天线装置和电子设备

技术领域

本申请涉及射频技术领域，特别是涉及一种天线装置和电子设备。

背景技术

手机等电子设备的设计越来越薄，小净空趋势下，难以满足通信性能需求。

发明内容

基于此，有必要提供一种天线装置和电子设备。

第一方面，提供了天线装置，包括：

金属地板；

馈源；

辐射体，辐射体上具有第一接地点以及与馈源连接的馈电点，辐射体用于在馈源的激励下与金属地板耦合；

寄生枝节，具有第二接地点，且寄生枝节与辐射体之间具有缝隙；

调谐电路，分别与馈源、馈电点连接，调谐电路用于支持辐射体和寄生枝节工作在第一谐振模式，以支持第一频段，调谐电路还用于调节辐射体支持第二频段和第三频段，其中，第一频段、第二频段和第三频段各不相同；

第一谐振模式为馈源提供的激励电流谐振于第一目标端与第二目标端之间的模式，第一目标端为辐射体上远离寄生枝节的一端，第二目标端为寄生枝节上远离辐射体的一端。

第二方面，提供了一种电子设备，包括如上所述的天线装置。

上述天线装置和电子设备，寄生枝节上设有接地点，形成环L形式的寄生结构，加入两个额外的边界条件，在调谐电路调谐作用下，与辐射体配合，可支持激励电流谐振于第一目标端和第二目标端之间的模式，其中，该第一目标端为辐射体上远离寄生枝节的一端，第二目标端为寄生枝节上远离辐射体的一端，以支持第一频段，同时还用于调节辐射体支持第二频段和第三频段，该第一频段、第二频段和第三频段的频段范围各不相同，即仅需在辐射体基础上增加寄生枝节，即可实现宽带化设计，有利于提升小净空下的天线通信性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术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为一实施例的天线装置的结构示意图之一；

图2为一实施例的天线装置的结构示意图之二；

图3为图1结构下的S参数和效率测试结果示意图；

图4为图1结构下，天线装置在UWB CH5频段的辐射分布图；

图5为图1结构下，天线装置在UWB CH5频段的辐射占比示意图；

图6为图1结构下，天线装置在UWB CH9频段的辐射分布图；

图7为图1结构下，天线装置在UWB CH9频段的辐射占比示意图；

图8为图2结构下，天线装置的S参数和效率测试结果示意图；

图9一实施例的天线装置的结构示意图之三；

图10a为一个实施例中天线装置中的各调谐单元的结构示意图之一；

图10b为一个实施例中天线装置中的各调谐单元的结构示意图之二；

图10c为一个实施例中天线装置中的各调谐单元的结构示意图之三；

图10d为一个实施例中天线装置中的各调谐单元的结构示意图之四；

图10e为一个实施例中天线装置中的各调谐单元的结构示意图之五；

图10f为一个实施例中天线装置中的各调谐单元的结构示意图之六；

图10g为一个实施例中天线装置中的各调谐单元的结构示意图之七；

图10h为一个实施例中天线装置中的各调谐单元的结构示意图之八；

图11为一实施例的电子设备的结构示意图之一；

图12为一实施例的电子设备的结构示意图之二。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件/组成部分，但这些元件/组成部分不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件/组成部分与另一个元件/组成部分区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一侧边框称为第二侧边框，且类似地，可将第二侧边框称为第一侧边框。第一侧边框和第二侧边框两者都是侧边框，但其不是同一侧边框。

可以理解，“至少一个”是指一个或多个，“多个”是指两个或两个以上。“元件的至少部分”是指元件的部分或全部。

本申请实施例提供的天线装置，可应用于电子设备。其电子设备可以为手持设备、车载设备、可穿戴设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其他处理设备，以及各种形式的用户设备(User Equipment，UE)(例如，手机)，移动台(Mobile Station，MS)等等。为方便描述，上面提到的设备统称为电子设备。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种天线装置，包括：金属地板90，馈源S1，辐射体10，寄生枝节20，以及调谐电路M。馈源S1为提供激励电流的器件。

其中，辐射体10上具有第一接地点D1以及与馈源S1连接的馈电点K，辐射体10用于在馈源S1的激励下与金属地板90耦合。

寄生枝节20具有第二接地点D2，且寄生枝节20与辐射体10之间具有缝隙。当辐射体10在馈源S1激励下传输激励电流时，缝隙对于辐射体10来可以为电容加载，不影响电流分布。

调谐电路M分别与馈源S1、馈电点K连接，调谐电路M用于支持辐射体10和寄生枝节20工作在第一谐振模式，以支持第一频段，调谐电路M还用于调节辐射体10支持第二频段和第三频段。其中，第一频段、第二频段和第三频段各不相同。第一谐振模式为馈源S1提供的激励电流谐振于第一目标端与第二目标端之间的模式，第一目标端为辐射体10上远离寄生枝节20的一端，第二目标端为寄生枝节20上远离辐射体10的一端。

可选的，调谐电路M可包括电容、电阻和电感中的至少一种，或者多个的组合。在本申请实施例中，对调谐电路M所包括的调频器件的器件类型以及器件与器件之间的连接关系不做进一步的限定。

可选的，辐射体10、寄生枝节20可分别为柔性电路板(Flexible PrintedCircuit，FPC)天线辐射体、激光直接成型(Laser Direct Structuring，LDS)天线辐射体、印刷直接成型(Print Direct Structuring，PDS)天线辐射体、金属辐射枝节中的一种。在本申请实施例中，对辐射体10和寄生枝节20的类型不做进一步的限定，且辐射体10、寄生枝节20的类型可以相同，也可以不同。例如，均可以为LDS天线辐射体。

具体的，本申请实施例提供的天线装置，基于设置有第二接地点D2的寄生枝节20，形成环L形式的寄生结构，在辐射体10基础上，加入两个额外的边界条件。在调谐电路M调谐作用下，寄生枝节20与辐射体10配合，可支持激励电流谐振于第一目标端和第二目标端之间的第一谐振模式，其中，该第一目标端为辐射体10上远离寄生枝节20的一端，第二目标端为寄生枝节20上远离辐射体10的一端，以支持第一频段，此外，调谐电路M还用于调节辐射体10支持第二频段和第三频段，该第一频段、第二频段和第三频段的频段范围各不相同，即仅需在辐射体10基础上增加寄生枝节20，即可实现宽带化设计，有利于提升小净空下的天线通信性能。

其中，辐射体10、调谐电路M和馈源S1组成的天线可以为支持WiFi 5G的天线，结合寄生枝节20，可支持WiFi 7多频段和UWB(UltraWide Band，超带宽)频段的通信。

在一个实施例中，如图1和图2所示，辐射体10具有第一端和第二端，第一接地点D1位于第一端，馈电点K位于第二端；调谐电路M用于支持辐射体10工作在第二谐振模式，以支持第二频段，第二谐振模式为第一接地点D1到馈电点K的环流模式，该模式下的电流分布如图1和图2中的I2所示，馈电电流从辐射体10上的第一接地点D1至馈电点K，以及自馈电点K至馈源S1。

馈源S1提供第二频段对应的激励电流时，调谐电路M调节为支持第二频段对应的激励信号通过，该激励电流通过调谐电路M后，自馈电点K接入辐射体10，在辐射体10上传输，并基于第一接地点D1馈出，实现该馈电路径上的馈电，以支持第一接地点D1到馈电点K的环流模式。

在一个实施例中，调谐电路M还用于支持辐射体10工作在第三谐振模式，以支持第三频段，第三谐振模式为第一接地点D1到馈电点K的半环流模式。

该模式下的电流分布如图1和图2中的I3所示，自辐射体10上的电流零点，电流反向分布，即自第一馈电点K至电流零点以及自第一接地点D1至电流零点。

馈源S1提供第三频段对应的激励电流时，调谐电路M调节为支持第三频段对应的激励信号通过，该激励电流通过调谐电路M后，自馈电点K接入辐射体10，在辐射体10上传输，并传输至辐射体10上的电流零点，同时，基于共地，馈电电流从第一接地点D1向辐射体10上的电流零点传输，以支持第一接地点D1到馈电点K的半环流模式。

在一个实施例中，如图1所示，寄生枝节20具有耦合端和第一自由端，辐射体10的第一端和寄生枝节20的耦合端之间具有缝隙，第二接地点D2位于耦合端；第一谐振模式包括馈电点K到第一接地点D1的半环流模式，以及第二接地点D2到第一自由端的四分之一波长模式。

该模式下的电流分布如图1中的I1所示，自辐射体10上的电流零点，电流反向，以及自第二接地点D2到第一自由端。

馈源S1提供第一频段对应的激励电流时，调谐电路M调节为支持第一频段对应的激励信号通过，该激励电流通过调谐电路M后，自馈电点K接入辐射体10，在辐射体10上传输，并传输至辐射体10上的电流零点，同时，基于共地，馈电电流从第一接地点D1向辐射体10上的电流零点传输，以支持第一接地点D1到馈电点K的半环流模式。此外，基于共地，该激励电流从自金属地板90上，馈入第二接地点D2，并自第二接地点D2向第一自由端传输。

本申请实施例提供的天线装置，由于寄生枝节20的存在，支持多个谐振模式，同时，还隐含着自第二接地点D2到第一自由端的四分之一波长模式，各个谐振模式的频率接近，拓宽了带宽。

如图1所示架构下，馈源S1馈电端口的S参数和效率如图3所示。可以看到，辐射体10支持的频段可覆盖4.5G-9GHz，即覆盖WIFI 7频段，同时，可覆盖UWB CH5(6.2-6.7GHz)和UWB CH9(7.7-8.2GHz)频段。

如图1所示架构下进行测试，得到如图3的测试结果，参见S1,1曲线，可知，调谐电路M调节下，辐射体10支持自第一接地点D1至馈电点K的环流模式时，辐射体10工作在4.6824GHz谐振频点。辐射体10支持第一接地点D1至馈电点K的半环流模式时，辐射体10工作在7.5134GHz谐振频点。调谐电路M调节下，当辐射体10和寄生枝节20支持的第一谐振模式包括第一接地点D1至馈电点K的半环流模式，以及自第二接地点D2至第一自由端的四分之一波长模式时，工作在8.3626GHz谐振频点。从系统总效率曲线E

此外，本申请实施例提供的天线装置，在支持UWB频段时，主辐射方向为垂直金属地板90的方向。

例如，在如图1所示架构下，UWB CH5频段的总场方向图如图4所示，此时，天线装置的前向(以z轴方向为前向)占比如图5所示，可以看到，天线装置的主要辐射方向为向前方向(前向占比为0.116/0.214，约等于54.2％)，满足UWB天线需求，可实现UWB寻物测距等功能。

在如图1所示架构下，UWB CH9频段的总场方向图如图6所示，此时，天线装置的前向(以z轴方向为前向)占比如图7所示，可以看到，天线装置的主要辐射方向为向前方向(前向占比为0.181/0.315，约等于57.5％)，满足UWB天线需求，可实现UWB寻物测距等功能。

本申请实施例提供的天线装置，利用缝隙对高频来说可等效为电容的特点，引入设有第二接地点D2的寄生枝节20，构成LOOP-L形式的寄生结构，加入两个额外的边界条件，形成多模天线，拓展带宽，覆盖WIFI 7频段，并支持至少一个UWB频段。

在一个实施例中，如图2所示，寄生枝节20具有接地端和第二自由端，辐射体10的第二端和寄生枝节20的第二自由端之间具有缝隙，第二接地点D2位于接地端。第一谐振模式包括第一接地点D1到第二接地点D2的环流模式。

该模式下的电流分布如图2中的I1所示，自第一接地点D1至馈电点K，以及自第二自由端至第二接地点D2。

在一个实施例中，辐射体10可支持WiFi 5G，频率较高，缝隙此时对辐射体10来说仅是电容加载，不影响电流分布，其中，第一谐振模式为第一接地点D1到第二接地点D2的环流模式，第二谐振模式为第一接地点D1到馈电点K的环流模式，第三谐振模式为为第一接地点D1到馈电点K的半环流模式。即，由于寄生枝节20的存在，让环流模式扩展了一倍，从而实现带宽扩展，实现小净空下的宽带化设计。

在一个实施例中，如图2所示，调谐电路M还用于支持辐射体10和寄生枝节20共同工作在第四谐振模式，以支持第四频段，第四谐振模式为第一接地点D1到第二接地点D2的半环流模式(电流分布如图中I4所示，自第一接地点D1至辐射体10上电流零点，以及自第二接地点D2至第二自由端，自馈电点K至辐射体10上电流零点)。其中，第四频段与第一频段、第二频段和第三频段均不相同。

如图2所示结构下，进行一尺寸下的测试，得到如图8所示的S参数和效率测试结果，根据该图可知，如图2所示结构下，基于调谐电路M调谐，仍可实现WiFi 7加UWB的宽带化设计。

具体的，参见S1,1曲线可知，调谐电路M调节下，辐射体10和寄生枝节20共同支持自第一接地点D1至第二接地点D2的环流模式时，天线装置工作在4.635GHz谐振频段。当调谐电路M调节辐射体10支持自第一接地点D1至馈电点K的环流模式时，天线装置工作在5.724GHz谐振频段。当调节电路调节辐射体10和寄生枝节20共同支持第一接地点D1至第二接地点D2的半环流模式时，天线装置工作在6.767GHz谐振频段。当调节电路调节辐射体10支持第一接地点D1至馈电点K的半环流模式时，天线装置工作在8.091GHz谐振频段。从系统总效率曲线E

此外，经过测试，图2结构下，天线装置支持UWB频段时，其主辐射方向仍未向前，前向占比大于50％，能够满足UWB测距等功能需求。

在一个实施例中，如图8所示，寄生枝节20为两个，其中一个寄生枝节20具有耦合端和第一自由端，辐射体10的第一端和寄生枝节20的耦合端之间具有缝隙，该寄生枝节上的第二接地点D2位于其耦合端。另一寄生枝节20具有接地端和第二自由端，辐射体10的第二端和寄生枝节20的第二自由端之间具有缝隙，该寄生枝节上的第二接地点D2位于其接地端。

通过在辐射体10的双侧均增加L型寄生枝节20，可获得更多的谐振模式，其叠加原理与上述实施例中图1结构，和图2结构下类似，可参见上述实施例中对于图1和图2架构下实现多模式谐振的实现过程进行理解。

在一个实施例中，第一频段、第二频段和第三频段所构成的频段范围覆盖WiFi 7的多个频段，以及至少一个UWB频段。

在一个实施例中，第一频段、第二频段、第三频段和第四频段所构成的频段范围覆盖WiFi 7的多个频段，以及多个UWB频段。

本申请各实施例中的调谐电路M可包括选通开关和至少一个调谐参数不同的调谐单元，通过选通开关选通任意一个调谐单元，使得调谐电路M工作在不同的谐振频段。如图10a-图10h所示，给出本申请的一些实施例中，具有不同调谐参数对应的调谐单元的电路架构示意图。应当理解的，图10a-图10h中给出的各调谐单元的两个引线，用于连接外部电路。

在一个实施例中，如图10a所示，调谐单元可以包括串联的电感L1和电容C1。

在一个实施例中，如图10b所示，调谐单元可以包括并联的电感L1和电容C1。

在一个实施例中，如图10c所示，调谐单元可以包括电感L1、电容C1、电容C2。电感L1和电容C1并联后，串联于电容C2。

在一个实施例中，如图10d所示，调谐单元可以包括电感L1、电容C1、电容C2、电感L2。电感L1和电容C1并联后，串接于电感L2。

在一个实施例中，如图10e所示，调谐单元可以包括电感L1、电容C1、电容C2。电感L1和电容C1串联后，并联于电容C2。

在一个实施例中，如图10f所示，调谐单元可以包括电感L1、电容C1、电感L2。电感L1和电容C1串联后，并联于电感L2。

在一个实施例中，如图10g所示，调谐单元可以包括电感L1、电容C1、电容C2、电感L2。电感L1和电容C1并联形成第一支路，电感L2和电容C2并联形成第二支路，第一支路和第二支路串联。

在一个实施例中，如图10h所示，调谐单元可以包括电感L1、电容C1、电容C2、电感L2。电感L1和电容C1串联形成第三支路，电感L2和电容C2串联形成第四支路，第三支路和第四支路并联。

可选的，调谐电路M可以包括多个调谐单元(包括但不限于是上述实施例中介绍的调谐单元)和选通开关，各调谐单元的调谐参数不同，选通开关分别与馈源S1、各调谐单元连接。如，选通开关包括一个端和多个第二端，选通开关的端连接馈电点K，选通开关的多个第二端一一对应连接各调谐单元的端，且调谐单元的第二端连接馈源S1，选通开关可选择导通馈源S1与任意一个调谐单元，以使调谐电路M工作在不同的谐振频段。需要说明的是，选通开关和调谐单元，不限制其具体分布位置和体积大小，这些可根据天线装置实际应用至电子设备时的设计需求而定。

在一个实施例中，还提供了一种电子设备100，包括上述线装置。其中，关于天线装置的组成部分释义，可参见上述实施例中的描述，在此不作以赘述。搭载上述天线装置的电子设备，在辐射体加寄生枝节的结构下，实现多个谐振模式，支持WiFi 7和UWB频段，实现宽带化设计。

在一个实施例中，如图11所示，金属地板为电子设备100中的中板110、电路板(未示出)的至少部分。

其中，电路板可以是电子设备100中能提供地的PCB(Printed CircuitBoard，印刷线路板)，其可以独立设置于电子设备100的中板110之外，也可以设置在中板110上。基于上述实施例中对于天线装置的介绍可知，搭载上述天线装置的电子设备100，可至少支持第一频段、第二频段和第三频段，在小净空下提高通信性能。例如，当第一频段、第二频段和第三频段所构成的频段范围覆盖WiFi7的多个频段和UWB的至少一个频段时，可实现WiFi 7全频段覆盖以及UWB超带宽通信，小型化天线设计下即可有效提高通信性能。

在一个实施例中，如图11所示，电子设备100包括中板110，以及围绕在中板110周围的边框120。

其中，边框120包括依次首尾连接的顶边框121、第一侧边框122、底边框123以及第二侧边框124；辐射体和寄生枝节设置在第一侧边框122或第二侧边框124。

可选的，辐射体和寄生枝节可设置在第一侧边框122，第一侧边框122为竖屏握持手机时，正对屏幕视角下的左边框和/或右边框。辐射体和寄生枝节可靠近顶边框121设置，以减少竖屏握持时的损耗，保证通信质量。

如图12所示，进一步的，以电子设备100为手机101为例进行说明，具体的，如图12所示，该手机101可包括存储器21(其任选地包括一个或多个计算机可读存储介质)、处理电路22、外围设备接口23、射频系统24、输入/输出(I/O)子系统26。这些部件任选地通过一个或多个通信总线或信号线29进行通信。本领域技术人员可以理解，图12所示的手机101并不构成对手机的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。图12中所示的各种部件以硬件、软件、或硬件与软件两者的组合来实现，包括一个或多个信号处理和/或专用集成电路。

存储器21任选地包括高速随机存取存储器，并且还任选地包括非易失性存储器，诸如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储器设备、或其他非易失性固态存储器设备。示例性的，存储于存储器21中的软件部件包括操作系统211、通信模块(或指令集)212、全球定位系统(GPS)模块(或指令集)213等。

处理电路22和其他控制电路(诸如射频系统24中的控制电路)可以用于控制手机101的操作。该处理电路22可以包括一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、基带处理器、功率管理单元、音频编解码器芯片、专用集成电路等。

处理电路22可以被配置为实现控制手机101中的天线的使用的控制算法。处理电路22还可以发出用于控制射频系统24中各开关、调谐电路的控制命令等。

I/O子系统26将手机101上的输入/输出外围设备诸如键区和其他输入控制设备耦接到外围设备接口23。I/O子系统26任选地包括触摸屏、按键、音调发生器、加速度计(运动传感器)、周围光传感器和其他传感器、发光二极管以及其他状态指示器、数据端口等。示例性的，用户可以通过经由I/O子系统26供给命令来控制手机101的操作，并且可以使用I/O子系统26的输出资源来从手机101接收状态信息和其他输出。例如，用户按压按钮261即可启动手机或者关闭手机。

射频系统24可以包括前述任一实施例中的天线装置。

可选的，通信控制单元可以为上述处理电路22。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。