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天线组件及电子设备

文献发布时间:2024-04-18 20:01:23


天线组件及电子设备

技术领域

本申请涉及通信技术领域,具体涉及一种天线组件及电子设备。

背景技术

一般地,电子设备的天线的方向图以电子设备为参考点不再变化,且天线的辐射能量在空间中分布具有非均匀性,在某些方向上容易形成信号盲区。例如,用户在使用Wi-Fi上网时,某些姿态情况下可能上网速率较差,需要调整人体角度或者手机的角度才能重新恢复速率,造成不好的体验。此外,随着电子设备的便携性,小型化发展,要求天线占据空间小,如此,如何在有限的空间内实现天线方向图可重构,以减少信号盲区,成为需要解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种能够在有限的空间内实现天线方向图可重构,以减少信号盲区的天线组件及具有该天线组件的电子设备。

第一方面,本申请提供的一种天线组件,所述天线组件包括:

第一导电枝节,包括依次设置的第一自由端、第一连接点、第二连接点及第二自由端;

第一信号源,用于提供第一频段的激励信号;

第一开关切换电路,所述第一开关切换电路的一端电连接所述第一信号源,所述第一开关切换电路还电连接所述第一连接点及所述第二连接点;所述第一开关切换电路被配置为导通所述第一信号源与所述第一连接点时支持第一谐振模式;所述第一开关切换电路被配置为导通所述第一信号源与所述第二连接点时支持第二谐振模式;

第一回地电路,所述第一回地电路的一端电连接所述第一连接点,所述第一回地电路的另一端接地,所述第一回地电路用于在所述第一信号源电连接于所述第二连接点时形成使所述第一频段的谐振电流经所述第一连接点回地的回地路径;及

第二回地电路,所述第二回地电路的一端电连接所述第二连接点,所述第二回地电路的另一端接地,所述第二回地电路用于在所述第一信号源电连接于所述第一连接点时形成使所述第一频段的谐振电流经所述第二连接点回地的回地路径;

所述第一谐振模式的电流分布在所述第一自由端与所述第二连接点之间,并经所述第二回地电路回地;所述第二谐振模式的电流分布在所述第一连接点与所述第二自由端之间,并经所述第一回地电路回地;所述第一导电枝节在所述第一谐振模式下的主要辐射能量的覆盖范围与所述第一导电枝节在所述第二谐振模式下的主要辐射能量的覆盖范围不同。

第二方面,本申请提供的一种电子设备,所述电子设备包括边框、参考地板及所述的天线组件,所述参考地板设于所述边框内,所述边框包括相交设置的第一边框部及第二边框部,所述第一自由端位于所述第一边框部,所述第二自由端位于所述第二边框部。

本申请实施例提供的天线组件及电子设备,通过第一导电枝节包括依次设置的第一自由端、第一连接点、第二连接点及第二自由端;第一信号源用于提供第一频段的激励信号,所述第一开关切换电路被配置为导通所述第一信号源与所述第一连接点时支持第一谐振模式;所述第一开关切换电路被配置为导通所述第一信号源与所述第二连接点时支持第二谐振模式,设计第一回地电路的一端电连接第一导电枝节的第一连接点,第一回地电路的另一端接地,设计第二回地电路的一端电连接第一导电枝节的第二连接点,第二回地电路的另一端接地;第一谐振模式的电流分布在所述第一自由端与所述第二连接点之间,并经所述第二回地电路回地;所述第二谐振模式的电流分布在所述第一连接点与所述第二自由端之间,并经所述第一回地电路回地,第一导电枝节在第一谐振模式下的主要辐射能量的覆盖范围与第一导电枝节在第二谐振模式下的主要辐射能量的覆盖范围不同,在第一开关切换电路切换时复用了第一导电枝节的第一连接点与第二连接点之间的部分,能够在有限的空间内实现天线方向图可重构,以减少信号盲区。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图;

图2是本申请实施例提供的电子设备的局部分解示意图;

图3是本申请实施例提供的电子设备的局部俯视图;

图4是本申请实施例提供的一种天线组件的结构示意图;

图5是本申请实施例提供的天线组件上第一种谐振模式的电流分布示意图;

图6是本申请实施例提供的天线组件上第二种谐振模式的电流分布示意图;

图7是本申请实施例提供的天线组件上第一种第一回地电路的结构示意图;

图8是本申请实施例提供的天线组件上第二种第一回地电路的结构示意图;

图9是本申请实施例提供的天线组件上第一种第二回地电路的结构示意图;

图10是本申请实施例提供的天线组件上第二种第二回地电路的结构示意图;

图11是本申请实施例提供的第一信号源与第二信号源经第一合路器合路馈电的结构示意图;

图12是本申请实施例提供的第二信号源激励第二导电枝节形成第三谐振模式的电流分布图;

图13是本申请实施例提供的第一信号源激励第二导电枝节形成寄生谐振模式的电流分布图;

图14是本申请实施例提供的第二信号源激励第三导电枝节的结构示意图;

图15是本申请实施例提供的第三信号源激励第三导电枝节形成第四谐振模式的电流分布图;

图16是本申请实施例提供的第二信号源经第二开关切换电路电连接第二连接点和馈电点的结构示意图;

图17是本申请实施例提供的第二信号源经第二开关切换电路及第二合路器与第三信号源合路激励的结构示意图;

图18是图17提供的天线组件支持第五谐振模式的电流分布图;

图19是图17提供的天线组件支持第六谐振模式的电流分布图;

图20是本申请实施例提供的电子设备的边框作为天线组件的导电枝节的一种结构示意图;

图21是本申请实施例提供的天线组件在第一状态下在2.44GHz频点处的辐射方向图;

图22是本申请实施例提供的天线组件工作在不同频段时的总系统效率;

图23是本申请实施例提供的天线组件在第二状态下的辐射方向图;

图24是本申请实施例提供的电子设备的边框作为天线组件的导电枝节的另一种结构示意图;

图25是本申请实施例提供的天线组件在第一状态下在2.44GHz频点处的辐射方向图;

图26是本申请实施例提供的天线组件工作在不同频段时的S参数曲线;

图27是本申请实施例提供的天线组件工作在不同频段时的总效率曲线;

图28是本申请实施例提供的天线组件在第二状态下的辐射方向图;

图29是本申请实施例提供的天线组件工作在不同频段时的S参数曲线;

图30是本申请实施例提供的天线组件工作在不同频段时的总系统效率曲线。

附图标号说明:

电子设备1000;天线组件100;显示屏200;中框300;后盖400;参考地板500;主板600;中板310;边框320;第一边框部321;第二边框部322;第三边框部323;第四边框部324;第一导电枝节11;第一信号源21;第一开关切换电路31;第一回地电路41;第二回地电路42;第一自由端A;第一连接点B;第二连接点C;第二自由端D;第一端31a;第二端31b;第三端31c;第一射频传输线51;第二射频传输线52;第一天线单元10;第二天线单元20;第一开关61;第二开关62;第二导电枝节12;第二信号源22;第三自由端E;第一接地端F;第一合路器71;第三导电枝节13;第四自由端G;馈电点H;第二接地端J;第二耦合缝隙N2;第二开关切换电路32;第三回地电路43;第二合路器72。

具体实施方式

下面将结合附图,对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,本申请所描述的实施例仅仅是一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请提供的实施例,本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请的保护范围。

在本申请中提及“实施例”意味着,结合实施例所描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的、独立的或备选的实施例。本领域技术人员可以显式地和隐式地理解的是,本申请所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序。此外,术语“包括”和“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。例如:包含了一个或多个零部件的组件或设备没有限定于已列出的一个或多个零部件,而是可选地还包括没有列出的但所示例的产品固有的一个或多个零部件,或者基于所说明的功能其应具有的一个或多个零部件。

请参阅图1,图1为本申请实施例提供的一种电子设备1000的结构示意图。电子设备1000包括但不限于为手机、平板电脑、笔记本电脑、计算机、可穿戴设备、无人机、机器人、数码相机等具有通讯功能的设备。本申请实施例以手机为例进行说明,其他的电子设备可参考本实施例。

请参阅图2,图2是所述电子设备1000的局部分解示意图。所述电子设备1000包括天线组件100,以所述电子设备1000为手机为例对天线组件100的工作环境进行举例说明。所述电子设备1000包括沿厚度方向依次设置的显示屏200、中框300及后盖400。其中,中框300包括中板310以及围接于中板310周侧的边框320。边框320可为导电边框。当然,在其他实施方式中,所述电子设备1000可不具有中板310。显示屏200、中板310及后盖400依次层叠设置,显示屏200与中板310之间、中板310与后盖400之间皆形成收容空间以收容主板600、摄像头模组、受话器模组、电池、各种传感器等器件。边框320的一侧围接于显示屏200的边缘,边框320的另一侧围接于后盖400的边缘,以形成所述电子设备1000的完整的外观结构。本实施例中,边框320与中板310为一体结构,边框320与后盖400可为分体结构,以上为以手机为例的所述天线组件100的工作环境,但是本申请的所述天线组件100不限于上述的工作环境中。

请参阅图3,图3中为所述电子设备1000的背部视图。边框320包括依次连接的第一边框部321、第二边框部322、第三边框部323及第四边框部324。其中,第一边框部321为使用者手持并竖屏使用所述电子设备1000时远离地面的一边(即顶边),第三边框部323为使用者手持并竖屏使用所述电子设备1000时朝向地面的一边(即底边)。第二边框部322为使用者手持并竖屏使用所述电子设备1000时右侧边。第四边框部324为使用者手持并竖屏使用所述电子设备1000时左侧边。当然,第二边框部322还可以为使用者手持使用所述电子设备1000时左侧边。第四边框部324为使用者手持使用所述电子设备1000时右侧边。

请参阅图3及图4,所述电子设备1000还包括参考地板500。

可选的,参考地板500设于边框320内。参考地板500的形状大致呈矩形。因为在手机中根据需要设置器件或者避让其他结构,在参考地板500的参考地边上开设各种槽、孔等。参考地板500包括但不限于为中板310与边框320互连为一体的金属部分、中板310的金属合金部分以及电路板(包括主板600及副板)的参考地金属部分。大致来看,所述电子设备1000中的参考地系统可等效为大致的矩形,故称为参考地板500。其中,参考地板500并不指示参考地的形状呈板状且为一块矩形板。

以下结合附图对于所述天线组件100的具体结构进行举例说明。

请参阅图4,所述天线组件100包括第一导电枝节11、第一信号源21、第一开关切换电路31、第一回地电路41及第二回地电路42。

本申请对所述第一导电枝节11的材质不做具体的限定。可选的,所述第一导电枝节11的材质为导电材质,包括但不限于为金属、合金等导电材质。本申请对于所述第一导电枝节11的形状不做具体的限定。例如,所述第一导电枝节11的形状包括但不限于条状、片状、杆状、涂层状、薄膜状等。图3所示的所述第一导电枝节11仅仅为一种示例,并不能对本申请提供的所述第一导电枝节11的形状造成限定。本实施例中,所述第一导电枝节11皆呈条状。本申请对于所述第一导电枝节11的延伸轨迹不做限定。可选的,所述第一导电枝节11可以沿直线延伸、或者沿曲线延伸或者沿弯折线延伸。上述的所述第一导电枝节11在延伸轨迹上可为宽度均匀的线条,也可以为宽度渐变、设有加宽区域等宽度不等的条形。

本申请对于所述第一导电枝节11的形式不做具体的限定。可选的,所述第一导电枝节11的形态包括但不限于为金属边框320、镶嵌于塑胶边框320内的金属框架、位于边框320内或表面的金属辐射体、成型于柔性电路板(Flexible Printed Circuit board,FPC)上的柔性电路板天线、通过激光直接成型(Laser Direct Structuring,LDS)的激光直接成型天线、通过印刷直接成型(Print Direct Structuring,PDS)的印刷直接成型天线、导电片天线(例如金属支架天线)等。本实施例中,以所述第一导电枝节11为所述电子设备1000的金属边框320的一部分为例。

请参阅图4,所述第一导电枝节11包括依次设置的第一自由端A、第一连接点B、第二连接点C及第二自由端D。

第一自由端A与第二自由端D为所述第一导电枝节11的两个末端。本申请中所述的自由端是指与边框320上的其他导电部分通过绝缘断缝断开的一端。为了确保所述电子设备1000的边框320的结构强度,上述的绝缘断缝中填充有绝缘材质。本申请对于第一连接点B、第二连接点C在所述第一导电枝节11上的位置不做限定。

所述第一导电枝节11可呈弯折状或直线状。当所述第一导电枝节11呈弯折状态,第一自由端A的朝向方向与第二自由端D的朝向方向为或接近于90°。当所述第一导电枝节11呈直线状,第一自由端A的朝向与第二自由端D的朝向相反。

所述第一信号源21用于提供第一频段的激励信号。可选的,所述第一信号源21包括但不限于为用于提供第一频段的激励信号的射频收发芯片。其中,激励信号为射频电流。可选的,所述第一信号源21位于主板600上。

所述第一开关切换电路31的一端电连接所述第一信号源21。所述第一开关切换电路31还电连接所述第一连接点B及所述第二连接点C。所述第一开关切换电路31被配置为导通所述第一信号源21与所述第一连接点B时支持第一谐振模式。所述第一开关切换电路31被配置为导通所述第一信号源21与所述第二连接点C时支持第二谐振模式。

具体的,所述第一开关切换电路31用于切换所述第一信号源21电连接所述第一连接点B。所述第一信号源21激励所述第一导电枝节11形成支持所述第一频段的第一谐振模式。所述第一开关切换电路31还用于切换所述第一信号源21电连接所述第二连接点C。所述第一信号源21激励所述第一导电枝节11形成支持所述第一频段的第二谐振模式。

具体的,所述第一信号源21用于提供射频激励电流,射频激励电流传输至所述第一导电枝节11之后,能够激励起所述第一导电枝节11的第一自由端A与第二连接点C之间产生谐振电流,该谐振电流分布形成第一谐振模式,以支持该谐振电流对应的频段的电磁波信号的收发。

其中,第一频段包括但不限于为LB频段(小于1GHz)、MHB频段(1-3GHz)、UHB频段(大于3GHz)、Wi-Fi频段、GPS频段等中的至少一者。

可选的,所述第一频段包括Wi-Fi 2.4G频段、N78频段、N41频段中的至少一者。进一步地,本实施例以第一频段为Wi-Fi 2.4G频段为例。

具体的,请参阅图4,所述第一开关切换电路31包括第一端31a、第二端31b及第三端31c,第一端31a电连接所述第一信号源21,第二端31b电连接第一连接点B,第三端31c电连接第二连接点C。第一端31a与第二端31b之间可导通或断开。第一端31a与第三端31c之间可导通或断开。第一端31a与第二端31b之间的通路、第一端31a与第三端31c之间的通路相互独立。可选的,所述第一开关切换电路31位于主板600上。

可选的,请参阅图4,所述天线组件100还包括第一射频传输线51及第二射频传输线52。第一射频传输线51电连接第二端31b与第一连接点B。第二射频传输线52电连接第三端31c与第二连接点C。第一射频传输线51电连接所述第一连接点B的方式包括但不限于为导电弹片直接或间接电连接。可选的,第一射频传输线51、第二射频传输线52位于主板600上。

进一步地,请参阅图4,所述天线组件100还包括第一匹配电路M1。所述第一匹配电路M1电连接于所述第一信号源21与第一连接点B之间;或者,第一匹配电路M1分别电连接所述第一信号源21和所述第一连接点B。进一步地,第一匹配电路M1电连接于第一射频传输线51背离所述第一信号源21的一端与所述第一连接点B之间。所述第一匹配电路M1包括电容、电感中的至少一者,第一匹配电路M1通过调节所述第一信号源21端口与第一辐射体端口的阻抗匹配,利于所述第一信号源21在所述第一导电枝节11上激励出第一谐振模式。可选的,第一匹配电路M1位于主板600上。

可选的,第一匹配电路M1通过第一导电弹片电连接第一连接点B。

进一步地,请参阅图4,所述天线组件100还包括第二匹配电路M2。所述第二匹配电路M2电连接于所述第一信号源21与所述第二连接点C之间;或者,分别电连接所述第一信号源21和所述第二连接点C。进一步地,所述第二匹配电路M2电连接于第一射频传输线51背离所述第一信号源21的一端与所述第二连接点C之间。所述第二匹配电路M2包括电容、电感中的至少一者,第二匹配电路M2通过调节所述第一信号源21端口与第二连接点C的端口的阻抗匹配,利于所述第一信号源21在所述第一导电枝节11上激励出第二谐振模式。可选的,第二匹配电路M2位于主板600上。

可选的,第二匹配电路M2通过第二导电弹片电连接第二连接点C。

以上为所述第一开关切换电路31位于射频信号端进行切换的实施方式,当然,在其他实施方式中,所述第一开关切换电路31还可以位于天线端进行切换。例如,所述第一开关切换电路31的数量可以为两个,一个所述第一开关切换电路31电连接第一连接点B或者第一匹配电路M1,另一个所述第一开关切换电路31电连接第二连接点C或者第二匹配电路M2。

请参阅图4,所述第一回地电路41的一端电连接所述第一连接点B。可选的,所述第一回地电路41通过第一导电弹片电连接第一连接点B。所述第一回地电路41的另一端接地。所述第一回地电路41用于在所述第一信号源21电连接于所述第二连接点C时,使第二谐振模式下支持的所述第一频段的谐振电流经所述第一连接点B回地。

本实施方式中,请参阅图5,所述第一开关切换电路31切换至第一状态,所述天线组件100的第一天线单元10工作在第一频段。此时,所述第一导电枝节11上第一自由端A至第二连接点C的部分为第一天线单元10的辐射体,第一连接点B为第一天线单元10的馈电位置,第二连接点C为第一天线单元10的回地位置,第一自由端A为第一天线单元10的自由端。

请参阅图5,所述第一谐振模式的电流分布在所述第一自由端A与所述第二连接点C之间。可选的,所述第一谐振模式的电流从第一自由端A流向第二连接点C,并在第二连接点C经所述第二回地电路42回地。当然,所述第一谐振模式的电流还可以从参考地板、经所述第二回地电路42、第二连接点C流向第一自由端A。

请参阅图4,所述第二回地电路42的一端电连接所述第二连接点C。可选的,所述第二回地电路42通过第二导电弹片电连接第一连接点B。所述第二回地电路42的另一端接地。所述第二回地电路42用于在所述第一信号源21电连接于所述第一连接点B时,使第一谐振模式下支持的所述第一频段的谐振电流经所述第二连接点C回地。

本实施方式中,请参阅图6,所述第一开关切换电路31切换至第二状态,所述天线组件100的第二天线单元20工作在第一频段。此时,所述第一导电枝节11上第二自由端D至第一连接点B的部分为第二天线单元20的辐射体,第二连接点C为第二天线单元20的馈电位置,第一连接点B为第二天线单元20的回地位置,第二自由端D为第二天线单元20的自由端。

请参阅图6,所述第二谐振模式的谐振电流分布在所述第一连接点B与第二自由端D之间。可选的,所述第二谐振模式的电流从第二自由端D流向第一连接点B,并在第一连接点B经所述第一回地电路41回地。当然,所述第二谐振模式的电流还可以从参考地板、经所述第一回地电路41、第一连接点B流向第二自由端D。

由于第一天线单元10的自由端与第二天线单元20的自由端的朝向不同,所以所述第一导电枝节11在所述第一谐振模式下的主要辐射能量的覆盖范围与所述第一导电枝节11在所述第二谐振模式下的主要辐射能量的覆盖范围不同。例如,以第一自由端A位于第一边框部321,第二自由端D位于第二边框部322为例,所述第一天线单元10在所述第一谐振模式下的主要辐射能量覆盖所述电子设备1000的右半部分,即第一天线单元10的辐射方向图为朝右辐射。所述第二天线单元20在所述第二谐振模式下的主要能量以全向性辐射,主要辐射能量覆盖所述电子设备1000的左半部分和右半部分,即第二天线单元20的辐射方向图接近于全向辐射。

所以所述天线组件100在所述第一开关切换电路31切换至不同的状态(第一端31a导通不同的馈电点)时,所述天线组件100的工作频段(第一频段)的方向图重构,且重构前的方向图与重构后的方向图可实现全向性覆盖,减少所述天线组件100工作在第一频段时的方向图盲区,实现上网姿态自由且提高上网体验。由于第一连接点B与第二连接点C之间的部分为第一天线单元10、第二天线单元20的复用部分,所以第一开关电路切换所述天线组件100工作在第一频段的方向图时,所以所述天线组件100在满足第一频段的方向图重构的同时所占据的空间小。

本申请实施例提供的所述天线组件100及所述电子设备1000,通过设计所述第一回地电路41的一端电连接所述第一导电枝节11的第一连接点B,所述第一回地电路41的另一端接地,设计所述第二回地电路42的一端电连接所述第一导电枝节11的第二连接点C,所述第二回地电路42的另一端接地,所述第一开关切换电路31用于切换所述第一信号源21电连接第一连接点B,所述第一信号源21激励所述第一导电枝节11形成支持第一频段的第一谐振模式,第一谐振模式的电流分布在第一自由端A与第二连接点C之间,所述第二回地电路42形成使第一频段的谐振电流经第二连接点C回地的回地路径,所述第一开关切换电路31还用于切换所述第一信号源21电连接第二连接点C,所述第一信号源21激励所述第一导电枝节11形成支持第一频段的第二谐振模式,第二谐振模式的谐振电流分布在第一连接点B与第二自由端D之间,所述第一回地电路41用于在所述第一信号源21电连接于第二连接点C时形成使第一频段的谐振电流经第一连接点B回地的回地路径,所述第一导电枝节11在第一谐振模式下的主要辐射能量的覆盖范围与所述第一导电枝节11在第二谐振模式下的主要辐射能量的覆盖范围不同,在所述第一开关切换电路31切换时复用了所述第一导电枝节11的第一连接点B与第二连接点C之间的部分,能够在有限的空间内实现天线方向图可重构,以减少信号盲区。

可选的,请参阅图5,所述第一谐振模式对应于所述第一频段的中心频点的1/4波长模式。可选的,第一谐振模式为所述第一频段的中心频点的1/4波长模式。所述第一谐振模式的谐振电流分布在所述第一自由端A与所述第二连接点C之间。可选的,第一谐振模式的谐振电流可从所述第一自由端A流向第二连接点C。当然,由于电流的周期性,第一谐振模式的谐振电流还可以从第二连接点C流向第一自由端A。

换言之,第一自由端A与第二连接点C之间的电长度接近于或为所述第一频段的中心频点的1/4波长,使所述第一信号源21能够激励第一自由端A与第二连接点C之间的所述第一导电枝节11形成支持第一频段的1/4波长模式。本申请所述的“接近于”为±1/10波长。

本申请中所述的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为在自由场景中的传输时间。

当第一自由端A与第二连接点C之间的电长度不足以形成所述第一频段的中心频点的1/4波长时,可通过设置第二连接点C通过感性元件回地,补偿第一自由端A与第二连接点C之间的电长度不足,以调谐天线端与射频信号端的阻抗匹配,使第一自由端A与第二连接点C之间的所述第一导电枝节11上形成所述第一频段的中心频点的1/4波长模式。

请参阅图6,所述第二谐振模式对应于所述第一频段的中心频点的1/4波长模式。可选的,第二谐振模式为所述第一频段的中心频点的1/4波长模式。所述第二谐振模式的谐振电流分布在所述第一连接点B与第二自由端D之间。可选的,第二谐振模式的谐振电流可从所述第二自由端D流向第一连接点B。当然,由于电流的周期性,第二谐振模式的谐振电流还可以从第一连接点B流向第二自由端D。

换言之,第一连接点B与第二自由端D之间的电长度接近于或为所述第一频段的中心频点的1/4波长,使所述第一信号源21能够激励第一连接点B与第二自由端D之间的所述第一导电枝节11形成支持第一频段的1/4波长模式。本申请所述的“接近于”为±1/10波长。

当第一连接点B与第二自由端D之间的电长度不足以形成所述第一频段的中心频点的1/4波长时,可通过设置第一连接点B通过感性元件回地,补偿第一连接点B与第二自由端D之间的电长度不足,以调谐天线端与射频信号端的阻抗匹配,使第一连接点B与第二自由端D之间的所述第一导电枝节11上形成所述第一频段的中心频点的1/4波长模式。

以下结合附图对于所述第一回地电路41的结构进行举例说明。

在第一种可选的实施方式中,请参阅图7,所述第一回地电路41包括第一开关61。所述第一开关61的一端电连接于所述第一匹配电路M1背离所述第一连接点B的一端,所述第一开关61的另一端接地。所述第一开关切换电路31切换所述第一信号源21电连接所述第二连接点C,第一开关61导通。所述第二谐振模式的电流从第二自由端D流向第一连接点B,并在第一连接点B经第一匹配电路M1后经第一开关61回地,以激励起第一频段的1/4波长模式。所述第一开关切换电路31切换为所述第一信号源21电连接所述第一连接点B时,所述第一开关61断开,以便于所述第一信号源21的激励信号经第一匹配电路M1、第一连接点B传输至所述第一导电枝节11,以激励起第一频段的1/4波长模式。

本实施方式中,第一匹配电路M1不仅可在第一天线单元10工作时调谐所述第一信号源21端口与所述第一导电枝节11端口的阻抗匹配,还可在第二天线单元20工作时调谐电流,进行阻抗调谐,以激励出支持第一频段的第二谐振模式,实现第一匹配电路M1具有多种用途。

例如,当第二自由端D至第一连接点B的长度不足,例如第二自由端D至第一连接点B之间的电长度小于第一频段的中心频点的1/4波长时,第一匹配电路M1包括电感,第一谐振电流经第一匹配电路M1的电感下地,以补偿第二自由端D至第一连接点B的长度,调谐出所需频段的谐振。当然,第一匹配电路M1还可以包括天线开关和多个阻抗分支,以切换第一天线单元10所支持的子频段大小。

在第二种可选的实施方式中,请参阅图8,所述第一开关61的一端电连接于第一匹配电路M1与所述第一连接点B之间,所述第一开关61的另一端接地。所述第一开关切换电路31切换所述第一信号源21电连接所述第二连接点C,第一开关61导通。所述第二谐振模式的电流从第二自由端D流向第一连接点B,并在第一连接点B经第一开关61直接回地。此时,第一连接点B为接地点。可选的,第一开关61通过第一导电弹片电连接第一连接点B,以激励起第一频段的1/4波长模式。所述第一开关切换电路31切换为所述第一信号源21电连接所述第一连接点B时,所述第一开关61断开,以便于所述第一信号源21的激励信号经第一匹配电路M1、第一连接点B传输至所述第一导电枝节11,以激励起第一频段的1/4波长模式。

在第三种可选的实施方式中,请参阅图6,所述第一匹配电路M1包括所述第一回地电路41。本实施方式中,所述第一回地电路41为对第一频段为带通滤波电路。所述第一回地电路41用于使所述第一导电枝节11上所述第一谐振模式的谐振电流经所述第一连接点B回地,以激励起第一频段的1/4波长模式。本实施方式中,无需在额外设置第一开关61,可减少一个开关数量,节省成本及空间。

以下结合附图对于所述第二回地电路42的结构进行举例说明。

在第一种可选的实施方式中,请参阅图9,所述第二回地电路42包括第二开关62。所述第二开关62的一端电连接于第二匹配电路M2与所述第二连接点C之间,所述第二开关62的另一端接地。所述第一开关切换电路31切换所述第一信号源21电连接所述第一连接点B,第二开关62导通。所述第二谐振模式的电流从第一自由端A流向第二连接点C,并在第二连接点C经第二开关62直接回地。此时,第二连接点C为接地点。可选的,第二开关62通过第二导电弹片电连接第二连接点C,以激励起第一频段的1/4波长模式。所述第一开关切换电路31切换为所述第一信号源21电连接所述第二连接点C时,所述第二开关62断开,以便于所述第一信号源21的激励信号经第二匹配电路M2、第二连接点C传输至所述第一导电枝节11,以激励起第一频段的1/4波长模式。

在第二种可选的实施方式中,请参阅图10,所述第二回地电路42包括第二开关62。所述第二开关62的一端电连接于所述第二匹配电路M2背离所述第二连接点C的一端,所述第二开关62的另一端接地。所述第一开关切换电路31切换所述第一信号源21电连接所述第一连接点B,第二开关62导通。所述第二谐振模式的电流从第一自由端A流向第二连接点C,并在第二连接点C经第二匹配电路M2后经第二开关62回地,以激励起第一频段的1/4波长模式。所述第一开关切换电路31切换为所述第一信号源21电连接所述第二连接点C时,所述第二开关62断开,以便于所述第一信号源21的激励信号经第二匹配电路M2、第二连接点C传输至所述第一导电枝节11,以激励起第一频段的1/4波长模式。

本实施方式中,第二匹配电路M2不仅可在第二天线单元20工作时调谐第二信号源端口与第二导电枝节端口的阻抗匹配,还可在第一天线单元10工作时调谐电流,进行阻抗调谐,以激励出支持第一频段的第二谐振模式,实现第二匹配电路M2具有多种用途。

例如,当第一自由端A至第二连接点C的长度不足,例如第一自由端A至第二连接点C之间的电长度小于第一频段的中心频点的1/4波长时,第二匹配电路M2包括电感,第一谐振电流经第二匹配电路M2的电感下地,以补偿第一自由端A至第二连接点C的长度,调谐出所需频段的谐振。当然,第二匹配电路M2还可以包括天线开关和多个阻抗分支,以切换第一天线单元10所支持的子频段大小。

在第三种可选的实施方式中,请参阅图6,所述第二匹配电路M2包括所述第二回地电路42。本实施方式中,所述第二回地电路42为对第一频段为带通滤波电路。所述第二回地电路42用于使所述第一导电枝节11上所述第一谐振模式的谐振电流经所述第二连接点C回地,以激励起第一频段的1/4波长模式。本实施方式中,无需在额外设置第二开关62,可减少一个开关数量,节省成本及空间。

请参阅图11,所述天线组件100还包括第二导电枝节12及第二信号源22。第二导电枝节12的材质、形状、形式等皆可参考所述第一导电枝节11的材质、形状、形式等。

所述第二导电枝节12包括相背设置的第三自由端E与第一接地端F。所述第三自由端E与所述第二自由端D之间形成第一耦合缝隙N1。

可选的,第一耦合缝隙N1为绝缘断缝,第一耦合缝隙N1的宽度为0.5~2mm,但不限于此尺寸。所述第一导电枝节11与第二导电枝节12能够通过第一耦合缝隙N1产生容性耦合。在其中一个角度中,所述第一导电枝节11和第二导电枝节12可看作为边框320被第一耦合缝隙N1隔断而形成的两个部分。其中,“容性耦合”是指所述第一导电枝节11与第二导电枝节12之间的第一耦合缝隙N1产生电场,所述第一导电枝节11的信号能够通过电场传递至第二导电枝节12,第二导电枝节12的信号能够通过电场传递至所述第一导电枝节11,以使所述第一导电枝节11与第二导电枝节12即使在未直接电连接的状态下也能够实现电信号导通。

可选的,请参阅图11,所述第二信号源22电连接所述第二连接点C,可选的,第二信号源22通过第二导电弹片电连接第二连接点C。所述第二信号源22用于提供第二频段的激励信号。可选的,第二信号源22包括但不限于为用于提供第二频段的激励信号的射频收发芯片。其中,激励信号为射频电流。可选的,第二信号源22位于主板600上。

请参阅图12,所述第二信号源22用于激励所述第一接地端F至所述第三自由端E之间形成支持第二频段的第三谐振模式。所述第三谐振模式的谐振电流分布于所述第一接地端F至所述第三自由端E之间。所述第三谐振模式对应于所述第二频段的中心频点的1/4波长模式。可选的,所述第三谐振模式为所述第一频段的中心频点的1/4波长模式。

可选的,第三谐振模式的谐振电流可从所述第三自由端E流向第一接地端F。当然,由于电流的周期性,第三谐振模式的谐振电流还可以从第一接地端F流向第三自由端E。

换言之,第三自由端E与第一接地端F之间的电长度接近于或为所述第二频段的中心频点的1/4波长,使第二信号源22能够激励第三自由端E与第一接地端F之间的第二导电枝节12形成支持第二频段的1/4波长模式。本申请所述的“接近于”为±1/10波长。

本申请对于第二频段不做具体的限定,举例而言,第二频段包括但不限于为N78频段。

本实施方式提供的所述天线组件100,不仅可以在减小占据空间的情况下实现第一频段的方向图重构,还能支持第二频段。

再可选的,请参阅图13,由于所述第一导电枝节11与第二导电枝节12耦合,当所述第一开关切换电路31切换至第二状态,所述第一信号源21电连接所述第二连接点C,激励第二自由端D与第一连接点B之间形成第二谐振模式时,所述第二谐振模式还包括寄生谐振模式,所述寄生谐振模式对应于所述第一频段的中心频点的1/4波长模式。所述寄生谐振模式的谐振电流分布在所述第三自由端E与所述第一接地端F之间。

寄生谐振模式的谐振电流可从所述第三自由端E流向第一接地端F。当然,由于电流的周期性,寄生谐振模式的谐振电流还可以从第一接地端F流向第三自由端E。其中,寄生谐振模式的谐振电流与第二自由端D至第一连接点B之间的谐振电流的方向相反。

换言之,第三自由端E与第一接地端F之间的电长度接近于或为所述第一频段的中心频点的1/4波长,使所述第一信号源21能够激励第三自由端E与第一接地端F之间的第二导电枝节12形成支持第一频段的1/4波长模式。本申请所述的“接近于”为±1/10波长。

本申请实施例通过调整第二导电枝节12的长度,使第二导电枝节12也谐振在第一频段的中心频点或第一频段的中心频点附近(例如第一频段的中心频点±100MHz的范围内),第一主谐振模式与寄生谐振模式相耦合,实现所述第一导电枝节11的辐射与第二导电枝节12的辐射相叠加后对第一频段的信号辐射产生增强效果。本实施方式提供的所述天线组件100,不仅可以在减小占据空间的情况下实现第一频段的方向图重构,还能提升第一频段的效率。

在其他实施方式中,第三自由端E与第一接地端F之间的电长度不接近于所述第一频段的中心频点的1/4波长,第二导电枝节12上未形成支持第一频段的寄生谐振模式,而是在所述第一导电枝节11的耦合下形成耦合电流,第二导电枝节12上的耦合电流与所述第一导电枝节11上的谐振电流的辐射相作用后形成至少覆盖第一边框部321所在侧(左半部分)的方向图,以与第二天线单元20在第一频段的方向图形成全向覆盖。

在第二信号源22能够电连接第二连接点C的实施方式中,请参阅图11,所述天线组件100还包括第一合路器71。所述第一合路器71电连接于所述第一开关切换电路31与所述第二连接点C之间。所述第二信号源22电连接所述第一合路器71。举例而言,第一合路器71的一个输入端电连接第二信号源22,第一合路器71的另一个输入端电连接所述第一开关切换电路31的一个输出端,所述第一开关切换电路31的另一个输出端通过第一射频传输线51电连接所述第一匹配电路M1,所述第一开关切换电路31的输入端电连接所述第一信号源21,第一合路器71的输出端通过第二射频传输线52电连接第二匹配电路M2。

所述第一合路器71用于在所述第一开关切换电路31导通所述第二连接点C与所述第一信号源21时将所述第二频段的激励信号与所述第一频段的激励信号合成一路信号,并将该合并后的一路信号经第二射频传输线52、第二匹配电路M2传输至所述第一导电枝节11的第一连接点B。

所述第一合路器71还用于在所述第一开关切换电路31断开所述第二连接点C与所述第一信号源21时将第二信号源22提供的所述第二频段的激励信号输送至所述第一导电枝节11的第二连接点C。

本实施方式通过第一合路器71将所述第一信号源21、第二信号源22的信号进行合路之后传输至所述第一导电枝节11,同时第一合路器71还支持第二信号源22的单路工作,以便于确保所述第一信号源21既可以切换不同的馈电端口,还可确保第二信号源22的工作不受所述第一信号源21的馈电端口切换的影响。

请参阅图14,所述天线组件100还包括第三导电枝节13。第三导电枝节13的材质、形状、形式等皆可参考所述第一导电枝节11的材质、形状、形式等。

请参阅图14,所述第三导电枝节13包括依次设置的第四自由端G、馈电点H与第二接地端J。所述第四自由端G与所述第一自由端A之间形成第二耦合缝隙N2。第二耦合缝隙N2可参考上述第一耦合缝隙N1的描述。

可选的,在具有第二信号源22的实施例中,请参阅图15,第二信号源22用于电连接馈电点H。所述馈电点H用于接收第二信号源22提供的第二频段的激励信号,以激励所述馈电点H至所述第四自由端G之间的第三导电枝节13形成支持第二频段的第四谐振模式。所述第四谐振模式的谐振电流分布于所述馈电点H与所述第四自由端G之间。所述第四谐振模式对应于所述第二频段的中心频点的1/4波长模式。可选的,所述第四谐振模式为所述第二频段的中心频点的1/4波长模式。

可选的,第四谐振模式的谐振电流可从所述第四自由端G流向馈电点H。当然,由于电流的周期性,第四谐振模式的谐振电流还可以从馈电点H流向第四自由端G。

换言之,第四自由端G与馈电点H之间的电长度接近于或为所述第二频段的中心频点的1/4波长,使第二信号源22能够激励第四自由端G与馈电点H之间的第三导电枝节13形成支持第二频段的1/4波长模式。本申请所述的“接近于”为±1/10波长。

本申请对于第二频段不做具体的限定,举例而言,第二频段包括但不限于为N78频段。

本实施方式提供的所述天线组件100,不仅可以在减小占据空间的情况下实现第一频段的方向图重构,还能实现所述第一导电枝节11和第三导电枝节13皆支持第二频段,以提升第二频段的效率,增加所述天线组件100所支持频段的数量。

在所述天线组件100包括第三导电枝节13、第二信号源22及第一合路器71的实施例中,请参阅图16,所述天线组件100还包括第二开关切换电路32。所述第二开关切换电路32电连接所述第一合路器71、所述第二信号源22及所述馈电点H。举例而言,第二开关切换电路32的一个输入端电连接第二信号源22,第二开关切换电路32的一个输出端电连接第一合路器71,第二开关切换电路32的另一个输出端电连接馈电点H。

请参阅图16,所述第二开关切换电路32用于切换所述第二信号源22电连接所述第一合路器71和/或所述馈电点H。当第二开关切换电路32电连接第二信号源22和第一合路器71时,第二信号源22对第二导电枝节12馈电,以激励第二导电枝节12形成支持第二频段的第三谐振模式,此时第二导电枝节12工作在第二频段时的主要能量朝向第二导电枝节12背离参考地板的一侧辐射(例如主要覆盖所述电子设备1000的左半部分)。

当第二开关切换电路32电连接第二信号源22和馈电点H时,第二信号源22对第三导电枝节13馈电,以激励第三导电枝节13形成支持第二频段的第四谐振模式,此时第三导电枝节13工作在第二频段时的主要能量朝向第三导电枝节13背离参考地板的一侧辐射(例如主要覆盖所述电子设备1000的上半部分),或者在其他天线的叠加作用下朝向参考地板背离所述第一导电枝节11的方向辐射(例如主要覆盖所述电子设备1000的右半部分)。进而通过第二开关切换电路32切换第二信号源22的馈电位置,还能实现第二频段的方向图重构,即本申请能够同时实现第一频段和第二频段的方向图重构,使第一频段和第二频段无信号盲区,提升天线通信质量。

请参阅图17,所述天线组件100还包括第三信号源23。所述第三信号源23用于提供第三频段及第四频段的激励信号。所述第三信号源23包括但不限于为射频收发芯片。第三信号源23设于主板600上。

本申请对于第三频段、第四频段不做具体的限定。举例而言,第三频段包括GPS-L1频段,第四频段包括Wi-Fi 5G频段。

请参阅图18,所述第三信号源23电连接所述馈电点H。所述第三信号源23用于激励所述第二接地端J与所述第四自由端G之间形成支持所述第三频段的第五谐振模式。所述第五谐振模式对应于所述第三频段的中心频点的1/4波长模式。换言之,第二接地端J与所述第四自由端G之间的电长度接近于或为所述第三频段的中心频点的1/4波长,使第三信号源23能够激励第二接地端J与所述第四自由端G之间的第三导电枝节13形成支持第三频段的1/4波长模式。

请参阅图19,所述第三信号源23还用于激励所述第一连接点B与所述第一自由端A之间形成支持所述第四频段的第六谐振模式。所述第六谐振模式对应于所述第四频段的中心频点的1/4波长模式。换言之,第一连接点B与所述第一自由端A之间的电长度接近于或为所述第四频段的中心频点的1/4波长,使第三信号源23能够激励第一连接点B与所述第一自由端A之间的第三导电枝节13形成支持第四频段的1/4波长模式。可选的,第一匹配电路M1还包括第三回地电路43,该第三回地电路43的一端电连接第一连接点B,所述第三回地电路43的另一端电连接参考地板。第三回地电路43用于使所述第四频段的谐振电流回地。

本实施例通过设置第三信号源23电连接馈电点H,使所述天线组件100可支持多种频段,例如Wi-Fi2.4G+GPS-L1+N78+Wi-Fi 5G频段。

请参阅图17,所述天线组件100还包括第二合路器72。所述第二合路器72电连接所述馈电点H、所述第三信号源23及所述第二开关切换电路32。

举例而言,所述第二合路器72的一个输入端电连接第二开关切换电路32背离第二信号源22的一端,第二合路器72的另一输入端电连接第三信号源23,所述第二合路器72的输出端通过第三射频传输线电连接馈电点H。

所述第二合路器72用于在所述第二开关切换电路32导通所述馈电点H与所述第二信号源22时将所述第二信号源22提供的激励信号与所述第三信号源23提供的激励信号合成一路信号,并将该合并后的信号传输至第三导电枝节13。

所述第二合路器72还用于在所述第二开关切换电路32断开所述馈电点H与所述第二信号源22时将所述第三信号源23提供的激励信号输送至第三导电枝节13的所述馈电点H。

本实施方式通过第二合路器72将第二信号源22、第三信号源23的信号进行合路之后传输至第三导电枝节13,同时第二合路器72还满足第三信号源23的单路工作,以便于确保第二信号源22既可以切换不同的馈电端口,还可确保第三信号源23的工作不受第二信号源22的馈电端口切换的影响。

可选的,所述第一自由端A位于所述第一边框部321。所述第二自由端D位于所述第二边框部322。第一自由端A的朝向与第二自由端D的朝向相差90°。所述第一导电枝节11在所述第一谐振模式下的主要能量朝向所述参考地板背离所述第二边框部322的方向辐射,例如朝向所述电子设备1000的右半部分。所述第一导电枝节11在所述第二谐振模式下形成侧边电流,侧边电流的天线辐射方向图为全向辐射方向图。

所述电子设备1000还包括控制器(未图示)。所述控制器电连接所述第一开关切换电路31。所述控制器根据所述天线组件100工作在所述第一频段的信号强度与第一预设信号阈值之差控制所述第一开关切换电路31切换所述第一信号源21电连接所述第一连接点B、或电连接所述第二连接点C、或同时电连接所述第一连接点B与所述第二连接点C。

例如,控制器实时监控或者以预设频次监控所述天线组件100工作在第一频段的信号强度,并比较与预设信号阈值的大小,当第一频段的信号强度低于第一预设信号阈值时,控制器控制所述第一开关切换电路31切换所述第一信号源21的馈电位置,例如,所述第一信号源21对第一连接点B馈电切换至所述第一信号源21对第二连接点C馈电,以改变第一频段的辐射方向图,直至第一频段的信号强度大于或等于预设信号阈值。

再例如,控制器以一定的频率控制所述第一开关切换电路31,并比较所述第一信号源21对第一连接点B馈电时的信号强度、所述第一信号源21对第二连接点C馈电时的信号强度、所述第一信号源21对第一连接点B及第二连接点C馈电时的信号强度,取三个信号强度中的最大值对应的馈电方式为第一频段的工作馈电方式。

类似的,所述控制器电连接所述第二开关切换电路32。所述控制器根据所述天线组件100工作在所述第二频段的信号强度与第二预设信号阈值之差控制所述第二开关切换电路32切换所述第二信号源22电连接所述第二连接点C、或电连接所述馈电点H、或同时电连接所述第二连接点C与所述馈电点H。

本申请实施例提供的所述天线组件100,可支持、Wi-Fi 2.4G、Wi-Fi 5G、GPS L1及NR N78频段,同时Wi-Fi 2.4G频段存在两种不同的工作状态,通过开关可以调整Wi-Fi2.4G天线朝向不同方向辐射。

请参阅图20,结合图14,在一实施例中,所述天线组件100包括第二导电枝节12、所述第一导电枝节11和第三导电枝节13。第二导电枝节12与所述第一导电枝节11之间的缝隙为第一耦合缝隙N1,所述第一导电枝节11与第三导电枝节13之间的缝隙为第二耦合缝隙N2。第二导电枝节12的第一接地端F与手机中框相连进行回地,或者通过弹片与主板600的匹配调节元件相连,调节第二导电枝节12的电流。所述第一导电枝节11上的第一连接点B和第二连接点C通过所述第一开关切换电路31电连接Wi-Fi2.4射频收发芯片。所述第一开关切换电路31为SPDT开关,使得Wi-Fi2.4射频信号可选择地馈入第一连接点B或第二连接点C。由SPDT开关的状态决定信号的走向。此外,第一连接点B与SPDT开关之间还包括第一开关61、第一匹配电路M1,第二连接点CSPDT开关之间还包括第二匹配电路M2、第二开关62。其中,第一开关61、第二开关62皆为SPST开关。第一开关61为SPST1,第二开关62为SPST2。SPST开关用于控制不同工作状态时的电流分布,提高端口之间的隔离度。第三导电枝节13上的第二接地端J与第一接地端F相同,可以直接回地或接到主板600的匹配调节元件。第三导电枝节13上的馈电点H电连接Wi-Fi 5G+GPS L1+N78频段射频芯片。Wi-Fi 5G频段的电流模式是从第一连接点B到第二耦合缝隙N2的1/4波长模式。N78频段的电流模式从馈电点H到第二耦合缝隙N2的1/4波长模式。GPS L1的电流模式从第二接地点到第二耦合缝隙N2的1/4波长模式。

本申请实施例提供的所述天线组件100及所述电子设备1000,通过设计所述第一回地电路41的一端电连接所述第一导电枝节11的第一连接点B,所述第一回地电路41的另一端接地,设计所述第二回地电路42的一端电连接所述第一导电枝节11的第二连接点C,所述第二回地电路42的另一端接地,所述第一开关切换电路31用于切换所述第一信号源21电连接第一连接点B,所述第一信号源21激励所述第一导电枝节11形成支持第一频段的第一谐振模式,第一谐振模式的电流分布在第一自由端A与第二连接点C之间,所述第二回地电路42形成使第一频段的谐振电流经第二连接点C回地的回地路径,所述第一开关切换电路31还用于切换所述第一信号源21电连接第二连接点C,所述第一信号源21激励所述第一导电枝节11形成支持第一频段的第二谐振模式,第二谐振模式的谐振电流分布在第一连接点B与第二自由端D之间,所述第一回地电路41用于在所述第一信号源21电连接于第二连接点C时形成使第一频段的谐振电流经第一连接点B回地的回地路径,所述第一导电枝节11在第一谐振模式下的主要辐射能量的覆盖范围与所述第一导电枝节11在第二谐振模式下的主要辐射能量的覆盖范围不同,在所述第一开关切换电路31切换时复用了所述第一导电枝节11的第一连接点B与第二连接点C之间的部分,能够在有限的空间内实现天线方向图可重构,以减少信号盲区。

天线的工作原理为:当SPDT开关调节Wi-Fi2.4G的信号馈入到不同天线端口(第一连接点B或第二连接点C)时,配合两个端口上的SPST开关切换,将会激励起不同的电流分布,从而在空间中产生不同的辐射方向图。具体方案如下:

第一状态下,SPDT开关调控Wi-Fi 2.4G的信号馈到第二连接点C上,且此时SPST1导通,SPST2断开,此时Wi-Fi2.4频段的电流将从第一连接点B回流到参考地板,形成从第一连接点B到第一耦合缝隙N1的1/4波长模式,另一方面,通过调整第一耦合缝隙N1或第一接地端F的位置来调节第二导电枝节12的长度,也可以使得第二导电枝节12谐振在2.4GHz附近,从而与所述第一导电枝节11的辐射相叠加后对Wi-Fi 2.4G信号的辐射产生增强效果。

请参阅图21,图21是所述天线组件100在第一状态下在2.44GHz频点处的辐射方向图。可以看出,此时对于Wi-Fi2.4频段而言,将激励起从第二连接点C到第二耦合缝隙N2的1/4波长模式,天线端口朝右,此时天线能量主要朝右辐射。

请参阅图22,图22是所述天线组件100工作在不同频段时的总系统效率。其中,曲线a1表示所述天线组件100在第一状态下支持Wi-Fi 2.4G频段时的辐射效率。曲线b1表示所述天线组件100在第一状态下支持N78/GPS L1/Wi-Fi 5G频段时的辐射效率。曲线a2表示所述天线组件100在第一状态下支持Wi-Fi2.4G频段时的总效率。曲线b2表示所述天线组件100在第一状态下支持N78/GPS L1/Wi-Fi 5G频段时的总效率。

第二状态,SPDT开关调控Wi-Fi 2.4G的信号馈到所述第一导电枝节11的第一连接点B,且此时SPST1开关断开,SPST2开关导通,电流通过第二连接点C回地。

请参阅图23,图23是所述天线组件100在第二状态下的辐射方向图。可以看出,所述天线组件100在第二状态下的方向图是一个接近全向的辐射方向图,可以均匀接收空间各个方向传来的能量。对于N78/GPS L1/Wi-Fi 5G频段,此时可以通过激励第三导电枝节13上的电流进行辐射,与Wi-Fi 2.4G的信号没有影响。

请参阅图22,图22是所述天线组件100工作在不同频段时的总系统效率。可以看到对于不同状态,Wi-Fi2.4G、GPS、N78、Wi-Fi 5G频段的效率都变化不大。

对于一般场景下,可以选择让Wi-Fi天线工作在第一状态,此时可以均匀接收各方向传来的能量。若信号大部分能量主要是从右侧传来,此时第二状态的RSSI将优于第一状态,则将天线切换到第二状态,这样可以提高天线的增益,从而提高通信质量。在实际应用时,可以通过手机检测到不同状态的Wi-Fi信号的强弱,来智能选择Wi-Fi信号最强的工作模式。

相对于传统固定方向图的方案,本申请方案具有两种可选择的天线方向图,可智能调节天线的辐射方向,根据环境的Wi-Fi信号分布来智能选择工作模式,从而提升通信质量。

所述天线组件100的各个端口皆可以接匹配电路,根据实际情况调整。导电枝节的长度以及各个连接点位置均可调整,调整后的天线可以工作在本文描述的频段之外的频段上,包括但不限于GPS L1/Wi-Fi5G/N78这几个频段。第二导电枝节12可以起到增强Wi-Fi2.4G辐射的效果,当第二导电枝节12长度改变时,第二导电枝节12可能不谐振在2.4GHz附近,可能工作在更高的频率(枝节更短)或更低的频率(枝节更长),根据设计者的目标决定。此时如果在第二导电枝节12上连接其它射频信号源,则第二导电枝节12可以用于辐射其它频段的信号(与本申请描述的频段不相同或相同的信号均可以),这样就能利用更多的频段进行通信。开关形式不限于本案例提到的SPST或SPDT,只要能实现类似功能即可。

本申请通过设计所述第一信号源21切换至第一连接点B和第二连接点C,实现具有两种空间能量分布相互补的可重构方向图,可智能调节天线的辐射方向,根据环境的Wi-Fi2.4G信号分布来智能选择工作模式,保证天线可以用最佳的角度接到环境传来的Wi-Fi2.4G信号的能量,避免因方向图“零点”导致通信中断。天线在具有可重构方向图的同时,还能支持共4个频段的工作,除了Wi-Fi频段之外,还包含GPS L1/Wi-Fi 5G以及NR的N78频段,可占用较小空间实现更多频段覆盖;在Wi-Fi2.4G天线的两个激励端口各加了一个SPST开关,当其中一个端口被激励时,将另一个端口的SPST开关导通,让电流回地,可以提高两个端口之间的隔离度,避免由于端口太近而影响天线的辐射效率。

在另一种实施例中,请参阅图24及图16,Wi-Fi2.4的信号从所述第一信号源21出来后经过一个SPDT开关分成两路,其中一路进入第一合路器71与N78频段的信号共同馈入到第二连接点C,另一路则是直接馈到第一连接点B。实际工作时,由SPDT的状态决定信号的走向。第一连接点B与SPDT开关之间还包括第一开关61、第一匹配电路M1,第二连接点C与SPDT开关之间还包括第二匹配电路M2。其中,第一开关61为SPST开关。SPST开关用于控制不同工作状态时的电流分布,提高端口之间的隔离度。第三导电枝节13上的第二接地端J与第一接地端F相同,可以直接回地或接到主板600的匹配调节元件,而馈电点H则与GPS L1、Wi-Fi 5G频段的射频信号源相连进行激励。

第一状态,SPDT开关调控Wi-Fi 2.4G的信号馈到第二连接点C,且此时第一连接点B的SPST开关导通,Wi-Fi2.4频段的电流将从第一连接点B回流到主板600和中框,形成从第一连接点B到第一耦合缝隙N1的1/4波长模式,另一方面,通过调整第一耦合缝隙N1或第一接地端F的位置来调节第二导电枝节12的长度,使得第二导电枝节12谐振在3.5GHz附近,从而使得所述第一导电枝节11与第二导电枝节12可以同时辐射Wi-Fi 2.4G和N78频段的信号。

请参阅图25,图25是所述天线组件100在第一状态下在2.44GHz频点处的辐射方向图。可以看出,此时对于Wi-Fi2.4频段而言,将激励起从第二接地端J到第二耦合缝隙N2的1/4波长模式,天线端口朝右,此时天线能量主要朝右辐射。该状态下GPS L1/Wi-Fi 5G频段的能量仍然是通过馈电点H激励第三导电枝节13进行辐射。

请参阅图26,图26是所述天线组件100工作在不同频段时的S参数。曲线a是GPSL1/Wi-Fi 5G频段的S参数曲线。曲线b是Wi-Fi2.4信号从第一连接点B馈入时的S参数曲线。曲线c是Wi-Fi2.4信号和N78频段从第二连接点C激励时的S参数曲线。可以看出,所述天线组件100可支持GPS L1频段、Wi-Fi 5G频段、Wi-Fi 2.4G频段、N78频段。

请参阅图27,图27是所述天线组件100工作在不同频段时的总系统效率。曲线a是GPS L1/Wi-Fi 5G频段的总效率曲线。曲线b是Wi-Fi2.4信号从第一连接点B馈入时的总效率曲线。曲线c是Wi-Fi2.4信号和N78频段从第二连接点C激励时的总效率曲线。可以看出,所述天线组件100在GPS L1频段、Wi-Fi 5G频段、Wi-Fi 2.4G频段、N78频段具有较好的效率。

第二状态,SPDT开关调控Wi-Fi 2.4G的信号馈到所述第一导电枝节11的第一连接点B,且此时第一连接点B的SPST开关断开。

请参阅图28,图28是所述天线组件100在第二状态下的辐射方向图。可以看出,所述天线组件100在第二状态下的方向图是一个接近全向的辐射方向图,可以均匀接收空间各个方向传来的能量。

而对于GPS L1/Wi-Fi 5G频段,此时信号馈到馈电点H激励起第三导电枝节13上的电流进行辐射。GPS L1频段的辐射模式主要是从第二接地端J到第二耦合缝隙N2的1/4波长模式,Wi-Fi 5G频段的辐射模式主要是从第一连接点B到第二耦合缝隙N2的1/4波长模式。

请参阅图29,图29是所述天线组件100工作在不同频段时的S参数。曲线a是GPSL1/Wi-Fi 5G频段的S参数曲线。曲线b是Wi-Fi 2.4G和N78频段的S参数曲线。可以看出,所述天线组件100可支持GPS L1频段、Wi-Fi 5G频段、Wi-Fi 2.4G频段、N78频段。

请参阅图30,图30是所述天线组件100工作在不同频段时的效率。曲线a是GPS L1/Wi-Fi 5G频段的总效率曲线。曲线b是Wi-Fi 2.4G和N78频段的总效率曲线。可以看出,所述天线组件100在GPS L1频段、Wi-Fi 5G频段、Wi-Fi 2.4G频段、N78频段具有较好的效率。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本申请的限制,本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型,这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。

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