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CN118539137A - 天线结构及终端设备 - Google Patents

天线结构及终端设备 Download PDF

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CN118539137A
CN118539137A CN202310188948.3A CN202310188948A CN118539137A CN 118539137 A CN118539137 A CN 118539137A CN 202310188948 A CN202310188948 A CN 202310188948A CN 118539137 A CN118539137 A CN 118539137A
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antenna structure
break
point
terminal device
antenna
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CN202310188948.3A
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王伟
王静松
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Beijing Xiaomi Mobile Software Co Ltd
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Beijing Xiaomi Mobile Software Co Ltd
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Abstract

本公开提供一种天线结构及终端设备。天线结构应用于具有曲面屏的终端设备，曲面屏具有弯曲的两侧边和非弯曲的两侧边。天线结构包括辐射体及馈电点。辐射体具有位于不同侧的第一断缝和第二断缝，第一断缝位于弯曲的一个侧边，第二断缝位于非弯曲的一个侧边。馈电点电连接至辐射体，并位于第一断缝和第二断缝之间，馈电点与第一断缝之间的辐射臂的长度小于馈电点与第二断缝之间的辐射臂的长度。天线结构具有利用馈电点与第二断缝之间的辐射臂进行辐射的低频辐射模式。通过改变馈电点的位置来达到提升天线性能的目的。

Description

天线结构及终端设备
技术领域
本公开涉及天线技术领域，尤其涉及一种天线结构及终端设备。
背景技术
低频(650～1000MHz)作为2G/3G/4G/5G必备的频段，其在移动通信系统中非常重要。低频天线由于天然的覆盖范围广，传播损耗小的优势，因此常用于室外、郊区等需要信号大范围覆盖的场景。同时，低频天线的网络信号承载的业务往往是语音通话业务，低频天线的好坏对用户体验至关重要。
众所周知的是，手机外观形态对天线性能影响很大，尤其是屏幕黑边(Border)对天线净空影响很大，在全面屏需求越来越迫切的当下，如何在极致天线净空下优化天线性能非常关键。
发明内容
本公开提供一种天线结构及终端设备，以解决至少一部分相关技术问题。
根据本公开实施例的第一方面，提供一种天线结构，应用于具有曲面屏的终端设备，所述曲面屏具有弯曲的两侧边和非弯曲的两侧边。所述天线结构包括：
辐射体，所述辐射体具有位于不同侧的第一断缝和第二断缝，所述第一断缝位于弯曲的一个侧边，所述第二断缝位于非弯曲的一个侧边；以及
馈电点，所述馈电点电连接至所述辐射体，并位于所述第一断缝和所述第二断缝之间，所述馈电点与所述第一断缝之间的辐射臂的长度小于所述馈电点与所述第二断缝之间的辐射臂的长度，
所述天线结构具有利用所述馈电点与所述第二断缝之间的辐射臂进行辐射的低频辐射模式。
可选地，所述天线结构还包括：
第一调谐点，所述第一调谐点电连接至所述辐射体，并靠近所述第二断缝设置。
可选地，所述天线结构还包括调谐电路及开关电路，所述第一调谐点电连接所述调谐电路，并且，所述调谐电路与所述开关电路电连接，在所述开关电路具有不同的开关状态时，所述调谐电路具有不同的阻抗以使所述辐射体覆盖不同的频率范围。
可选地，所述天线结构还包括：
第二调谐点，所述第二调谐点电连接至所述辐射体，并位于所述馈电点与所述第一调谐点之间。
可选地，所述第二调谐点与分立器件电连接，所述分立器件包括电感、电容或者电阻。
可选地，所述馈电点与所述第一断缝之间的辐射臂的长度和所述馈电点与所述第二调谐点之间的辐射臂的长度之和大于所述第二调谐点与所述第二断缝之间的辐射臂的长度。
可选地，所述馈电点与所述第一断缝之间的辐射臂的长度等于所述第二调谐点与所述第二断缝之间的辐射臂的长度。
可选地，所述低频辐射模式包括低频四分之一波长模式。
可选地，所述辐射体覆盖的工作频段的频率范围为650～1000MHz。
可选地，所述天线结构还包括馈源及匹配电路，所述馈电点通过所述匹配电路电连接至所述馈源。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种终端设备，包括曲面屏及如上任一项实施例所述的天线结构，所述天线结构位于所述终端设备的R角处。
可选地，所述终端设备包括包覆在所述曲面屏外部的金属壳体，所述天线结构的所述辐射体为所述金属壳体的至少一部分。
可选地，所述终端设备还包括塑胶外壳，所述塑胶外壳包覆在所述金属壳体的外部。
可选地，所述曲面屏具有两个长边和两个短边，所述两个长边弯曲并分别位于所述终端设备的两个侧边，所述两个短边分别位于所述终端设备的底部和顶部，所述馈电点与所述第一断缝之间的辐射臂位于所述终端设备的其中一个侧边，所述馈电点与所述第二断缝之间的辐射臂的至少一部分位于所述终端设备的底部或顶部。
本公开的实施例提供的技术方案至少可以达到以下有益技术效果：
本公开针对曲面屏，通过改变天线结构的馈电点的位置，将天线结构的主要辐射模式调整至非弯曲的一个侧边，以将天线结构的主要辐射模式调整至整机天线环境相对较好的地方，从而在极致弯曲侧边天线的净空环境下达到提升天线性能的目的。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是一种低频T天线的三种辐射模式示意图。
图2是一种应用于直屏终端设备的天线结构示意图。
图3是图2所示的天线结构的侧边天线环境剖面图。
图4是本公开一示例性实施例中一种应用于带曲面屏的终端设备的天线结构示意图。
图5和图6分别是图4所示的天线结构的侧边天线环境剖面图和底部天线环境剖面图。
图7是低频天线选择图4所示的长度L0与长度L2之间的位置点A2作为馈电点时的电流分布示意图。
图8是低频天线选择图4所示的长度L1与长度L0之间的位置点A1作为馈电点时的电流分布示意图。
图9是低频天线分别选择在位置点A1和位置点A2作为馈电点馈电时的天线辐射效率。
图10是本公开一示例性实施例中一种天线结构的匹配网络的示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。除非另作定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个，若仅指代“一个”时会再单独说明。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”、“顶部”、“底部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
低频天线常常采用T型天线的形式(简称T天线)。如图1所示，T天线在低频频段常常会用到三种模式：一、低频四分之一波长模式；二、一次本征模式；三、高频四分之一波长模式。从天线长度上看，低频四分之一波长模式＞一次本征模式＞高频四分之一波长模式；从谐振频率上看，低频四分之一波长模式＜一次本征模式＜高频四分之一波长模式。
一次本征模式为T天线的本征模式，其谐振频率与天线长度有关，和馈电点位置无关。低频四分之一波长模式和高频四分之一波长模式则和馈电点位置有关。当馈电点位置左移或者右移，其谐振频率也相应的发生变化。当馈电点在天线中心点偏左侧时，低频四分之一波长模式在中心点右侧；而当馈电点在天线中心点偏右侧时，低频四分之一波长模式在中心点左侧。
一般来说，低频四分之一波长模式的频率较低，更为接近低频天线(650～1000MHz)的工作频率，因此，低频T天线主要利用低频四分之一波长模式进行辐射。当然在有些场景下，例如馈电点接近天线中心点时，一次本征模式、高频四分之一模式的频率和低频四分之一波长模式较为接近，因此，实际上天线辐射模式中除了低频四分之一波长模式以外，也掺杂着一次本征模式和高频四分之一模式。
图2揭示了一种应用于直屏终端设备的天线结构示意图。如图1所示，该天线结构位于直屏终端设备的一个R角处，例如图1所示的左下角处。天线结构的辐射体11具有第一断缝111和第二断缝112，其中，第一断缝111位于直屏终端设备的左侧，而第二断缝112位于直屏终端设备的底部。天线结构的辐射体11的长度为L1+L0+L2。
天线结构选择长度L0与长度L2之间的位置点A2来作为馈电点12，其中，L1+L0＞L2。
图3揭示了图2所示的天线结构的侧边天线环境剖面图。如图3所示，在具有直屏屏幕30的终端设备中，其侧边天线辐射体113的Z向高度相对较大，终端设备的侧边(例如图3所示的左侧)天线环境一般处于较好的水平，因此，将天线结构的馈电点12选择为位置点A2，L1+L0＞L2，此时，由于低频四分之一波长模式主要位于位置点A2与第一断缝111之间的辐射臂上，因此，在这种侧边天线环境较好的情况下低频能够达到相对不错的水平。
但是，在一些极致窄边框项目中，例如曲面屏、双曲屏、双曲塑料中框等项目上，侧边天线环境由于屏幕黑边(border)的严重压缩，天线净空变差。另外，曲面屏也会导致天线辐射体宽度大幅减小，因此，上述利用侧边天线环境的方案在这种情况下将会使得天线性能变差。
本公开提供了一种天线结构及具有该天线结构的终端设备。所述天线结构可以应用于具有曲面屏的终端设备，所述曲面屏具有弯曲的两侧边和非弯曲的两侧边。所述天线结构包括辐射体及电连接至所述辐射体的馈电点。所述辐射体具有位于不同侧的第一断缝和第二断缝，所述第一断缝位于弯曲的一个侧边，所述第二断缝位于非弯曲的一个侧边。所述馈电点位于所述第一断缝和所述第二断缝之间，所述馈电点与所述第一断缝之间的辐射臂的长度小于所述馈电点与所述第二断缝之间的辐射臂的长度。所述天线结构具有利用所述馈电点与所述第二断缝之间的辐射臂进行辐射的低频辐射模式。
本公开针对曲面屏，通过改变天线结构的馈电点的位置，将天线结构的主要辐射模式调整至非弯曲的一个侧边，以将天线结构的主要辐射模式调整至整机天线环境相对较好的地方，从而在极致弯曲侧边天线的净空环境下达到提升天线性能的目的。
下面结合附图，对本公开的天线结构及终端设备进行详细说明，在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。
图4揭示了本公开一示例性实施例中一种应用于带曲面屏的终端设备的天线结构示意图。如图4所示，本公开实施例提供了一种天线结构，应用于具有曲面屏的终端设备中，曲面屏具有弯曲的两侧边和非弯曲的两侧边。本公开的天线结构为一种T型天线。该天线结构包括辐射体21及电连接至辐射体21的馈电点22。辐射体21具有位于不同侧的第一断缝211和第二断缝212，第一断缝211位于弯曲的一个侧边，第二断缝212位于非弯曲的一个侧边。在图4所示的实施例中，第一断缝211位于终端设备的左侧，第二断缝212位于终端设备的底部。然而，本公开的第一断缝211和第二断缝212的位置并不局限于图4所示，在其他实施例中，第一断缝211也可以位于终端设备的右侧，第二断缝212也可以位于终端设备的顶部。本公开对此不做限制。
馈电点22位于第一断缝211和第二断缝212之间，馈电点22与第一断缝211之间的辐射臂的长度小于馈电点22与第二断缝212之间的辐射臂的长度。具体地，天线结构的辐射体21的长度为L1+L0+L2。天线结构的馈电点22选择为长度L1与长度L0之间的位置点A1，其中，L1＜L0+L2。
本公开实施例的天线结构具有利用馈电点22与第二断缝212之间的辐射臂进行辐射的第一辐射模式和利用馈电点22与第一断缝211之间的辐射臂进行辐射的第二辐射模式，第一辐射模式的频率小于第二辐射模式的频率。即第一辐射模式为低频辐射模式，第二辐射模式为高频辐射模式。
在一些实施例中，辐射体21覆盖的工作频段的频率范围为650～1000MHz。
在一些实施例中，第一辐射模式包括低频四分之一波长模式，第二辐射模式包括高频四分之一波长模式。
图5和图6分别揭示了图4所示的天线结构的侧边天线环境剖面图和底部天线环境剖面图。从图5和图6可以明显看出，在具有曲面屏幕40的终端设备的天线结构中，其底部天线辐射体214的Z向高度明显大于侧边天线辐射体213的Z向高度。另外，底部的天线净空也好于侧边。
本公开通过改变馈电点22的位置，将天线结构的馈电点22从原来的长度L0与长度L2之间的位置点A2改为长度L1与长度L0之间的位置点A1，此时L1＜L0+L2，将天线结构的低频四分之一波长模式从侧边调整为底部。这样，天线主要利用底部环境辐射，从而能够达到不错的效果。
图7揭示了低频天线选择长度L0与长度L2之间的位置点A2作为馈电点时的电流分布示意图。从图7可以看出，低频天线在0.9GHz处的主要电流分布在侧边位置。
图8揭示了低频天线选择长度L1与长度L0之间的位置点A1作为馈电点时的电流分布示意图。从图8可以看出，此时低频天线在0.9GHz处的主要电流分布相较于位置点A2作为馈电点馈电时很大一部分电流转移到底部。
图9揭示了低频天线分别选择在位置点A1和位置点A2作为馈电点馈电时的天线辐射效率。从图9中可以看出0.9GHz处，在位置点A1处馈电所达到的辐射效率较位置点A2提升0.8dB左右，其他低频频段也有所提升。
因此，本公开通过调整天线结构的馈电点22位置，将天线结构的主要辐射模式从天线环境差的地方调整至天线整体环境较好的地方，从而从天线环境上优化天线性能，在某些极致天线环境下，能够达到非常显著的效果。
图10揭示了本公开一示例性实施例中一种天线结构的匹配网络的示意图。如图10并结合参照图4所示，本公开实施例的天线结构包括馈源24，馈电点22电连接至馈源24，馈源24用于发送射频信号。在一些实施例中，本公开实施例的天线结构还包括匹配电路25。馈电点22通过匹配电路25电连接至馈源24。匹配电路25可以包括以并联或串联的方式连接的电容和/或电感。匹配电路25可以用来调谐馈源24至辐射体21的馈路上的阻抗，从而可以提高信号的转化效率。
在一些实施例中，本公开实施例的天线结构还包括第一调谐点231，第一调谐点231电连接至辐射体21，并且，第一调谐点231靠近第二断缝212设置。
本公开实施例的天线结构还包括调谐电路26及开关电路27。第一调谐点231、调谐电路26及开关电路27可以设置在终端设备的壳体中的电路板上。第一调谐点231电连接调谐电路26，并且，调谐电路26与开关电路27电连接，在开关电路27具有不同的开关状态时，调谐电路26具有不同的阻抗以使辐射体21覆盖不同的频率范围。调谐电路26可以包括电感、电容、电阻或者其组合。通过在天线结构中增加调谐电路26及开关电路27，可以扩展天线结构的收发频段的频率范围，使得天线结构能够支持更多的频率范围，从而可以满足不同通信场景的需求。
在一些可选的实施例中，本公开实施例的天线结构还可以包括第二调谐点232，第二调谐点232电连接至辐射体21，并位于馈电点22与第一调谐点231之间。第二调谐点232例如位于图4所示的辐射体21的位置点A3处。第二调谐点232与分立器件电连接，分立器件可以包括电感、电容或者电阻。
在一个实施例中，本公开的馈电点22和第二调谐点232可以设置在一块电路板上。本公开的第一调谐点231可以设置在另一块电路板上。
在一些实施例中，馈电点22与第一断缝211之间的辐射臂的长度L1和馈电点22与第二调谐点232之间的辐射臂的长度L0之和大于第二调谐点232与第二断缝212之间的辐射臂的长度L2，即L1+L0＞L2。
在一些实施例中，馈电点22与第一断缝211之间的辐射臂的长度L1等于第二调谐点232与第二断缝212之间的辐射臂的长度L2，即L1＝L2。
本公开实施例的天线结构通过将用于主要辐射模式的辐射臂的至少一部分调整至具有较好天线环境的位置，从而能够在极致天线环境下提升天线的性能。
本公开实施例还提供一种终端设备。该终端设备包括曲面屏及上述实施例所述的天线结构，该天线结构位于终端设备的R角处。
在一些实施例中，本公开的终端设备包括包覆在曲面屏外部的金属壳体，天线结构的辐射体21为金属壳体的至少一部分。
在一些实施例中，本公开的终端设备还可以包括塑胶外壳，塑胶外壳包覆在金属壳体的外部。
在一些实施例中，曲面屏具有两个长边和两个短边，两个长边弯曲并分别位于终端设备的两个侧边，两个短边分别位于终端设备的底部和顶部，馈电点22与第一断缝211之间的辐射臂位于终端设备的其中一个侧边，馈电点22与第二断缝212之间的辐射臂的至少一部分位于终端设备的底部或顶部。例如，在图4所示的实施例中，馈电点22与第一断缝211之间的辐射臂位于终端设备的左侧边，馈电点22与第二断缝212之间的辐射臂的至少一部分位于终端设备的底部。当然，馈电点22与第一断缝211之间的辐射臂也可以位于终端设备的左侧边，馈电点22与第二断缝212之间的辐射臂的至少一部分也可以位于终端设备的顶部。可以根据实际终端设备的内部空间来合理布置天线结构的辐射体21在终端设备中的所在位置。
需要说明的是，上述实施例及实施方式中关于天线结构的描述，同样适用于本公开的终端设备。本公开实施例的终端设备可以是手机、平板电脑(Tablet PersonalComputer)、膝上型电脑(Laptop Computer)、个人数字助理(personal digitalassistant，简称PDA)、移动上网装置(Mobile Internet Device，MID)或可穿戴式设备(Wearable Device)等等。本公开实施例的终端设备采用上述天线结构，可以实现良好的通讯效果。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开实施例后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由本公开的权利要求书指出。
应当理解的是，以上所述仅为本公开的较佳实施例而已，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开保护的范围之内。

Claims (14)

1.一种天线结构，应用于具有曲面屏的终端设备，所述曲面屏具有弯曲的两侧边和非弯曲的两侧边，其特征在于，所述天线结构包括：
辐射体，所述辐射体具有位于不同侧的第一断缝和第二断缝，所述第一断缝位于弯曲的一个侧边，所述第二断缝位于非弯曲的一个侧边；以及
馈电点，所述馈电点电连接至所述辐射体，并位于所述第一断缝和所述第二断缝之间，所述馈电点与所述第一断缝之间的辐射臂的长度小于所述馈电点与所述第二断缝之间的辐射臂的长度，
所述天线结构具有利用所述馈电点与所述第二断缝之间的辐射臂进行辐射的低频辐射模式。
2.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，还包括：
第一调谐点，所述第一调谐点电连接至所述辐射体，并靠近所述第二断缝设置。
3.根据权利要求2所述的天线结构，其特征在于，还包括调谐电路及开关电路，所述第一调谐点电连接所述调谐电路，并且，所述调谐电路与所述开关电路电连接，在所述开关电路具有不同的开关状态时，所述调谐电路具有不同的阻抗以使所述辐射体覆盖不同的频率范围。
4.根据权利要求2所述的天线结构，其特征在于，还包括：
第二调谐点，所述第二调谐点电连接至所述辐射体，并位于所述馈电点与所述第一调谐点之间。
5.根据权利要求4所述的天线结构，其特征在于，所述第二调谐点与分立器件电连接，所述分立器件包括电感、电容或者电阻。
6.根据权利要求4所述的天线结构，其特征在于，所述馈电点与所述第一断缝之间的辐射臂的长度和所述馈电点与所述第二调谐点之间的辐射臂的长度之和大于所述第二调谐点与所述第二断缝之间的辐射臂的长度。
7.根据权利要求6所述的天线结构，其特征在于，所述馈电点与所述第一断缝之间的辐射臂的长度等于所述第二调谐点与所述第二断缝之间的辐射臂的长度。
8.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述低频辐射模式包括低频四分之一波长模式。
9.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述辐射体覆盖的工作频段的频率范围为650～1000MHz。
10.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，还包括馈源及匹配电路，所述馈电点通过所述匹配电路电连接至所述馈源。
11.一种终端设备，其特征在于，包括曲面屏及根据权利要求1至10中任一项所述的天线结构，所述天线结构位于所述终端设备的R角处。
12.根据权利要求11所述的终端设备，其特征在于，所述终端设备包括包覆在所述曲面屏外部的金属壳体，所述天线结构的所述辐射体为所述金属壳体的至少一部分。
13.根据权利要求12所述的终端设备，其特征在于，所述终端设备还包括塑胶外壳，所述塑胶外壳包覆在所述金属壳体的外部。
14.根据权利要求11所述的终端设备，其特征在于，所述曲面屏具有两个长边和两个短边，所述两个长边弯曲并分别位于所述终端设备的两个侧边，所述两个短边分别位于所述终端设备的底部和顶部，所述馈电点与所述第一断缝之间的辐射臂位于所述终端设备的其中一个侧边，所述馈电点与所述第二断缝之间的辐射臂的至少一部分位于所述终端设备的底部或顶部。
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