CN119315256A - 天线装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种天线装置与电子设备，天线装置包括：第一辐射体，第一辐射体接地，第一辐射体形成腔体，腔体在第一方向、第二方向、第三方向均具有开口，第一方向与第三方向互相背离，第二方向与第一方向、第三方向均垂直；第二辐射体，与第一辐射体电连接，第二辐射体沿第三方向延伸；第一辐射体用于馈入激励信号，第一辐射体传输激励信号以产生第一谐振，第一辐射体与第二辐射体共同传输激励信号以产生第二谐振。本申请实施例的天线装置，能够实现对第一谐振的频率、第二谐振的频率单独进行调节，使天线装置的工作频段更加灵活，提高天线装置与实际通信频段的适配性。

Description

天线装置及电子设备

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，特别涉及一种天线装置及电子设备。

背景技术

诸如智能手机等电子设备中通常都设置有多个天线，例如LB(Lower Band，低频)天线、MHB(Middle High Band，中高频)天线、WIFI天线等，以实现相应的通信功能。

相关技术中，通常会利用基模和高次模在同一个天线上实现多个谐振，从而覆盖多个频段。然而，这样形成的多个谐振很难独立调谐，难以满足实际的通信频段需求。

发明内容

本申请实施例提供一种天线装置及电子设备，可以单独调节不同谐振的工作频率，提高天线装置与实际通信频段的适配性。

本申请实施例提供一种天线装置，包括：

第一辐射体，所述第一辐射体接地，所述第一辐射体形成腔体，所述腔体在第一方向、第二方向、第三方向均具有开口，所述第一方向与所述第三方向互相背离，所述第二方向与所述第一方向、所述第三方向均垂直；

第二辐射体，与所述第一辐射体电连接，所述第二辐射体沿所述第三方向延伸；

其中，所述第一辐射体用于馈入激励信号，所述第一辐射体传输所述激励信号以产生第一谐振，所述第一辐射体与所述第二辐射体共同传输所述激励信号以产生第二谐振。

本申请实施例还提供一种电子设备，包括上述天线装置。

本申请实施例提供的天线装置中，由于第一辐射体形成腔体，第一谐振由该腔体谐振产生，因此第一谐振的频率由第一辐射体沿第二方向的长度所决定，而第二辐射体沿第三方向延伸，因此第二谐振的频率由第二辐射体沿第三方向的长度所决定，通过设置第一辐射体沿第二方向的长度即可对第一谐振的频率进行调节，通过设置第二辐射体沿第三方向的长度即可对第二谐振的频率进行调节，从而能够实现对第一谐振的频率、第二谐振的频率单独进行调节，使天线装置的工作频段更加灵活，提高天线装置与实际通信频段的适配性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请实施例的天线装置的第一种结构示意图。

图2为本申请实施例的天线装置的第二种结构示意图。

图3为本申请实施例的天线装置的第一辐射体和第二辐射体的结构示意图。

图4为图3所示第一辐射体和第二辐射体的尺寸示意图。

图5为本申请实施例的天线装置的电流流向示意图。

图6为本申请实施例的天线装置产生第一谐振的电流分布示意图。

图7为本申请实施例的天线装置产生第二谐振的电流分布示意图。

图8为本申请实施例的天线装置的第一种S参数示意图。

图9为本申请实施例的天线装置的总辐射效率示意图。

图10为本申请实施例的天线装置的第一种仿真结果示意图。

图11为本申请实施例的天线装置的第二种仿真结果示意图。

图12为本申请实施例的天线装置谐振于B41频段时的电流分布示意图。

图13为本申请实施例的天线装置谐振于5G频段WIFI中的较低频率时的电流分布示意图。

图14为本申请实施例的天线装置谐振于5G频段WIFI中的较高频率时的电流分布示意图。

图15为本申请实施例的天线装置的第三种结构示意图。

图16为本申请实施例的天线装置的第二种S参数示意图。

图17为本申请实施例的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供一种天线装置，该天线装置可以应用于电子设备。电子设备可以是智能手机、平板电脑等设备，还可以是游戏设备、AR(Augmented Reality，增强现实)设备、汽车、笔记本电脑、桌面计算设备等具有无线通信功能的设备。

参考图1至图3，图1为本申请实施例的天线装置10的第一种结构示意图，图2为本申请实施例的天线装置10的第二种结构示意图，图3为本申请实施例的天线装置10的第一辐射体和第二辐射体的结构示意图。

其中，天线装置10包括地板11、第一辐射体12、第二辐射体13以及介质基板14。

地板11形成参考地，地板11可以用于使天线装置10中的其它电子器件接地，例如使辐射体接地。实际应用中，地板11可以通过电子设备的任何接地层、接地板、接地金属层等的至少一部分来形成，或者通过上述任何接地层、接地板、接地金属层等的任意组合的至少一部分来形成。

第一辐射体12接地，例如第一辐射体12可以连接到地板11以实现接地。第一辐射体12形成腔体。如图3所示，第一辐射体12形成的腔体在第一方向12a、第二方向12b、第三方向12c均具有开口。因此，第一辐射体12可以理解为具有三面开口的腔体。其中，第一方向12a与第三方向12c互相背离，第二方向12b与第一方向12a、第三方向12c均垂直。在一个应用示例中，第二方向12b可以为如图3所示x方向；第三方向12c可以为y方向；第一方向12a可以为y方向的相反方向，即为-y方向。

第二辐射体13与第一辐射体12电连接。例如，第二辐射体13可以与第一辐射体12的边缘连接，以实现两者的电连接。第二辐射体13沿第三方向12c延伸。

实际应用中，第一辐射体12和第二辐射体13可以设置于地板11的边缘。第一辐射体12和第二辐射体13的材质可以为金属材质，例如可以为镁合金等金属材质，第一辐射体12的材质与第二辐射体13的材质可以相同也可以不同。在一种可行的实施方式中，第一辐射体12和第二辐射体13可以一体成型。在另外一种可行的实施方式中，第一辐射体12和第二辐射体13也可以分别单独形成，并使第一辐射体12与第二辐射体13之间电连接。

介质基板14的至少一部分位于第一辐射体12形成的腔体内。例如图1所示，介质基板14的一部分位于上述腔体内，并且另一部分露出该腔体之外。其中，介质基板14的材质可以为绝缘材质，例如可以为树脂材质。实际应用中，介质基板14能够为第一辐射体12和第二辐射体13提供支撑作用。为了便于展示天线装置10的结构，图2中省去了介质基板14。

其中，第一辐射体12用于馈入激励信号。该激励信号可以为4G通信、5G通信、WIFI通信等类型的激励信号。第一辐射体12用于传输该激励信号，以产生第一谐振，并向外界辐射第一谐振的无线信号。可以理解的，第一谐振由第一辐射体12形成的具有三面开口的腔体谐振产生。第一辐射体12和第二辐射体13还用于共同传输该激励信号，以产生第二谐振，并共同向外界辐射第二谐振的无线信号。

可以理解的，由于第一辐射体12形成腔体，第一谐振由该腔体谐振产生，因此第一谐振的频率由第一辐射体12沿第二方向12b的长度(即图3所示x方向的长度)所决定，而第二辐射体13沿第三方向12c延伸，因此第二谐振的频率由第二辐射体13沿第三方向12c的长度(即图3所示y方向的长度)所决定。因此，通过设置第一辐射体12沿第二方向12b的长度即可对第一谐振的频率进行调节，通过设置第二辐射体13沿第三方向12c的长度即可对第二谐振的频率进行调节，从而能够实现对第一谐振的频率、第二谐振的频率单独进行调节，使天线装置10的工作频段更加灵活，提高天线装置与实际通信频段的适配性。

在一些实施例中，同时参考图4，图4为图3所示第一辐射体和第二辐射体的尺寸示意图。

第一辐射体12沿第二方向12b(即图3所示x方向)具有第一长度d1，第二辐射体13沿第三方向12c(即图3所示y方向)具有第二长度d2，第一辐射体12沿第三方向12c(即图3所示y方向)具有第三方向d3。

其中，第一谐振的频率与第一长度d1负相关，即第一长度d1越大，第一谐振的频率越低；第一长度d1越小，第一谐振的频率越高。第二谐振的频率与第二长度d2负相关，即第二长度d2越大，第二谐振的频率越低；第二长度d2越小，第二谐振的频率越高。

实际应用中，可以通过将d1设置为合适的大小，来调节第一谐振的频率，使第一谐振覆盖所需的频段，例如使第一谐振覆盖WIFI通信的5G频段(频率范围5.15GHz～5.85GHz)。也可以通过将d2设置为合适的大小，来调节第二谐振的频率，使第二谐振覆盖所需的频段，例如使第二谐振覆盖5G通信的N78频段(频率范围3.3GHz～3.8GHz)。因此，可以通过调整d1、d2的大小，实现对第一谐振的频率、第二谐振的频率单独进行调节。

在一些实施例中，继续参考图3，第一辐射体12包括第一金属部121、第二金属部122以及金属连接部123。其中，第二金属部122与第一金属部121平行且间隔设置。金属连接部123连接于第一金属部121和第二金属部122的同一侧，以形成上述腔体。

实际应用中，第一辐射体12可以为弯折成C型的薄片状金属。第一金属部121可以为与介质基板14下表面抵接的金属部分，第二金属部122可以为与介质基板14上表面抵接的金属部分，金属连接部123可以为与介质基板14侧面抵接的金属部分。

在一些实施例中，如图3所示，第一辐射体12包括接地点和馈电点，诸如馈电点125。其中，接地点设置于第一金属部121，馈电点125设置于第二金属部122。接地点接地，例如接地点连接到地板11，以使第一辐射体12接地。馈电点125用于馈入激励信号，以激励第一辐射体12产生上述第一谐振，以及激励第一辐射体12和第二辐射体13共同产生上述第二谐振。

其中，第二辐射体13连接于第二金属部122，以使第二辐射体13与第一辐射体12电连接。

在一些实施例中，如图3所示，接地点包括间隔设置的第一接地点1241和第二接地点1242。第一接地点1241、第二接地点1242均接地。第一接地点1241、第二接地点1242沿第三方向12c(即图3所示y方向)排列。其中，馈电点125在第一金属部121上的正投影位于第一接地点1241与第二接地点1242之间。可以理解的，同时设置第一接地点1241和第二接地点1242，能够保证第一辐射体12具有更好的接地效果。

在一些实施例中，继续参考图2和图3，天线装置10还包括第一接地件151、第二接地件152以及馈电件16。第一接地件151、第二接地件152以及馈电件16都可以通过金属材质形成，例如第一接地件151、第二接地件152以及馈电件16都可以为金属柱。此外，可以理解的，天线装置10还可以包括馈源，馈源用于提供上述激励信号。实际应用中，馈源可以设置于电子设备的电路板上，例如设置于主板上，或者设置于独立的小板上。

其中，地板11设置于第一金属部121背离第二金属部122的一侧。第一接地件151与第一接地点1241、地板11连接，以使第一辐射体12通过第一接地点1241接地。第二接地件152与第二接地点1242、地板11连接，以使第一辐射体12通过第二接地点1242接地。从而，能够使第一辐射体12具有良好的接地效果。

馈源可以设置于第一金属部121背离第二金属部122的一侧。在一种可行的实施方式中，可以在地板11上设置一部分绝缘区域，并将馈源设置于该绝缘区域内，从而无需再单独设置承载馈源的结构，能够简化天线装置10的整体结构设计。

其中，第一金属部121设置有通孔126，通孔126位于第一接地点1241与第二接地点1242之间。实际应用中，通孔126所在区域可以包括馈电点125在第一金属部121的正投影区域。馈电件16穿设于通孔126并与馈电点125、馈源连接，以使馈源通过馈电点125向第一辐射体12馈入激励信号。可以理解的，通孔126的孔径可以大于馈电件16的截面积，保证馈电件16不会接触到通孔126的孔壁，从而保证馈电件16与第一金属部121之间电绝缘。

同时参考图5，图5为本申请实施例的天线装置10的电流流向示意图。

其中，第一谐振形成第一谐振电流I₁。第一谐振电流I₁由第一金属部121经由金属连接部123流向第二金属部122。第一谐振电流I₁关于馈电点125呈对称分布。实际应用中，第一金属部121、金属连接部123的第一谐振电流I₁强度较弱(如图中虚线所示)，第二金属部122的第一谐振电流I₁强度较强(如图中实线所示)。

第二谐振形成第二谐振电流I₂。第二谐振电流I₂由第一金属部121经由金属连接部123流向第二金属部122，并经由第二金属部122流向第二辐射体13。第二谐振可以等效为IFA(Inverted-F antenna，倒F天线)模式谐振，因此第二谐振电流I₂主要分布于馈电点125至第一辐射体12与第二辐射体13的连接处之间的部分，以及分布于第二辐射体13。实际应用中，第一金属部121、金属连接部123的第二谐振电流I₂强度较弱(如图中虚线所示)，第二金属部122、第二辐射体13的第二谐振电流I₂强度较强(如图中实线所示)。

参考图6和图7，图6为本申请实施例的天线装置10产生第一谐振的电流分布示意图，图7为本申请实施例的天线装置10产生第二谐振的电流分布示意图。由图6可知，第一谐振的电流主要分布于馈电点125周围。由图7可知，第二谐振的电流主要分布于第一辐射体12与第二辐射体13的连接部位周围。

参考图8至图10，图8为本申请实施例的天线装置10的第一种S参数示意图，图9为本申请实施例的天线装置10的总辐射效率示意图，图10为本申请实施例的天线装置10的第一种仿真结果示意图。

其中，图8中的标记点1对应的频率约为4.6GHz，标记点2对应的频率约为5.4GHz。实际应用中，标记点1对应的频率可以为第一谐振的频率，标记点2对应的频率可以为第二谐振的频率；或者标记点1对应的频率可以为第二谐振的频率，标记点2对应的频率可以为第一谐振的频率。由图9可知，天线装置10在4GHz～6GHz频率范围内均具有较高的总辐射效率。

图10中，L1为天线装置10在实际应用中的一种S参数曲线示例，L2为天线装置10在实际应用中的一种总辐射效率曲线示例。其中，可以通过调整天线装置10的尺寸，例如调整上述尺寸d1和d2，使第一谐振覆盖WIFI通信的5G频段(如图10中标记点2所示，频率范围5.15GHz～5.85GHz)，使第二谐振覆盖5G通信的N78频段(如图10中标记点1所示，频率范围3.3GHz～3.8GHz)。

在一些实施例中，通过调整天线装置10的尺寸，例如调整上述尺寸d1、d2和d3，还能够使第一辐射体12与第二辐射体13共同传输激励信号以产生第三谐振，第三谐振为第二谐振的高次模。

例如，在一个应用示例中，将上述尺寸d1设置为7.72mm，将上述尺寸d2设置为12.88mm，将上述尺寸d3设置为17.23mm，能够使天线装置10同时产生上述第一谐振、第二谐振和第三谐振。其中，第一谐振覆盖WIFI通信的5G频段中的较低频率，第二谐振覆盖4G通信的B41频段(频率范围2496MHz～2690MHz)，第三谐振覆盖WIFI通信的5G频段中的较高频率。因此，天线装置10能够产生两个模式的WIFI谐振，覆盖WIFI通信的较大带宽，提高WIFI通信的性能。可以理解的，在其它实施例中，第一谐振和第三谐振也可以分别形成不同的通信模式，例如其中一个覆盖5G通信的频段，另一个覆盖WIFI通信的频段。

参考图11，图11为本申请实施例的天线装置10的第二种仿真结果示意图。其中，L3为天线装置10产生三个谐振模式的S参数曲线，L4为天线装置10产生三个谐振模式的总辐射效率曲线。图中标记点1表示第二谐振的频率，覆盖4G通信的B41频段，频率约为2.7GHz；标记点2表示第一谐振的频率，覆盖WIFI通信的5G频段，频率约为5.0GHz；标记点3表示第三谐振的频率，第三谐振为第二谐振的高次模，第三谐振覆盖WIFI通信的5G频段，频率约为5.4GHz。

同时参考图12至图14，图12为本申请实施例的天线装置10谐振于B41频段时的电流分布示意图，图13为本申请实施例的天线装置10谐振于5G频段WIFI中的较低频率时的电流分布示意图，图14为本申请实施例的天线装置10谐振于5G频段WIFI中的较高频率时的电流分布示意图。

参考图15，图15为本申请实施例的天线装置10的第三种结构示意图。天线装置10还包括调谐器M。其中，第二辐射体13通过调谐器M与第一辐射体12电连接。调谐器M用于调节第二谐振的频率。实际应用中，调谐器M可以包括电感、电容等阻抗元件，通过改变调谐器M的阻抗，能够实现对第二谐振的频率进行调节，使第二频率适配所需的通信频段。

同时参考图16，图16为本申请实施例的天线装置10的第二种S参数示意图。其中，L51、L52、L53分别表示调谐器M为不同的阻抗时，天线装置10的S参数曲线。由图可知，调整调谐器M为不同的阻抗时，能够改变第二谐振的频率，由于第三谐振为第二谐振的高次模，因此第三谐振的频率也是同步变化的，而第一谐振的频率几乎不发生变化，表明调整调谐器M的阻抗时不会影响第一谐振的频率。

本申请实施例还提供一种电子设备。电子设备可以是智能手机、平板电脑等设备，还可以是游戏设备、AR(Augmented Reality，增强现实)设备、汽车、笔记本电脑、桌面计算设备等具有无线通信功能的设备。

参考图17，图17为本申请实施例的电子设备100的结构示意图。电子设备100包括天线装置10和壳体20。其中，天线装置10设置于壳体20。天线装置10可以为上述任一实施例的天线装置10。

在本申请的描述中，需要理解的是，诸如“第一”、“第二”等术语仅用于区分类似的对象，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。

需要指出的是，本申请实施例中“电连接”可以是两个电学元件之间直接连接以实现电连接，也可以是间接连接以实现电连接。

以上对本申请实施例提供的天线装置及电子设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请。同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (12)

1.一种天线装置，其特征在于，包括：

第一辐射体，所述第一辐射体接地，所述第一辐射体形成腔体，所述腔体在第一方向、第二方向、第三方向均具有开口，所述第一方向与所述第三方向互相背离，所述第二方向与所述第一方向、所述第三方向均垂直；

第二辐射体，与所述第一辐射体电连接，所述第二辐射体沿所述第三方向延伸；

其中，所述第一辐射体用于馈入激励信号，所述第一辐射体传输所述激励信号以产生第一谐振，所述第一辐射体与所述第二辐射体共同传输所述激励信号以产生第二谐振。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述第一辐射体沿所述第二方向具有第一长度，所述第二辐射体沿所述第三方向具有第二长度；

所述第一谐振的频率与所述第一长度负相关，所述第二谐振的频率与所述第二长度负相关。

3.根据权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，所述第一辐射体包括：

第一金属部；

第二金属部，与所述第一金属部平行且间隔设置；

金属连接部，连接于所述第一金属部和所述第二金属部的同一侧，以形成所述腔体。

4.根据权利要求3所述的天线装置，其特征在于，所述第一辐射体包括：

接地点，设置于所述第一金属部，所述接地点接地；

馈电点，设置于所述第二金属部，所述馈电点用于馈入所述激励信号；

其中，所述第二辐射体连接于所述第二金属部。

5.根据权利要求4所述的天线装置，其特征在于，所述接地点包括间隔设置的第一接地点和第二接地点，所述第一接地点、所述第二接地点均接地，所述第一接地点、所述第二接地点沿所述第三方向排列；

所述馈电点在所述第一金属部上的正投影位于所述第一接地点与所述第二接地点之间。

6.根据权利要求5所述的天线装置，其特征在于，所述第一谐振的第一谐振电流由所述第一金属部经由所述金属连接部流向所述第二金属部，所述第一谐振电流关于所述馈电点呈对称分布。

7.根据权利要求5所述的天线装置，其特征在于，所述第二谐振的第二谐振电流由所述第一金属部经由所述金属连接部流向所述第二金属部，并经由所述第二金属部流向所述第二辐射体。

8.根据权利要求5所述的天线装置，其特征在于，所述第一金属部设置有通孔，所述通孔位于所述第一接地点与所述第二接地点之间，所述天线装置还包括：

地板，设置于所述第一金属部背离所述第二金属部的一侧；

第一接地件，与所述第一接地点、所述地板连接；

第二接地件，与所述第二接地点、所述地板连接；

馈源，设置于所述第一金属部背离所述第二金属部的一侧，所述馈源用于提供所述激励信号；

馈电件，穿设于所述通孔并与所述馈电点、所述馈源连接，以使所述馈源通过所述馈电点馈入所述激励信号。

9.根据权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，所述第一辐射体与所述第二辐射体还共同传输所述激励信号以产生第三谐振，所述第三谐振为所述第二谐振的高次模。

10.根据权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，还包括调谐器，所述第二辐射体通过所述调谐器与所述第一辐射体电连接，所述调谐器用于调节所述第二谐振的频率。

11.根据权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，还包括介质基板，所述介质基板的至少一部分位于所述腔体内。

12.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至11任一项所述的天线装置。