通过以上结构,能够形成如图1和图2a所示的不规则形的第一间隙101和第二间隙102,或可理解为:第一间隙101的宽度是不均匀的,第二间隙102的宽度也是不均匀的,间隙的宽度可理解为间隙沿第一方向W的尺寸,从而通过宽度不均匀的第一间隙101和第二间隙102调节对应的辐射体之间的电耦合强度,进而在天线的工作频段外产生两个辐射零点(或可理解为天线效率非常低的点)。本领域技术人员可以理解的是,本申请中,辐射体的数量不限,可以是三个也可以是三个以上,第一间隙101和第二间隙102可以不限于图1和图2a中的形状,进而第一辐射体11、第二辐射体12和第三辐射体13的形状以及位置关系不限于上述结构,只要是能够通过多个辐射体(例如第一辐射体11、第二辐射体12和第三辐射体13)、多个辐射体间的间隙(例如第一间隙101、第二间隙102)、以及垂直于辐射体设置于对应的辐射体的馈电件18、第一接地件14、第二接地件15、第三接地件16以及第四接地件17从而在天线的工作频段外产生对应的两个或两个以上辐射零点的,就不脱离本申请实施例的范围。
在一个实施方式中,多个辐射体中每个辐射体均能够产生至少两个谐振,且每个辐射体产生的至少两个谐振所对应的谐振频点分别位于天线的不同的工作频段。其中,对应的谐振频点可理解为:辐射体在该谐振频点能够产生相应的谐振。在一个实施方式中,多个辐射体中的每个辐射体的第一谐振频点均位于天线的第一工作频段。在一个实施方式中,多个辐射体中的每个辐射体的第二谐振频点均位于天线的第二工作频段。
例如,一个实施方式中,天线的多个辐射体中每个辐射体均能够产生两个谐振,或可理解为,该天线为双频天线。具体结构请参见图2a,在第三方向L上,第一辐射体11中位于馈电连接点A0一侧的辐射体段的电长度为:第一辐射体11的第一谐振频点对应的工作波长的1/4,位于馈电连接点A0另一侧的辐射体段的电长度为:第一辐射体的第二谐振频点对应的工作波长的1/4。
在第三方向L上,第二辐射体12中位于第二辐射体12的接地点B3一侧的辐射体段的电长度为:第二辐射体12的第一谐振频点对应的工作波长的1/4;位于第二辐射体12的接地点B3另一侧的辐射体段的电长度为:第二辐射体12的第二谐振频点对应的工作波长的1/4。
在第三方向L上,第三辐射体13位于第三辐射体13的接地点B4一侧的辐射体段的电长度为:第三辐射体13的第一谐振频点对应的工作波长的1/4;位于第三辐射体13的接地点B4另一侧的辐射体段的电长度为:第三辐射体13的第二谐振频点对应的工作波长的1/4。
应可理解,在本申请的实施例中,辐射体的物理长度可以为其电长度的(1±10%)倍,例如,第一辐射体11中位于馈电连接点A0一侧的辐射体段的物理长度可以是第一辐射体11的第一谐振频点对应的工作波长的1/4的(1±10%)倍。
第一辐射体11的第一谐振频点、第二辐射体12的第一谐振频点以及第三辐射体13的第一谐振频点均位于天线的第一工作频段。
第一辐射体11的第二谐振频点、第二辐射体12的第二谐振频点以及第三辐射体13的第二谐振频点均位于天线的第二工作频段。第二工作频段和第一工作频段为不同的工作频段,且频段不重叠。一个实施方式中,天线为双频WiFi天线,天线的第一工作频段为2.4GHz~2.52GHz,可适用于WiFi2.4GHz频段,天线的第二工作频段为5GHz~5.88GHz,可适用于WiFi5GHz频段。
此外,馈电连接点A0以及多个接地点的设置位置不限,一个实施方式中,馈电连接点A0位于第一辐射体11沿其长度方向的1/3位置处。
第一接地点B1和第二接地点B2也可以位于第一辐射体11沿其长度方向的1/3位置处(此时,馈电连接点A0不位于第一辐射体11沿其长度方向的1/3位置处,与第一接地点B1和第二接地点B2在第一辐射体11的长度方向上间隔设置)。
一个实施方式中,沿第三方向L,第一接地点B1、第二接地点B2、第二辐射体的接地点B3、第三辐射体的接地点B4均位于馈电连接点A0的同侧,例如,均位于馈电连接点A0靠近主辐射体段110的一侧,也可以位于馈电连接点A0远离主辐射体段110的一侧,其它举例中,第一接地点B1、第二接地点B2、第二辐射体的接地点B3、第三辐射体的接地点B4也可以是部分位于馈电连接点A0的一侧,其余部分位于馈电连接点A0的另一侧的。
一个实施方式中,请参考图2b,图2b为本申请实施例中天线的俯视结构局部放大示意图,沿第一方向W,第一接地点B1位于第二接地点B2和第二辐射体的接地点B3之间,第一接地点B1与第二接地点B2之间的间距d1、第一接地点B1与第二辐射体的接地点B3之间的间距d2、第二接地点B2与第三辐射体的接地点B4之间的间距d3均小于或等于10mm。
一个实施方式中,沿第一方向W,第一接地点B1与第二接地点B2之间的间距d1为:0.4mm≤d1≤4.4mm,例如1.4mm、1.5mm、2.5mm等等;第一接地点B1与第二辐射体的接地点B3之间的间距d2为:0.6mm≤d2≤4.6mm,例如1.6mm、1.7mm、2.7mm等等,第二接地点B2与第三辐射体的接地点B4之间的间距d3为:0.5mm≤d3≤4.5mm,例如1.5mm、1.6mm、2.5mm等等。其它可替代的实施方式中,也可以是其它数值。
一个实施方式中,沿第三方向L,第一接地点B1距离第二接地点B2的间距d4、第二辐射体的接地点B3距离第一接地点B1的间距d5、以及第三辐射体的接地点B4距离第二接地点B2的间距d6均小于或等于10mm。
一个实施方式中,沿第三方向L,第一接地点B1与第二接地点B2之间的间距d4为:0.4mm≤d4≤4.4mm,例如1.4mm、1.5mm、2.5mm等等;第一接地点B1与第二辐射体的接地点B3之间的间距d5为:0.6mm≤d5≤4.6mm,例如1.6mm、1.7mm、2.7mm等等,第二接地点B2与第三辐射体的接地点B4之间的间距d6为:0.5mm≤d6≤4.5mm,例如1.5mm、1.6mm、2.5mm等等。其它可替代的实施方式中,也可以是其它数值。
本申请实施例提供一种能够满足特定工作频段使用需求的天线参数选型参考值,具体请见下表1所示(请结合图2a和图2b予以理解):
表1
需要说明的是,以上仅是一种双频WiFi天线的参数选型示例,当本申请实施例的天线用作其它天线或适用于其它工作频段时,可根据天线的实际应用场景进行参数选型调整,本申请对此不作限定。
在本实施方式中,第一辐射体11中位于馈电连接点A0一侧且长度较长的辐射体段(即图2a中所示第一辐射体11中位于馈电连接点A0左侧的辐射体段)、第二辐射体12中位于接地点B3一侧且长度较长的辐射体段(即图2a中所示第二辐射体12位于馈电连接点A0左侧的辐射体段)以及第三辐射体13中位于接地点B4一侧且长度较长的辐射体段(即图2a中所示第三辐射体13位于馈电连接点A0左侧的辐射体段)同时工作于天线的第一工作频段2.4GHz~2.52GHz,因而,上述结构可理解为三个辐射体的低频部分。
第一辐射体11中位于馈电连接点A0另一侧且长度较短的辐射体段(即图2a中所示第一辐射体11中位于馈电连接点A0右侧的辐射体段)、第二辐射体12中位于接地点B3另一侧且长度较短的辐射体段(即图2a中所示第二辐射体12位于馈电连接点A0右侧的辐射体段)以及第三辐射体13中位于接地点B4另一侧且长度较短的辐射体段(即图2a中所示第三辐射体13位于馈电连接点A0右侧的辐射体段)同时工作于天线的第二工作频段5GHz~5.88GHz,因而,上述结构可理解为三个辐射体的高频部分。
请参见图3,图3为本申请实施例中天线在电子设备中的立体结构示意图。
如图3所示,本申请实施例还提供了一种电子设备2,包括上述任一实施方式涉及的天线1,电子设备还包括外壳23,设于外壳23内的支架21和鲨鱼鳍地板22,天线通过支架21支撑并固定于电子设备2内,鲨鱼鳍地板22作为地,其可以是PCB板形成的,也可以是接地的金属板形成的。
一个实施方式中,支架21固定于鲨鱼鳍地板22,该支架21可以是介质板形成的,作为天线1的支撑结构,其介电常数和尺寸会影响天线的性能,介质板可例如是基于低温共烧陶瓷(LTCC,“Low Temperature Co-fired Ceramic”)工艺的基板(比如,该基板的材料可以采用Ferro公司提供的FerroA6m材料,材料的介电常数为5.9,每层介质厚度为0.094mm),一个实施方式中,支架21也可以是采用其它工艺所形成的基板,比如,通过PCB工艺、HDI(HighDensity Interconnector,高密度互连技术,例如微盲埋孔技术)工艺等形成的基板。
一种实施方式中,本申请实施例的天线1可以作为电子设备2的WiFi天线,应理解,WiFi天线是用于发射、接收无线信号从而使电子设备连接至无线局域网(WLAN,WirelessLocalArea Network)的天线。一个实施方式中,天线1位于电子设备2中地的边缘处,进而靠近电子设备外壳23的边缘,如图3所示,天线可以位于鲨鱼鳍地板22的头部位置,其它实施方式中,天线1也可以设于鲨鱼鳍地板22的其它位置且位于电子设备的其它位置。
一个实施方式中,请结合图1理解,天线1的第一辐射体11、第二辐射体12和第三辐射体13可以由电子设备2内的导电件形成,例如可以是PCB板形成的,也可以是柔性电路板(Flexible Printed Circuit,简称FPC)形成的,也可以是采用LDS(Laser DirectStructuring,激光直接成型)技术形成,还可以是其它金属结构件形成的,例如贴设于支架表面的条形贴片结构。第一接地件14、第二接地件15、第三接地件16以及第四接地件17、馈电件18可以由电子设备2内的导电件形成,例如在支架21中通过金属过孔形成的金属柱或者中空金属柱,还可以是其它金属结构件,例如相对于支架21独立设置的金属导电柱等。
采用HFSS仿真软件对本实施例中所提供的天线进行仿真分析并获得了如图4所示的效果曲线图,其中,获取图4所示的曲线图的仿真数据如上表1所示。
请参见图4,图4为对本申请实施例的天线进行仿真效果测试时获得的S11参数曲线图和天线效率曲线图。
在图4中,横坐标表示频率,单位为GHz,左侧的纵坐标表示S11幅度值,单位为dB,右侧的纵坐标表示天线效率(即系统效率),单位为dB。其中,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,具体的,S11值越小,表征天线回波损耗越小,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。
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。
系统效率是考虑天线端口匹配后的实际效率,即天线的系统效率为天线的实际效率(即效率)。本领域技术人员可以理解,效率一般是用百分比来表示,其与dB之间存在相应的换算关系,效率越接近0dB,表征该天线的效率越优。
从图4中可以看出,天线的两个工作频段分别为第一工作频段2.4GHz~2.52GHz和第二工作频段5GHz~5.88GHz,天线在两个工作频段内的S11值均小于-10dB。
当天线处于第一工作频段时,天线的三个辐射体的低频部分(请参照前文理解)分别工作在2.4GHz、2.46GHz和2.5GHz,同时,天线在当前工作频段上边沿的一个频点,即第一目标频点G1=2.32GHz产生了一个辐射零点(天线效率小于-20dB),在第一工作频段下边沿的一个频点,即第二目标频点G2=2.58GHz产生了一个辐射零点(天线效率小于-20dB),并且,在天线的第一工作频段内,效率曲线平缓且效率较高,在天线的第一工作频段外,效率曲线呈边缘陡峭状,天线效率剧烈下降,带外抑制效率大于-20dB,实现了滤波功能。
当天线处于第二工作频段时,天线的三个辐射体的高频部分(请参照前文理解)分别工作在5.05GHz、5.35GHz和5.8GHz,同时,天线在当前工作频段上边沿的一个频点,即第一目标频点G3=4.9GHz产生了一个辐射零点(天线效率小于-10dB),在当前工作频段下边沿的一个频点,即第二目标频点G4=6.05GHz产生了一个辐射零点(天线效率小于-7dB),并且,在天线的第二作频段内,效率曲线平缓且效率较高,在天线的第二工作频段外,效率曲线呈边缘陡峭状,天线效率剧烈下降,带外抑制效果大于-7dB,实现了滤波功能。
请参见图5a~图6c,图5a~图5c为对本申请实施例的天线在处于第一工作频段时进行仿真效果测试时获得的天线电流分布图;图6a~图6c为对本申请实施例的天线在处于第二工作频段时进行仿真效果测试时获得的天线电流分布图。
其中,箭头表示天线的辐射体上的电流方向,从图5a~图5c中可以看出,天线处于第一工作频段2.4GHz~2.52GHz时,三个辐射体的低频部分同时工作,从图6a~图6c可以看出,天线处于第二工作频段5GHz~5.88GHz时,三个辐射体的高频部分同时工作。
请参见图7,图7为一种参考设计中单极子天线的结构示意图。
采用仿真软件对本实施例的天线、一种参考设计中单极子天线进行仿真效果分析并获得了如图8、图9所示的效果曲线图。图8为分别对单极子天线、本申请实施例的天线进行仿真效果测试时获得的S11参数对比的效果曲线图;图9为分别对单极子天线、本申请实施例的天线进行仿真效果测试时获得的天线效率对比的效果曲线图。
其中,获取图8、图9所示的曲线图的本申请实施例天线的仿真数据如上表1所示,单极子天线的仿真数据如下表2所示;
表2
从图8和图9中可以看出,相较于单极子天线,本申请实施例的天线能够在天线第一工作频段外的上边沿和下边沿,以及天线第二工作频段外的上边沿和下边沿分别形成一个辐射零点(或可理解为天线效率非常低的点),本申请实施例的天线能够在天线的两个工作频段均表现出较好的边沿选择性。
请参见图10和图11,图10为电子设备中单极子天线与主天线布置于鲨鱼鳍地板上的立体结构示意图;图11为电子设备中本申请实施例的天线与主天线布置于鲨鱼鳍地板上的立体结构示意图。
其中,主天线可理解为电子设备中用来接收和发射无线电磁波的天线。
本实施方式中,本申请实施例的天线作为电子设备中的WiFi天线,且位于电子设备中鲨鱼鳍底板22的头部,并且,鲨鱼鳍地板22地,主天线24位于鲨鱼鳍地板22的尾部。
图10所示的电子设备的结构与本申请实施例的结构基本相同,不同之处在于,图10所示的电子设备采用单极子天线作为WiFi天线。
采用仿真软件对图10所示的电子设备和图11的电子设备进行仿真效果分析,并获得了如图12所示的效果曲线图,图12为分别对采用单极子天线的电子设备和采用本申请实施例天线的电子设备进行仿真效果测试获得的电子设备中各天线的S11参数对比效果曲线图以及各天线间的隔离度对比效果曲线图;其中,获取图12所示的曲线图的本申请实施例天线的仿真数据如上表1所示,单极子天线的仿真数据如上表2所示。
从图12可以看出,在WiFi频段,例如5GHz~5.88GHz频段,本申请实施例天线的S11参数小于-6dB,且与主天线的隔离度较高,而在该频段外,本申请实施例与主天线的隔离度呈陡降趋势。并且,本申请实施例相较于单极子天线,能够在不影响正常工作的情况下,大大提升与主天线的隔离度。
请参见图13~图15,图13为本申请实施例天线的立体结构示意图,其中,第一辐射体、第二辐射体和第三辐射体位于至少两个平面,图14为本申请实施例天线的侧视结构示意图,图15为本申请实施例天线的俯视结构示意图,其中,第一辐射体、第二辐射体和第三辐射体位于至少两个平面。
如图13所示,天线1A包括第一辐射体11A、第二辐射体12A和第三辐射体13A、第一接地件15A和第二接地件16A。
第一辐射体11A包括依次相接的主辐射体段111A和次辐射体段112A。第二辐射体12A包括依次相接的主辐射体段121A和次辐射体段122A。第三辐射体13A包括依次相接的主辐射体段131A和次辐射体段132A。
第一辐射体11A的主辐射体段111A和第二辐射体12A的主辐射体段121A位于同一平面且沿第一方向W间隔设置,并形成第一间隙101A。
第一辐射体11A的主辐射体段111A的第一端连接于次辐射体段112A的第一端,主辐射体段111A的第二端连接于第一接地件15A的第一端,第一接地件15A的第二端接地。
第二辐射体12A的主辐射体段121A的第一端连接于次辐射体段122A的第一端,主辐射体段121A的第二端连接于第二接地件16A的第一端,第二接地件16A的第二端接地。
一个实施方式中,第一接地件15A和第二接地件16A均沿第二方向H延伸,第一接地件15A的第二端、第二接地件16A的第二端均通过金属过孔短路接地。一个实施方式中,第一接地件15A的横截面和第二接地件16A横截面均为圆形,其它可替代的实施方式中,也可以是矩形或者其它形状。
此外,各辐射体的形状不限,可以是三角形、方环形、圆环形、扇形等等。
第三辐射体13A的主辐射体段131A的第一端连接于次辐射体段132A的第一端,次辐射体段132A的第二端接地。且次辐射体段112A、次辐射体段122A、次辐射体段132A均沿第二方向H延伸。
第三辐射体13A的主辐射体段131A在第二方向H上与第一辐射体11A以及第二辐射体12A相对间隔设置,并形成第二间隙102A。
在第二方向H上,第一辐射体11A的次辐射体段112A的第二端和第二辐射体12A的次辐射体段122A的第二端均通过第二间隙102A与第三辐射体13A的主辐射体段131A的第二端耦合。其中,第一辐射体11A的次辐射体段112A的第二端主要通过与第三辐射体13A的主辐射体段131A的第二端之间的间隙,耦合于第三辐射体13A的主辐射体段131A的第二端,第二辐射体12A的次辐射体段122A的第二端主要通过与第三辐射体13A的主辐射体段131A的第二端之间的间隙,耦合于第三辐射体13A的主辐射体段131A的第二端。本实施方式中,第三辐射体13A作为天线1A的主要辐射体,或可理解为辐射强度最强的辐射体。一个实施方式中,主辐射体段111A和主辐射体段121A均呈L形。
天线1A还包括馈电件18A,馈电件18A与第一辐射体11A的主辐射体段111A位于同一平面且沿第一方向W间隔设置,并形成第三间隙103A。馈电件18A用于连接于射频源RF,并使得第一辐射体11A通过第三间隙103A耦合接收馈电信号。
一个实施方式中,馈电件18A包括依次相接的第一枝节181A和第二枝节182A,第一枝节181A连接于射频源RF。一个实施方式中,第一枝节181A呈条形,第二枝节182A呈L形。一个实施方式中,馈电件18A可以采用非谐振枝节(None Resonating Node,NRN)结构。
其中,射频源RF可以是射频芯片,还可以是能够发射射频信号的其它射频装置。
以平行于第一方向W和第三方向L的平面为投影面,第一辐射体11A、第二辐射体12A以及馈电件18A在投影面上的投影均位于第三辐射体13A在投影面上的投影内。
如图15所示,以平行于第一辐射体11A纵截面的平面为投影面,第一辐射体11A在投影面上的投影、馈电件18A在投影面上的投影均位于第二辐射体12A在投影面上的投影内。馈电件18A在投影面上的投影,部分位于第一辐射体11A在投影面上的投影内,其余部分位于第一辐射体11A在投影面上的投影外。
一个实施方式中,第一辐射体11A的主辐射体段111A的第一端和第二辐射体12A的主辐射体段121A的第一端在第三方向L上对齐设置。
一个实施方式中,第一辐射体11A的至少部分辐射体段、第二辐射体12A的至少部分辐射体段、和第三辐射体13A的至少部分辐射体段设于电子设备的支架21A上。
一个实施方式中,电子设备中的PCB板20A包括介质基板201A和位于介质基板201A下表面的接地金属层202A,其中,接地金属层202A作为本申请实施例的地。
一个实施方式中,支架21A呈U形,支架21A包括支架主体211A和连接于支架主体211A两端的连接部212A、连接部213A。第一辐射体11A的次辐射体段112A和第二辐射体12A的次辐射体段122A均刻蚀于连接部212A远离支架主体211A的侧表面,第一辐射体11A的主辐射体段111A和第二辐射体12A的主辐射体段121A均刻蚀于PCB板20A的介质基板201A的上表面。馈电件18A也刻蚀于PCB板20A的介质基板201A的上表面。需要说明的是,支架21A可以为介质块。
第三辐射体13A的主辐射体段131A刻蚀于支架主体211A远离PCB板20A的上表面,第三辐射体13A的次辐射体段132A刻蚀于连接部213A远离支架主体211A的侧表面。其它可替代的实施方式中,各辐射体也可以通过其它加工工艺设于支架21A的其它表面,本申请对此不作限定。支架21A的形状也可以是其它形状,例如拱形等等。
此外,本申请实施例的天线高度不限,天线高度可理解为距离地板最远的一个辐射体(例如第三辐射体13A)上表面与地之间的距离,一个实施方式中,天线的高度为:4mm≤天线的高度≤6mm,例如天线高度可以是5mm。
本申请实施天线的结构紧凑、小巧,一种举例的天线尺寸为21mm*6mm*5.4mm,当然,当本申请实施例的天线应用于不同电子设备中,适用于不同工作频段时,天线的尺寸也可以是其它尺寸。
本申请实施例通过间隔设置的第一辐射体11A、第二辐射体12A和第三辐射体13A、馈电件18A、以及连接于对应辐射体的第一接地15A、第二接地件16A,构造了一种全新的天线结构,使得各辐射体间能够同时形成电耦合与磁耦合的混合耦合,产生三阶切比雪夫带通滤波响应,其中,第三辐射体13A可看作是三阶切比雪夫滤波器的最后一阶谐振器,从而构造了一种具有滤波功能的天线,该天线能够在不改变自身辐射特性的条件下,在天线在工作频段外产生两个辐射零点(或可理解为天线效率非常低的点),使本申请实施例的天线能够接收到处于工作频段内的射频信号,且抑制处于工作频段外的射频信号,实现了带外滤波功能,有助于提高电子设备中异频天线间的隔离度,进而改善电子设备的抗干扰能力。
此外,本申请实施例的天线具有馈电结构简单,天线结构紧凑、小巧的特点,应用于电子设备中可有助于电子设备的小型化和轻薄化。
一个实施方式中,本申请实施例的天线可作为电子设备中的WiFi天线,下面提供一种能够满足特定工作频段使用需求的天线参数选型参考值,具体请见下表3所示(请结合图13~图15予以理解):
表3
需要说明的是,以上仅是一种2.4GHzWiFi天线的参数选型示例,当本申请实施例的天线用作其它天线或适用于其它工作频段时,可根据天线的实际应用场景进行参数选型调整,本申请对此不作限定。
本申请还提供了一种电子设备,包括上述任一实施方式涉及的天线1A。
一个实施方式中,请结合图13理解,一个实施方式中,请结合图1理解,天线1A的馈电件18A、第一辐射体11A、第二辐射体12A和第三辐射体13A可以由电子设备内的导电件形成,例如可以是PCB板形成的,也可以是柔性电路板(Flexible Printed Circuit,简称FPC)形成的,也可以是采用LDS(Laser Direct Structuring,激光直接成型)技术形成,还可以是其它金属结构件形成的,例如贴设于支架表面的条形贴片结构。第一接地件15A、第二接地件16A、可以由电子设备内的导电件形成,例如在PCB板20A的介质基板201A中通过金属过孔形成的金属柱或者中空金属柱,还可以是其它金属结构件,例如独立设置的金属导电柱等。
采用HFSS仿真软件对本实施例中所提供的天线进行仿真分析并获得了如图16所示的效果曲线图,其中,获取图16所示的曲线图的仿真数据如上表3所示。
从图16中可以看出,天线的工作频段为2.35GHz~2.6GHz,天线在工作频段内的S11值均小于-10dB。
天线的三个辐射体产生的三个谐振频率分别为2.36GHz、2.46GHz和2.56GHz,同时,天线在工作频段的上边沿的一个频点,即第一目标频点G5=2.28GHz产生了一个辐射零点(天线效率小于-20dB),在第一工作频段的下边沿的一个频点,即第二目标频点G6=2.66GHz产生了一个辐射零点(天线效率小于-20dB),天线在工作频段内,效率曲线平缓且效率较高,在天线的工作频段外,效率曲线呈边缘陡峭状,天线效率剧烈下降,带外抑制效果大于-17.5dB,实现了滤波功能。
请参见图17a~图17c,图17a~图17c为对本申请实施例天线进行仿真效果分析获得的天线电流分布图。从图17a~图17c可以看出,第一辐射体11A、第二辐射体12A、第三辐射体13A分别工作在2.36GHz、2.46GHz和2.56GHz,谐振频点的电流主要集中在馈电件18A、第一辐射体11A和第二辐射体12A上,第三辐射体13A上的电流强度较弱。
请参见图18a~图18c,图18a~图18c分别为第一种参考设计的天线、第二种参考设计的天线以及第三种参考设计的天线的结构原理示意图。
采用仿真软件对图18a~图18c所示的三种参考设计的天线、本申请实施例天线分别进行仿真效果测试并获得了如图19所示的仿真效果曲线图。图19为分别对本申请实施例的天线以及三种参考设计的天线进行仿真效果测试获得的天线效率对比效果曲线图;
从图19中可以看出,第一种参考设计的天线和第二种参考设计的天线仅能够在天线工作频段的上边沿形成一个辐射零点,第三种参考设计的天线仅能够在天线工作频段的下边沿形成一个辐射零点,而本申请实施例的天线能够在天线工作频段的上边沿和下边沿分别产生一个辐射零点,因而能够实现滤波功能。
采用仿真软件对本实施例的天线、一种参考设计中单极子天线进行仿真效果分析并获得了如图20、图21所示的效果曲线图,图20为分别对本申请实施例天线、单极子天线进行仿真效果测试获得的S11参数对比的效果曲线图;图21为分别对本申请实施例天线、单极子天线进行仿真效果测试获得的天线效率对比的效果曲线图;其中,本申请实施例天线的仿真参数请参见前文表3,单极子天线的结构请参考图7以及前文表2理解。
从图20、图21中可以看出,相较于单极子天线,本申请实施例的天线能够在天线工作频段外的上边沿和下边分别形成一个辐射零点(或可理解为天线效率非常低的点),因此表现出较好的边沿选择性。
一个实施方式中,本申请实施例的天线还可适用于双频WiFi天线的应用场景中,请参见图22,图22为采用本申请实施例天线在电子设备中实现双频WiFi功能的立体结构示意图;将两个本申请实施例的天线1A并列间隔布置于电子设备的PCB板20A上,一个实施方式中,两个天线中,一个天线的工作频段适用于WiFi2.4GHz频段,另一个天线的工作频段适用于WiFi5GHz频段,从而满足电子设备不同的功能需求。
采用仿真软件对本实施例的天线应用于双频WiFi天线时、单极子天线应用于双频WiFi天线时分别进行仿真效果分析并获得了如图23、图24所示的效果曲线图,图23为分别对采用单极子天线实现双频WiFi功能的电子设备和采用本申请实施例天线实现双频WiFi功能的电子设备进行仿真效果测试获得的S11参数对比效果曲线图;图24为分别对采用单极子天线实现双频WiFi功能的电子设备和采用本申请实施例天线实现双频WiFi功能的电子设备进行仿真效果测试获得的天线效率对比效果曲线图。
从图23和图24中可以看出,本申请实施例天线均能够在工作频段的上边沿和下边沿分别产生两个辐射零点,从而使天线在两个工作频段均实现了滤波功能。
请参见图25,图25为电子设备中本申请实施例的天线与主天线布置于鲨鱼鳍地板上的立体结构示意图。
本实施方式中,本申请实施例的天线作为电子设备中的WiFi天线,且天线的数量为两个,两个天线并列间隔设于电子设备中鲨鱼鳍底板22A的头部,并且,鲨鱼鳍地板22A作为地,主天线24A位于鲨鱼鳍地板22A的尾部。
采用仿真软件对图10所示的电子设备和图25所示的电子设备进行仿真效果分析,并获得了如图26所示的效果曲线图,图26为分别对采用单极子天线作为双频WiFi天线的电子设备和采用本申请实施例天线作为双频WiFi天线的电子设备进行仿真效果测试获得的电子设备中各天线的S11参数、天线效率对比效果曲线图。
其中,获取图26所示的效果曲线图的单极子天线的仿真数据如上表2所示,获取图26所示的曲线图的本申请实施例应用于WiFi2.4GHz频段的天线的仿真数据如上表3所示,应用于WiFi5GHz频段的天线的仿真数据如下表4所示(请结合图13~图15予以理解)。
表4
从图26中可以看出,在WiFi频段,例如WiFi5GHz频段,本申请实施例天线的S11参数小于-6dB,且与主天线的隔离度较高,而在该工作频段外,本申请实施例与主天线的隔离度呈陡降趋势,由此可知,本申请实施例相较于单极子天线,能够在不影响正常工作的情况下,大大提升与主天线的隔离度。
请参见图27a~图27d,图27a、图27b分别为一种参考设计中电子设备的WiFi天线和通讯天线的正面布局结构示意图和背面布局结构示意图,其中,WiFi天线采用环形天线(或可称为Loop天线);图27c、图27d分别为本申请实施例中电子设备的WiFi天线和通讯天线的正面布局结构示意图和背面布局结构示意图,其中,WiFi天线采用本申请实施例的天线。
其中,如图27c所示,电子设备的通讯天线(或可称为Long Term Evolution,LTE天线)位于PCB板20A的第一区域S1和第二区域S2,通讯天线采用印制耦合天线;本申请实施例天线作为WiFi天线设于电子设备的PCB板20A上,PCB板20A作为本实施例的地。该电子设备包括两个WiFi天线,分别位于PCB板20A的第三区域S3和第四区域S4,此外,如图27d所示,本申请实施例的天线的背面具有PCB板形成的金属地。
图27a所示的电子设备与图27c所示的电子设备结构、各天线的布局空间尺寸基本相同,其不同之处在于,图27a的WiFi天线采用环形天线(或可称为Loop天线),此外,如图27b所示,环形天线的背面为纯净空。
采用仿真软件对WiFi天线采用环形天线的电子设备(如图27a和图27b所示)以及WiFi天线采用本申请实施例的天线的电子设备(如图27c和图27d所示)进行仿真效果分析,获得了如图14所示的效果曲线图。
请参见图28,图28为分别对采用环形天线作为WiFi天线的电子设备和采用本申请实施例作为WiFi天线的电子设备进行仿真效果测试获得的电子设备中WiFi天线和通讯天线间隔离度的对比效果曲线图。
在图28中,虚线表示位于电子设备中不同区域的环形天线与位于电子设备中不同区域的通讯天线的隔离度,例如,S3,1表示位于第三区域S3的环形天线与位于第一区域S1的通讯天线之间的隔离度,S3,2表示位于第三区域S3的环形天线与位于第二区域S2的通讯天线之间的隔离度,S4,1、S4,2同S3,1、S3,2相类似,在此不作赘述。实线表示位于电子设备总不同区域的本申请实施例天线与位于电子设备中不同区域的通讯天线的隔离度,例如,S3,1表示位于第三区域S3的本申请实施例天线与位于第一区域S1的通讯天线之间的隔离度,S3,2表示位于第三区域S3的本申请实施例天线与位于第二区域S2的通讯天线之间的隔离度,S4,1、S4,2同S3,1、S3,2相类似,在此不作赘述。
从图28中可以看出,相较于环形天线,本申请实施例的天线与通讯天线之间的隔离度有明显提升,例如,位于第三区域S3的本申请实施例天线与位于第一区域S1的通讯天线之间的隔离度在工作频段外2.3GHz处提升约15dB,在2.4GHz处提升约8dB。位于第四区域S4的本申请实施例天线与位于第二区域S2的通讯天线之间的隔离度在工作频段外2.3GHz处提升约15dB,在2.4GHz处提升约3dB。
此外,需要说明的是,图28中仅示出了WiFi2.4GHz频段的效果曲线,WiFi5GHz频段的效果曲线与WiFi2.4GHz频段的效果曲线相类似。
请参见图29,图29为分别对采用不同类型天线作为WiFi天线的电子设备进行仿真效果分析获得电子设备中WiFi天线和通讯天线间隔离度的对比效果曲线图。
其中,不同类型的天线除前文提及的环形天线、本申请实施例天线外,还包括缝隙天线(或可称为Slot天线)、第一平面倒F天线(PIFA-Feed far)、第二平面倒F天线(PIFA-Feed near),其中第一平面倒F天线可理解为辐射体上的馈电连接点距离LTE通讯天线较远的平面倒F天线,第二平面倒F天线可理解为辐射体上的馈电连接点距离LTE通讯天线较近的平面倒F天线。图29中,箭头示出的“PIFA-Feed far天线S4,2”曲线,表示位于电子设备第四区域S4的PIFA-Feed far天线与位于电子设备第二区域S2的通讯天线之前的隔离度,箭头示出的“Slot天线S3,1”曲线,表示位于电子设备第三区域S3的Slot天线与位于电子设备第一区域S1的通讯天线之间的隔离度,其它曲线的理解与上述举例相类似,在此不作赘述。
从图29中可以看出,相较于其它不同类型的天线,本申请实施例天线与通讯天线之间的隔离度有明显提升。
可见,采用本申请实施例天线作为WiFi天线能够使得WiFi天线和通讯天线之间隔离度有较大提升,特别是远离边沿频点(或可理解为前文提及的目标频点)的频段,异频天线之间的隔离度最高有约15dB的提升,有助于解决WiFi天线和通讯天线的共存问题。特别是针对于B40频段(2300MHz~2400MHz)和WiFi/BT频段(2400MHz~2483.5MHz)之间没有任何保护带的应用场景,或者B7/B40(2500MHz~2570MHz)和WiFi/BT频段(2400MHz~2483.5MHz)之间仅有16M的保护带的应用场景下,能够有效解决WiFi天线和通讯天线之间隔离度较差的问题,改善电子设备中WiFi系统和LTE系统(或可理解为通讯系统)的抗干扰能力,进而改善电子设备的抗干扰能力。
显然,本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样,倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内,则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (18)
1.一种天线,其特征在于,包括:
多个辐射体,所述多个辐射体包括位于同一平面且在第一方向上并列间隔设置的第一辐射体、第二辐射体和第三辐射体,其中,所述第二辐射体和所述第三辐射体分别位于所述第一辐射体的两侧,所述第二辐射体与所述第一辐射体之间形成第一间隙,所述第三辐射体与所述第一辐射体之间形成第二间隙;所述第一辐射体、所述第二辐射体和所述第三辐射体在第二方向上均与地间隔且相对设置;
馈电件,所述馈电件的一端连接于所述第一辐射体的馈电连接点,另一端连接于馈电点;
在所述第一方向上间隔设置的第一接地件、第二接地件、第三接地件和第四接地件;所述第一接地件的一端连接于所述第一辐射体的第一接地点,另一端接地,所述第二接地件的一端连接于所述第一辐射体的第二接地点,另一端接地,且所述第一接地件和所述第二接地件在第三方向上均与所述馈电件间隔设置;所述第三接地件的一端连接于所述第二辐射体的接地点,另一端接地,所述第四接地件的一端连接于所述第三辐射体的接地点,另一端接地;
其中,所述第一方向、所述第二方向以及所述第三方向相互垂直,且所述第一方向平行于所述第一辐射体的宽度方向,所述第三方向平行于所述第一辐射体的长度方向。
2.如权利要求1所述的天线,其特征在于,所述第一间隙能够使得所述第一辐射体与所述第二辐射体之间的电耦合强度在第一目标频点为第一目标强度,所述第二间隙能够使得所述第一辐射体和所述第三辐射体之间的电耦合强度在第二目标频点为第二目标强度;
所述天线的工作频段位于所述第一目标频点与所述第二目标频点之间。
3.如权利要求2所述的天线,其特征在于,所述天线在所述第一目标频点和所述第二目标频点具有辐射零点。
4.如权利要求1~3任一项所述的天线,其特征在于,所述第一辐射体、所述第二辐射体和所述第三辐射体均呈条形。
5.如权利要求1~4任一项所述的天线,其特征在于,沿所述第三方向,所述第二辐射体的两端均位于所述第一辐射体的两端之间,所述第三辐射体的两端均位于所述第二辐射体的两端之间。
6.如权利要求1~5任一项所述的天线,其特征在于,所述多个辐射体中每个辐射体均能够产生至少两个谐振,且每个辐射体产生的所述至少两个谐振所对应的谐振频点分别位于所述天线的不同的工作频段。
7.如权利要求6所述的天线,其特征在于,所述多个辐射体中每个辐射体的第一谐振频点均位于所述天线的第一工作频段。
8.如权利要求7所述的天线,其特征在于,所述多个辐射体中每个辐射体的第二谐振频点均位于所述天线的第二工作频段。
9.如权利要求8所述的天线,其特征在于,在所述第三方向上,所述第一辐射体中位于所述馈电连接点两侧的辐射体段分别用于产生所述第一辐射体的第一谐振频点和第二谐振频点;
在所述第三方向上,所述第二辐射体中位于所述第二辐射体的接地点两侧的辐射体段分别用于产生所述第二辐射体的第一谐振频点和第二谐振频点;
在所述第三方向上,所述第三辐射体中位于所述第三辐射体的接地点两侧的辐射体段分别用于产生所述第三辐射体的第一谐振频点和第二谐振频点;
所述第一辐射体的第一谐振频点、所述第二辐射体的第一谐振频点以及所述第三辐射体的第一谐振频点均位于所述天线的第一工作频段;
所述第一辐射体的第二谐振频点、所述第二辐射体的第二谐振频点以及所述第三辐射体的第二谐振频点均位于所述天线的第二工作频段。
10.如权利要求9所述的天线,其特征在于,在所述第三方向上,所述第一辐射体中位于所述馈电连接点一侧的辐射体段的电长度为:所述第一辐射体的第一谐振频点对应的工作波长的1/4,位于所述馈电连接点另一侧的辐射体段的电长度为:所述第一辐射体的第二谐振频点对应的工作波长的1/4;
在所述第三方向上,所述第二辐射体中位于所述第二辐射体的接地点一侧的辐射体段的电长度为:所述第二辐射体的第一谐振频点对应的工作波长的1/4;位于所述第二辐射体的接地点另一侧的辐射体段的电长度为:所述第二辐射体的第二谐振频点对应的工作波长的1/4;
在所述第三方向上,所述第三辐射体中位于所述第三辐射体的接地点一侧的辐射体段的电长度为:所述第三辐射体的第一谐振频点对应的工作波长的1/4;位于所述第三辐射体的接地点另一侧的辐射体段的电长度为:所述第三辐射体的第二谐振频点对应的工作波长的1/4。
11.如权利要求1~10任一项所述的天线,其特征在于,沿所述第一方向,所述第一接地点位于所述第二接地点和所述第二辐射体的接地点之间,所述第一接地点与所述第二接地点之间的间距、所述第一接地点与所述第二辐射体的接地点之间的间距、所述第二接地点与所述第三辐射体的接地点之间的间距均小于或等于10mm。
12.如权利要求1~11任一项所述的天线,其特征在于,沿所述第一方向,所述第一接地点与所述第二接地点之间的间距d1为:0.4mm≤d1≤4.4mm,所述第一接地点与所述第二辐射体的接地点之间的间距d2为:0.6mm≤d2≤4.6mm,所述第二接地点与所述第三辐射体的接地点之间的间距d3为:0.5mm≤d3≤4.5mm。
13.如权利要求1~12任一项所述的天线,其特征在于,沿所述第三方向,所述第一接地点距离所述第二接地点的间距、所述第二辐射体的接地点距离所述第一接地点的间距,以及所述第三辐射体的接地点距离所述第二接地点的间距均小于或等于10mm。
14.如权利要求1~13任一项所述的天线,其特征在于,所述第一接地件、所述第二接地件、所述第三接地件以及所述第四接地件中的至少部分在所述第三方向上错位设置。
15.如权利要求1~14任一项所述的天线,其特征在于,所述天线的高度h0为:4mm≤h0≤6mm。
16.如权利要求1~15任一项所述的天线,其特征在于,所述馈电件、所述第一接地件、所述第二接地件、所述第三接地件以及所述第四接地件均沿所述第二方向延伸设置。
17.一种电子设备,其特征在于,包括权利要求1~16任一项所述的天线。
18.如权利要求17所述的电子设备,其特征在于:所述第一辐射体、所述第二辐射体和所述第三辐射体均由所述电子设备内的导电件形成;
所述馈电件、所述第一接地件、所述第二接地件、所述第三接地件和所述第四接地件均由所述电子设备的导电件形成。
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