一种天线结构和通讯设备

技术领域

本发明实施例涉及5G通信技术领域，尤其涉及一种天线结构和通讯设备。

背景技术

目前在移动智能终端上，越来越多的采用镁铝合金边框设计，以达到用户手感好，美观等优点。目前5G手机中，部分5G频段都设计在手机内部的支架上，只有极少数的手机没有利用LDS 5G MIMO天线，实现两发四收；其工作原理就是采用PIFA天线的设计，利用一个馈电端和一个接地端实现通信，但存在天线结构性能较差的问题。

发明内容

本发明提供一种天线结构和通讯设备，解决了天线结构性能较差的问题。

根据本发明的一方面，提供了一种天线结构，该天线结构包括天线辐射体，所述天线辐射体用于发射或接收电磁波；

设置于所述天线辐射体上的馈电端，所述馈电端用于输入或输出射频信号；

设置于所述天线辐射体上的至少两个接地端，所述接地端间隔的设置于所述馈电端的同一侧；

所述接地端与所述天线辐射体用于实现预设频段的谐振；

所述天线辐射体的谐振用于根据至少两个所述天线接地端与所述天线辐射体之间产生的谐振确定，以增强所述天线辐射体的效率。

可选地，所述天线辐射体包括相邻设置的馈电区和接地区，所述馈电区与所述接地区沿第一方向间隔设置；

所述馈电端设置于所述馈电区，所述接地端设置于所述接地区；

所述天线辐射体包括沿所述第一方向延伸的第一边和沿第二方向延伸的第二边；其中，所述第一方向和所述第二方向相互交叉；

所述第一边的尺寸小于所述第二边的尺寸。

可选地，所述接地端包括第一接地端和第二接地端，所述馈电端和所述第一接地端沿所述第一方向间隔设置，所述第一接地端和所述第二接地端沿所述第二方向设置；其中，所述第一方向和所述第二方向相互垂直。

可选地，所述馈电端和所述第一接地端设置于所述天线辐射体的第一边，所述第一接地端和所述第二接地端设置于所述天线辐射体的第二边；

所述馈电端和所述第二接地端之间的连线与所述第一边之间的夹角的范围包括40°-80°。

可选地，所述天线辐射体包括槽体，所述槽体位于所述馈电端和所述第一接地端之间，所述槽体用于增加所述天线辐射体的效率。

可选地，所述槽体包括开口和底部，所述槽体的开口位于所述第一边，所述槽体的深度沿所述第二方向延伸；所述槽体的底部沿所述第一方向延伸；所述槽体的深度小于所述第一接地端和所述第二接地端之间的尺寸。

可选地，所述天线辐射体的第一边的尺寸范围包括8mm-9mm；所述天线辐射体的第二边的尺寸范围包括23mm-24mm。

根据本发明的另一方面，提供了一种通讯设备，该通讯设备包括上述第一方面中任一项所述的天线结构；

所述通信设备还包括塑胶支架，所述天线结构的天线辐射体设置于所述塑胶支架的一侧；

所述天线结构的接地端和馈电端设置于所述天线辐射体靠近所述塑胶支架的一侧。

可选地，所述通讯设备，还包括第一屏蔽罩，所述第一屏蔽罩位于所述塑胶支架的远离所述天线结构的一侧；所述第一屏蔽罩用于屏蔽外界的电磁干扰；所述天线结构的接地区在所述第一屏蔽罩的正投影与所述第一屏蔽罩不交叠。

可选地，所述通讯设备，还包括PCB电路板和连接器，所述PCB电路板设置于所述第一屏蔽罩的远离所述塑胶支架的一侧；所述PCB电路板的信号端与所述天线结构的馈电端通过所述连接器连接；

所述天线结构的接地端通过所述连接器与所述PCB电路板的接地端连接。

本实施例的技术方案，在现有技术一馈一地天线结构的基础上，在天线辐射体上设置至少两个接地端，接地端间隔地设置于馈电端的同一侧；接地端与天线辐射体用于实现预设频段的谐振；天线辐射体的谐振用于根据至少两个天线接地端与天线辐射体之间产生的谐振确定，以增强天线辐射体的效率，解决了现有技术中天线结构存在性能较差的问题，增强了天线辐射体的谐振信号的强度，改善了天线辐射体的信号传输效率，在空间有限的情况下，通过设置至少两个接地端，改善了信号强度和信号的传输效率。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例提供的一种天线结构的示意图；

图2是根据本发明实施例提供的两种不用天线结构仿真的S11曲线对比示意图；

图3是根据本发明实施例提供的两种不同天线结构的效率仿真对比示意图；

图4是根据本发明实施例提供的又一种天线结构的示意图；

图5是根据本发明实施例提供的一种通讯设备的结构的局部剖面示意图；

图6是根据本发明实施例提供的一种通讯设备的局部平面示意图；

图7是根据本发明实施例提供的一种通讯设备的结构示意图；

图8是根据本发明实施例提供的又一种通讯设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

目前现有技术中的天线结构存在天线性能较差的问题。为了解决上述缺陷，本发明实施例提供了一种新的天线结构，图1是根据本发明实施例提供的一种天线结构的示意图，参考图1，该天线结构包括：天线辐射体10，天线辐射体10用于发射或接收电磁波；设置于天线辐射体10上的馈电端11，馈电端11用于输入或输出射频信号；设置于天线辐射体10上的至少两个接地端12，接地端12间隔的设置于馈电端11的同一侧；接地端12与天线辐射体10用于实现预设频段的谐振；天线辐射体10的谐振用于根据至少两个天线接地端12与天线辐射体10之间产生的谐振确定，以增强天线辐射体10的效率。

具体的，天线结构包括激光直接成型的导电体结构，天线辐射体的材质可以为金属，例如铜、银等，天线辐射体通过激光直接成型(Laser Direct Structuring，LDS)工艺形成，天线辐射体10自身既可以向外发射出电磁波，又能接收外接输入的电磁波，从而实现信号的传输与交互。馈电端11和至少两个接地端12靠近天线辐射体10边缘，馈电端11和接地端12均由具有导电功能的导电体制成，导电体的材料可以相同或者不同。接地端12设置于馈电端11的同一侧，使得天线结构有较好的谐振效果。

需要说明的是，图1仅示例性的示出了接地端12包括第一接地端121和第二接地端122的情况，但本领域技术人员可知接地端12的个数不限于两个，可以根据实际需要进行设置。

天线辐射体10的谐振可以由第一接地端121、第二接地端122分别与天线辐射体10产生的高低频谐振确定，通过至少两个接地端的设计，增强了天线辐射体10的谐振信号的强度，改善了天线辐射体10的信号传输效率，在不增加天线的体积的情况下，通过设置至少两个接地端，改善了信号强度和信号的传输效率。

现有技术的天线结构采用一个馈电端11和一个接地端12，简称一馈一地；图1中的天线结构采用一个馈电端11和两个接地端12，简称一馈两地。

矢量网络分析仪中的S11曲线可以表征天线结构的回波损耗信息和阻抗特性。因此，可以通过分析S11曲线来判断不同天线结构的质量。图2是根据本发明实施例提供的两种不用天线结构仿真的S11曲线对比示意图，参考图2，图2的横轴代表频率，单位为GHz，纵轴代表振幅，单位为dB。图2中的A代表一馈一地天线结构的仿真S11曲线，B代表一馈两地天线结构的仿真S11曲线；从天线S11曲线波形上看，在2500MHz-2700MHz的频率范围之间，一馈两地天线结构与一馈一地天线结构的带宽相近，但一馈两地天线结构比一馈一地天线结构的波形深度要深。本实施例提供的技术方案的天线结构的信号强度更大。

图3是根据本发明实施例提供的两种不同天线结构的效率仿真对比示意图，参考图3，图3的横轴代表频率，单位为GHz，纵轴代表振幅，单位为dB。图3中的C代表一馈一地天线结构的效率仿真曲线，D代表一馈两地天线结构的效率仿真曲线；从天线效率上看，在2500MHz-2700MHz的频率范围之间，一馈两地天线结构要比一馈一地天线结构的效率有了明显的提高，并且效率峰值也有了明显的提升。本实施例提供的技术方案的天线结构的效率明显改善。

本实施例的技术方案，在现有技术一馈一地天线结构的基础上，在天线辐射体10上设置至少两个接地端12，接地端12间隔地设置于馈电端11的同一侧；接地端12与天线辐射体10用于实现预设频段的谐振；天线辐射体10的谐振根据至少两个天线接地端12与天线辐射体10之间产生的谐振确定，以增强天线辐射体10的效率，解决了现有技术中天线结构存在可利用的面积较小时，天线结构的信号传输性能较差的问题，增强了天线辐射体10的谐振信号的强度，改善了天线辐射体10的信号传输效率，在空间有限的情况下，通过设置至少两个接地端，改善了信号强度和信号的传输效率。

图4是根据本发明实施例提供的又一种天线结构的示意图，参考图4，可选地，天线辐射体10包括相邻设置的馈电区101和接地区102，馈电区101与接地区102沿第一方向X间隔设置；馈电端11设置于馈电区101，接地端12设置于接地区102；天线辐射体10包括沿第一方向X延伸的第一边和沿第二方向Y延伸的第二边；其中，第一方向X和第二方向Y相互交叉；第一边的尺寸小于第二边的尺寸。

具体的，馈电区101和接地区102之间并无间隔，其整体设置于天线辐射体10上。天线辐射体10的第一边可以为长边，天线辐射体10的第二边可以为短边，长边的尺寸大于短边的尺寸，大约三倍左右。

继续参考图4，可选地，接地端12包括第一接地端121和第二接地端122，馈电端11和第一接地端121沿第一方向X间隔设置，第一接地端121和第二接地端122沿第二方向Y设置；其中，第一方向X和第二方向Y相互垂直。

具体的，第一接地端121和馈电端11平行且沿第一方向X间隔设置，第一接地端121和第二接地端122平行沿第二方向Y设置，第一方向X和第二方向Y相互垂直设置，可以避开对天线的强干扰，并充分有效的利用有限的空间，还可以简化工艺制程，降低成本，还可以提升天线结构的性能与效率。

需要说明的是第一接地端121与天线辐射体10用于产生第一预设频段的谐振，该谐振可以是低频谐振；第二接地端122与天线辐射体10用于产生第二预设频段的谐振，该谐振可以是高频谐振。

继续参考图4，可选地，馈电端11和第一接地端121设置于天线辐射体10的第一边，第一接地端121和第二接地端122设置于天线辐射体10的第二边；馈电端11和第二接地端121之间的连线与第一边之间的夹角的范围包括40°-80°。

具体的，馈电端11和第一接地端121平行且设置于天线辐射体10的第一边，第一接地端121和第二接地端122平行且设置于天线辐射体10的第二边，上述设置方式可以使天线结构获得的有效空间较大，天线结构的性能就越好。馈电端11和第二接地端121之间的连线与第一边之间的夹角范围可以根据实际调试的谐振和效率来定，例如，可以为40°-80°。

继续参考图4，可选地，天线辐射体10可以包括槽体13，槽体13位于馈电端11和第一接地端121之间，槽体13用于增加天线辐射体10的效率。

具体的，随着越来越多的摄像头、PCB电路板、NFC、马达、大电池等元器件的堆叠，使得天线结构所能获得的有效空间愈加窄小。这直接导致天线性能的降级，尤其是带宽明显变窄，天线总效率变低。槽体13的设置可以增加一定的有效空间，带宽不会变窄，天线总效率也不会变低，使得一个馈电端11和一个接地端12的天线结构与一个馈电端11和两个接地端12的天线结构的带宽基本相同，还可以提高天线辐射体10的效率。

继续参考图4，可选地，槽体13可以包括开口和底部，槽体13的开口位于第一边，槽体13的深度沿第二方向Y延伸；槽体13的底部沿第一方向X延伸；槽体13的深度小于第一接地端121和第二接地端122之间的尺寸。

具体的，槽体13为立体结构，其形状可以为矩形或者其他不规则图形。槽体13的开口位于第一边，可以与第一边平齐，槽体13位于馈电端11和第一接地端121之间，槽体13宽度的尺寸小于馈电端11和第一接地端121之间的间距，具体尺寸可以根据实际调试需要进行设置，确保天线结构性能较佳即可。槽体13的深度沿第二方向Y延伸且小于第一接地端121和第二接地端122之间的尺寸，不会引起天线信号损耗大以及衰减严重的问题。例如，可以延伸至第一接地端121和第二接地端122之间中心点的位置。

继续参考图4，可选地，天线辐射体10的第一边的尺寸范围包括8mm-9mm；天线辐射体10的第二边的尺寸范围包括23mm-24mm。

具体的，天线辐射体10的第一边和第二边的尺寸范围过小不能实现预设频段的谐振，天线性能较差，增强天线结构的效率容易受限。天线辐射体10的第一边和第二边的尺寸范围过大，导致与天线连接的馈线增长，馈线越长损耗越大容易引起高频衰减。从图4中可以看出天线辐射体10的第一边为短边，短边尺寸范围可以为8mm-9mm；天线辐射体10的第二边为长边，长边尺寸范围可以为23mm-24mm。这样设置可以实现预设频段的谐振，天线性能较好，还能增强天线结构的效率；不会导致与天线连接的馈线增长，有利于降低天线结构上传输信号的损耗，避免引起信号的高频衰减。天线辐射体10加工时公差的范围可以为±10％或者±20％。图4示例性的示出了天线辐射体10的第一边的尺寸为8.3mm，天线辐射体10的第二边的尺寸为24.3mm的情况。

可选的，在天线辐射体10宽度固定的基础上，一馈两地天线辐射体10的长度是一馈一地天线辐射体10长度的三倍左右，面积也增大三倍左右。本发明实施例通过增加至少一个接地端12，使得天线辐射体10的面积增大，天线的性能明显的提升。

图5是根据本发明实施例提供的一种通讯设备的结构的局部剖面示意图，参考图4和图5，本发明实施例提供了一种通讯设备，该通讯设备包括上述实施例中任一项的天线结构；通信设备还包括塑胶支架20，天线结构的天线辐射体10设置于塑胶支架20的一侧；天线结构的接地端12和馈电端11设置于天线辐射体10靠近塑胶支架20的一侧。

具体的，塑胶支架20使用塑胶作为基材，可以采用LDS技术将天线辐射体10以及接地端12和馈电端11镭射在塑胶支架20的表面从而形成天线结构，塑胶支架20作为天线结构的载体，主要起到支撑和固定的作用。

由于通讯设备包括本发明任意实施例提供的天线结构，因此上述通讯设备与天线结构有益效果相同，在此不再赘述。

图6是根据本发明实施例提供的一种通讯设备的局部平面示意图，参考图5和图6，可选地，通讯设备还包括第一屏蔽罩30，第一屏蔽罩30位于塑胶支架20的远离天线结构的一侧；第一屏蔽罩30用于屏蔽外界的电磁干扰；天线结构的接地区在第一屏蔽罩30的正投影与第一屏蔽罩30不交叠。

具体的，通讯设备可以为电子书、手机、手表以及其它小型智能穿戴终端设备。通讯设备的工作环境当中，有很多复杂干扰源，如外界电场、磁场这种看不见也摸不着干扰源用存在。在塑胶支架20的远离天线结构的一侧设置第一屏蔽罩30之后，就可以很好的隔绝了这些外界的干扰源。天线结构自身工作时也对外界产生干扰和辐射，设置第一屏蔽罩30可以在一定程度上减小这些干扰和辐射。

由于塑胶支架20下方大部分面积为第一屏蔽罩30，容易导致天线结构的高度大幅度减小，而且塑胶支架20大部分面积被支架本身的加固钢片和NFC天线所占用，另外不能够距离通讯设备的边框天线太近，影响到边框天线的性能，所以可利用的面积较小。为解决上述问题，本实施例中的天线结构的接地区对应第一屏蔽罩30的区域不设置第一屏蔽罩30，有效利用通讯设备内部的空间来增加天线辐射体的高度，对提升天线结构的性能也有作用，同样的频段，天线辐射体明显变大。

继续参考图5，可选地，通讯设备还包括PCB电路板40和连接器1040，PCB电路板40设置于第一屏蔽罩30的远离塑胶支架20的一侧；PCB电路板40的信号端与天线结构的馈电端通过连接器1040连接；天线结构的接地端通过连接器1040与PCB电路板40的接地端连接。

具体的，目前通信设备的内部天线，如LDS天线和FPC天线，走线都避免不了走屏蔽罩等高度低的地方，本实施例通过预留弹片形成馈电端和接地端，通过连接器1040与PCB电路板40电连接后进行调试。连接器1040可以为弹簧、金属片或者导线，天线结构的馈电端通过弹簧、金属片或者导线与PCB电路板40的信号端连接，天线结构的接地端通过弹簧、金属片或者导线与PCB电路板40的接地端连接。

图7是根据本发明实施例提供的一种通讯设备的结构示意图，图8是根据本发明实施例提供的又一种通讯设备的结构示意图，参考图5至图8，通讯设备还可以包括第二屏蔽罩50，第二屏蔽罩50位于PCB电路板40的下方；显示屏60，显示屏60位于PCB电路板40的下方；金属中框70，金属中框70包括第一金属中框701和第二金属中框702；第一金属中框701位于PCB电路板40与显示屏60之间，第二金属中框702环形设置且其深度从天线塑胶支架20延伸至显示屏60；其中，第二金属中框702包括多个天线断缝7021。

具体的，第二屏蔽罩50可以有效防止天线结构产生的辐射干扰对外扩散，也可以防止外界干扰源对天线结构的正常工作产生干扰。

显示屏60为通信设备的显示面，用于显示图像、文本等信息。显示屏60可以包括显示面以及与显示面相对的非显示面。显示面为显示屏60朝向用户的表面，也即显示屏60在通讯设备上用户可见的表面。非显示面为显示屏60朝向通讯设备内部的表面。其中，显示面用于显示信息，非显示面不显示信息。图7是通讯设备不带显示屏60的整机正对用户的结构示意图，图8是通讯设备整机显示屏60的显示面正对用户的结构示意图。

第一金属中框701用于为电子设备100中的电子器件或功能组件提供支撑作用，以将电子设备100的电子器件、功能组件安装到一起。例如，第一金属中框701上可以设置凹槽、凸起等结构，以便干安装通讯设备的电子器件或功能组件。

第二金属中框702用于形成通讯设备的外部轮廓，以便于容纳电子器件、功能组件等，同时对通讯设备内部的电子器件和功能组件形成密封和保护作用。例如，通讯设备的摄像头、主板、振动马达以及电池等功能组件都可以设置在第二金属中框702内部。

封闭的通讯设备内部有隔断电子信号的效应，电磁波无法透过全金属的设计，所以需要有部分地方设置缝隙作为天线。第二金属中框702中设置多个天线断缝7021，第二金属中框702上的断点是通讯设备信号的天线，通讯设备的射频信号靠着它来接收和发送。实际上通讯设备不止一个信号，所以需要将金属中框分割，用来放置不同类型的天线，而断点的作用就是分割信号，断点的材质可以为塑料。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。