天线装置及电子设备的制作方法

1.本技术属于电子设备技术领域，具体涉及一种天线装置及电子设备。


背景技术：

2.天线是一种常用的器件。大部分电子设备上均设置有天线。天线是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波，或者进行相反的变换。在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。
3.在先技术中，超薄移动终端内部，由于高度、净空等因素，天线带宽不够，从而常常会把低频和中高频拆分两个天线。
4.但是，这种拆分天线的方式，会占用较多的空间，在一定程度上牺牲了空间来实现全频段的覆盖。单个天线的频段覆盖范围依旧较小。


技术实现要素：

5.本技术实施例的目的是提供一种天线装置及电子设备，能够解决现有技术中单个天线的频段覆盖范围较小的问题。
6.为了解决上述技术问题，本技术是这样实现的：
7.第一方面，本技术实施例提供了一种天线装置，包括天线辐射体、馈电、天线匹配网络和开关；
8.所述天线辐射体包括第一分段和第二分段，所述第一分段和所述第二分段连接，所述第一分段上设置有起始端，所述第二分段上设置有连接端；
9.所述馈电通过所述天线匹配网络连接于所述起始端，所述开关连接于所述连接端；
10.所述开关包括活动端和至少两个切换分支，所述活动端和至少两个所述切换分支可切换地连接，所述活动端能够通过切换连接于至少两个所述切换分支中的任一者；
11.其中，不同所述切换分支与所述活动端连接后，所述天线辐射体产生的频段不同。
12.第二方面，本技术实施例提供了一种电子设备，包括如上述的天线装置。
13.在本技术实施例中，天线辐射体的设置可以在其他部件的配合下产生对应频段的辐射场。馈电、天线匹配网络和开关的配合设置可以根据需要改变天线辐射体的频段。具体地，通过开关中的活动端和至少两个切换分支可以实现天线辐射体的频段切换，其中，活动端和至少两个切换分支可切换地连接后，可以通过将活动端切换至对应的切换分支上，以使天线辐射体产生对应的频段。这样的设置可以通过单个天线装置实现多种频段的覆盖，甚至可以实现对应的全频段覆盖，提高天线装置的带宽。本技术的实施例具有天线装置的频段覆盖范围更大，带宽更高的有益效果。
附图说明
14.图1是本技术实施例中天线装置中天线辐射体、馈电、天线匹配网络和开关连接后
的结构示意图；
15.图2是本技术实施例开关中的活动端和至少两个切换分支配合时的结构示意图；
16.图3是本技术实施例中天线装置与天线支撑中框配合后的结构示意图；
17.图4是本技术实施例中天线辐射体与天线支撑中框连接后的局部示意图；
18.图5是本技术实施例中活动端与电容分支连接且产生第一频段后，天线辐射体上电流分布示意图；
19.图6是本技术实施例中活动端与电容分支连接且产生第一频段后，天线装置与天线支撑中框配合时的电流分布示意图；
20.图7是本技术实施例中活动端与电容分支连接且产生第二频段后，天线辐射体上电流分布示意图；
21.图8是本技术实施例中活动端与电阻分支连接且产生第二频段后，天线装置与天线支撑中框配合时的电流分布示意图；
22.图9是本技术实施例中活动端与电阻分支连接且产生第二频段后，天线辐射体上电流分布示意图；
23.图10是本技术实施例中活动端与电阻分支连接且产生第二频段后，天线装置与天线支撑中框配合时的电流分布示意图；
24.图11是本技术实施例中活动端与电阻分支连接且产生第三频段后，天线辐射体上电流分布示意图；
25.图12是本技术实施例中活动端与电阻分支连接且产生第三频段后，天线装置与天线支撑中框配合时的电流分布示意图；
26.图13是本技术实施例中第一频段、第二频段和第三频段对应范围的分布图；
27.图14是本技术实施例开关包括可变电容时的结构示意图；
28.图15是本技术实施例开关中的可变电容、活动端和至少两个切换分支配合时的结构示意图；
29.图16是本技术实施例中可变电容电容值调节至极小，且活动端与电容分支连接且产生第一频段后，天线辐射体上电流分布示意图；
30.图17是本技术实施例中可变电容电容值调节至极小，且活动端与电容分支连接且产生第一频段后，天线装置与天线支撑中框配合时的电流分布示意图；
31.图18是本技术实施例中可变电容电容值调节至极小，且活动端与电容分支连接且产生第二频段后，天线辐射体上电流分布示意图；
32.图19是本技术实施例中可变电容电容值调节至极小，且活动端与电阻分支连接且产生第二频段后，天线装置与天线支撑中框配合时的电流分布示意图；
33.图20是本技术实施例中可变电容电容值调节至极小，且活动端与电阻分支连接且产生第二频段后，天线辐射体上电流分布示意图；
34.图21是本技术实施例中可变电容电容值调节至极小，且活动端与电阻分支连接且产生第二频段后，天线装置与天线支撑中框配合时的电流分布示意图；
35.图22是本技术实施例中可变电容电容值调节至极小，且活动端与电阻分支连接且产生第三频段后，天线辐射体上电流分布示意图；
36.图23是本技术实施例中可变电容电容值调节至极小，且活动端与电阻分支连接且
产生第三频段后，天线装置与天线支撑中框配合时的电流分布示意图；
37.图24是本技术实施例中可变电容电容值调节至较大，起始端和出口端等同于短路后的结构示意图；
38.图25是本技术实施例中起始端和出口端等同于短路时，天线装置与天线支撑中框配合时的结构示意图；
39.图26是本技术实施例中起始端和出口端等同于短路时，天线辐射体上电流分布示意图；
40.图27是本技术实施例中起始端和出口端等同于短路时，天线装置与天线支撑中框配合时的电流分布示意图；
41.图28是本技术实施例中人体组织靠近电子设备时的模拟示意图。
42.附图标记说明：
43.10、天线辐射体；11、第一分段；111、第一辐射主体；112、起始端；113、连接部；12、第二分段；121、第二辐射主体；122、连接端；13、过孔；20、馈电；30、天线匹配网络；40、开关；41、活动端；42、电容分支；43、电阻分支；44、电感分支；45、可变电容；50、双向耦合器；60、天线支撑中框；70、人体组织。
具体实施方式
44.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
45.本技术的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不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，以便本技术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，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
46.下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本技术实施例提供的天线装置及电子设备进行详细地说明。
47.参见图1至图4，本技术的实施例提供了一种天线装置，包括天线辐射体10、馈电20、天线匹配网络30和开关40；
48.所述天线辐射体10包括第一分段11和第二分段12，所述第一分段11和所述第二分段12连接，所述第一分段11上设置有起始端112，所述第二分段12上设置有连接端122；
49.所述馈电20通过所述天线匹配网络30连接于所述起始端112，所述开关40连接于所述连接端122；
50.所述开关40包括活动端41和至少两个切换分支，所述活动端41和至少两个所述切换分支可切换地连接，所述活动端41能够通过切换连接于至少两个所述切换分支中的任一者；
51.其中，不同所述切换分支与所述活动端41连接后，所述天线辐射体10产生的频段
不同。
52.在本技术实施例中，天线辐射体10的设置可以在其他部件的配合下产生对应频段的辐射场。馈电20、天线匹配网络30和开关40的配合设置可以根据需要改变天线辐射体10的频段。具体地，通过开关40中的活动端41和至少两个切换分支可以实现天线辐射体10的频段切换，其中，活动端41和至少两个切换分支可切换地连接后，可以通过将活动端41切换至对应的切换分支上，以使天线辐射体10产生对应的频段。这样的设置可以通过单个天线装置实现多种频段的覆盖，甚至可以实现对应的全频段覆盖，提高天线装置的带宽。本技术的实施例具有天线装置的频段覆盖范围更大，带宽更高的有益效果。
53.可选地，在本技术的实施例中，所述切换分支设置有三个，三个所述切换分支包括电容分支42、电阻分支43和电感分支44。
54.在本技术实施例中，电容分支42、电阻分支43和电感分支44的设置，可以通过活动端41的配合，将不同的器件加载在出口端，进而可以实现天线口径的切换，进而激励天线辐射体10产生不同范围的频段。
55.需要说明的是，本技术的切换分支不限于三个，并且切换分支的种类也不限于电容分支42、电阻分支43和电感分支44这三种，具体可以根据需要设置其他种类的切换分支。其中，至少两个切换分支可以采用同种不同型号的器件，也可以采用不同种类的器件。
56.可选地，在本技术的实施例中，在所述活动端41与所述电容分支42连接的情况下，所述电容分支42加载于所述连接端122，所述天线辐射体10产生第一频段和第二频段；
57.在所述活动端41与所述电阻分支43或所述电感分支44连接的情况下，所述电阻分支43或所述电感分支44加载于所述连接端122，所述天线辐射体10产生所述第二频段和第三频段。
58.在本技术实施例中，在活动端41与电容分支42连接的情况下，此时的开关40将处于电容状态，在电容较小时可以认为是小电容状态(小于5pf)。此时的电容分支42将加载于连接端122，实现天线口径切换，电容分支42会配合天线装置的其他部件激励天线辐射体10产生第一频段和第二频段，具体参见图5至图8，其中，图5和图6示出了第一频段天线电流分布图，图7和图8示出了第二频段天线电流分布图；
59.在活动端41与电阻分支43连接的情况下，此时的开关40将处于电阻状态，在电阻较小时可以认为是小电阻状态(接近0欧姆)。此时的电阻分支43将加载于连接端122后，可以认为是短路加载，实现天线口径切换，电阻分支43会配合天线装置的其他部件激励天线辐射体10产生第二频段和第三频段，具体参见图9至图12，其中，图9和图10示出了第二频段天线电流分布图，图11和图12示出了第三频段天线电流分布图；
60.在活动端41与电感分支44连接的情况下，此时的开关40将处于电感状态，在电感较小时可以认为是小电感状态(小于33nh)。此时的电感分支44将加载于连接端122后，实现天线口径切换，电感分支44会配合天线装置的其他部件激励天线辐射体10产生第二频段和第三频段，具体参见图9至图12，其中，图9和图10示出了第二频段天线电流分布图，图11和图12示出了第三频段天线电流分布图；
61.需要说明的是，本技术的第一频段可以为700mhz
‑
960mhz；第二频段可以为1450mhz
‑
2690mhz；第三频段可以为3300mhz
‑
6000mhz；具体可以参见图13所述的曲线图。
62.需要说明的是，本技术的天线装置，通过开关40加载不同类型的切换分支，可以实
现sub6g全球漫游频段的覆盖；同时可向下兼容lte4g频段的全频段覆盖；其中，sub
‑
6g是指5g频段，具体是指工作频率在450mhz
‑
6000mhz的6g以下频段。需要说明的是，上述的全球漫游频段可以包括n1、n2、n3、n5、n7、n8、n12、n20、n28、n38、n39、n40、n41、n66、n70、n77、n78、n79、n80、n84等频段。
63.通过本技术的实施方式，可以做到band28+band1，band5+band40，band8+band41等频段组合常常驻，可用于常见的ca(载波聚合)组合天线设计中，具体是在活动端41与电容分支42连接的情况下实现；也可以做b32
‑
b7，b3
‑
n78等频段组合常驻，可用于常见的ca组合天线设计中，具体是在活动端41与电阻分支43或电感分支44连接的情况下实现。
64.参见图1至28，可选地，在本技术的实施例中，所述第一分段11包括第一辐射主体111和连接部113，所述起始端112设置于所述第一辐射主体111的第一端，所述第一辐射主体111的第二端与所述连接部113连接，所述连接部113背离所述第一辐射主体111的一端与所述第二分段12连接；
65.所述第二分段12包括第二辐射主体121和所述连接端122，所述第二辐射主体121和所述连接端122连接，所述连接端122与所述连接部113处于所述第二辐射主体121的同一侧，所述连接端122与所述连接部113相间隔地设置。
66.在本技术实施例中，第一分段11和第二分段12可以将天线辐射体10分为两个部分，在馈电20、天线匹配网络30和开关40的作用下，可以使第一分段11和第二分段12的电流流向出现相应的变化，进而激发天线辐射体10产生对应频段的工作频率。
67.可选地，在本技术的实施例中，在所述第一分段11与所述第二分段12处于不同平面的情况下，所述第一分段11与所述第二分段12通过过孔13连接。
68.在本技术实施例中，通过过孔13连接两层辐射体(第一分段11与第二分段12对应的两个辐射体)，可以合理利用整体空间，为移动终端超薄设计提供支撑。
69.参见图14至28，可选地，在本技术的实施例中，所述天线装置还包括双向耦合器50和可变电容45，所述馈电20、所述双向耦合器50以及所述天线匹配网络30依次连接于所述起始端112，所述双向耦合器50用于检测所述天线装置的阻抗变化；
70.所述可变电容45的第一端与所述起始端112连接，所述可变电容45的第二端与所述连接端122连接。
71.在本技术实施例中，双向耦合器50的设置可以用来检测天线阻抗的变化。当人体组织70靠近天线时，天线装置的阻抗会发生变化，以此来调节可变电容45的电容值，进而改变天线装置的有效状态。以对应降低人体组织70对辐射能量的吸收。
72.需要说明的是，双向耦合器50可以根据需要独立设置，也可以将双向耦合器50集成在rf
‑
pa器件中，rf
‑
pa是指射频功率放大器。
73.可选地，在本技术的实施例中，在人体组织与所述天线装置位于第一距离时，所述可变电容的电容值调节至小于第一预设值；
74.在所述人体组织与所述天线装置位于第二距离时，所述可变电容的电容值调节至大于或等于第二预设值；
75.其中，所述第一距离大于所述第二距离，所述第二预设值大于所述第一预设值。
76.在本技术实施例中，上述的第一距离是指人体组织远离天线装置后的距离，是天线装置处于一般使用状态时；第二距离是指人体组织靠近天线装置后的距离，此时用户可
能需要进行通话而使人体组织(比如头部)靠近或紧贴天线装置。具体地，在所述可变电容45的电容值小于第一预设值时，所述起始端112与所述连接端122相对于可变电容45为开路，此时的可变电容45相当于不存在，此时可以在所述活动端41和至少两个所述切换分支的配合下，改变所述天线装置的状态，具体可改变的状态与上述不设置可变电容45时的情形相同，这里不再赘述；
77.在所述可变电容45的电容值大于第二预设值时，所述起始端112与所述连接端122短接，所述天线辐射体10的主要辐射为所述第二分段12，至少两个所述切换分支用于匹配调谐所述第二分段12，所述第二分段12产生第二频段和第三频段。
78.在本技术实施例中，在可变电容45的电容值小于第一预设值时，起始端112与连接端122开路，此时的第一预设值是一个极小值，以使可变电容45的连接近乎于开路，此时的开关40就相当于不存在可变电容45这一元器件，可以通过活动端41和至少两个切换分支配合改变天线装置的频段，具体改变方式与上述三个切换分支包括电容分支42、电阻分支43和电感分支44时的改变方式相同。
79.在可变电容45的电容值大于第二预设值时，起始端112与连接端122短接，此时的第二预设值是一个较大的电容值，可以将部分看做一个连接起始端112与连接端122的导线，此时的第一分段11将失去大部分作用，天线辐射体10的主要辐射为第二分段12，至少两个切换分支用于匹配调谐第二分段12，以激励第二分段12产生第二频段和第三频段。
80.参见图28，需要说明的是，本技术中的第一分段11和第二分段12在安装于手机时，第二分段12将处于相对于第一分段11的外侧。此处的外侧是相较于手机中框的外周侧，人体组织70可以为人的头部，在头部靠近手机时，双向耦合器50检测到天线装置的阻抗变化，此时会将可变电容45的电容值调节至大于第二预设值的数值，此时更靠近头部的第一分段11将失去大部分作用，远离头部的第二分段12将进行工作，进而可以减少人体组织70对辐射能量的吸收，既兼顾了天线的性能，又能达到一个较低的sar，与传统的通过降低终端的传导实现更低的sar的方法有明显区别。
81.需要说明的是，sar的英文全称为specific absorption rate，中文一般称为电磁波吸收比值或比吸收率。是手机或无线产品之电磁波能量吸收比值，其定义为：在外电磁场的作用下，人体内将产生感应电磁场。由于人体各种器官均为有耗介质，因此体内电磁场将会产生电流，导致吸收和耗散电磁能量。生物剂量学中常用sar来表征这一物理过程。sar的意义为单位质量的人体组织70所吸收或消耗的电磁功率，单位为w/kg。
82.本技术的实施例还提供了一种电子设备，包括如上述的天线装置。
83.在本技术实施例中，本技术的电子设备具有天线装置的频段覆盖范围更大，带宽更高的有益效果。天线辐射体10的设置可以在其他部件的配合下产生对应频段的辐射场。馈电20、天线匹配网络30和开关40的配合设置可以根据需要改变天线辐射体10的频段。具体地，通过开关40中的活动端41和至少两个切换分支可以实现天线辐射体10的频段切换，其中，活动端41和至少两个切换分支可切换地连接后，可以通过将活动端41切换至对应的切换分支上，以使天线辐射体10产生对应的频段。这样的设置可以通过单个天线装置实现多种频段的覆盖，甚至可以实现对应的全频段覆盖，提高天线装置的带宽。本技术的实施例具有天线装置的频段覆盖范围更大，带宽更高的有益效果。需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素
的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本技术实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。
84.上面结合附图对本技术的实施例进行了描述，但是本技术并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本技术的启示下，在不脱离本技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本技术的保护之内。