天线组件、终端设备及改善天线辐射性能的方法与流程

本发明涉及电子设备的天线结构，特别涉及一种可以改善天线辐射性能的天线组件、具有所述天线组件的终端设备以及改善天线辐射性能的方法。

背景技术：

辐射杂散作为目前电子设备的强制认证指标，是所有认证当中最复杂，最为难解的一个难题。特别是对于gsm频段，因为它本身的功率特别高，很容易在瞬间激发强有的能量从而导致辐射杂散的谐波超标。在实际的使用中，我们也主要会碰到gsm900的三次谐波容易超标，gsm1800的二次或者三次谐波超标。

对于射频信号而言，发射的信号不仅仅会包含可用信号(gsm900)，往往在这其中还会包含有二次(1800ghz)/三次谐波的成分(2700ghz)，实际的使用中大部分是三次谐波会出现超标。同样对于谐振的天线而言，也会包含有基波，二次/三次的谐振。而当射频信号的三次谐波能量到达天线的三次谐振处，就会将这些无用的谐波能量辐射出去，从而导致杂散超标。

随着手机等电子设备的全面屏时代的到来，很多非线性器件只能设置在电子设备的顶端和底端位置，越来越靠近同样设置于顶端和底端的天线周围，这些非线性器件往往导致了天线的辐射杂散超标的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种天线组件、具有所述天线组件的终端设备以及改善天线辐射性能的方法，可有效降低靠近天线的非线性器件对天线的辐射性能的影响。

为了解决上述技术问题，一方面，提供一种终端设备，所述终端设备包括天线组件、控制器以及功能器件，所述天线组件包括天线、调节单元以及天线开关，所述调节单元包括第一调节单元及第二调节单元；所述控制器用于根据所述天线当前的工作功率而控制所述天线开关选择所述第一调节单元及第二调节单元中的其中一个处于使能状态而将天线的辐射方向调节为对应的辐射方向。

另一方面，提供一种天线组件，，所述天线组件包括天线、调节单元以及天线开关，所述调节单元包括第一调节单元及第二调节单元；所述天线开关用于选择所述第一调节单元及第二调节单元中的其中一个处于使能状态而将天线的辐射方向调节为对应的辐射方向。

再一方面，提供一种改善天线辐射性能的方法，应用于一终端设备中，所述方法包括：确定天线的工作功率的类别；以及根据天线的工作功率的类别调节天线的辐射方向。

本发明提供的天线组件、具有所述天线组件的终端设备以及改善天线辐射性能的方法，根据天线当前的功率大小而调节天线的辐射方向，从而能够在保证天线的通信质量的前提下，同时保证天线的辐射杂散不会超标。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明一些实施方式，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是本发明一实施例中的终端设备的结构框图。

图2是本发明一实施例中的天线在各个方向辐射时的辐射能量示意图。

图3是本发明一实施例中的天线组件的具体结构图。

图4是本发明另一实施例中的天线组件的具体结构图。

图5是本发明再一实施例中的天线组件的具体结构图。

图6是本发明一实施例中的终端设备的内部结构侧面示意图。

图7是本发明一实施例中的终端设备中的后盖的背面示意图。

图8是本发明一实施例中的终端设备中的天线设置于中框上的示意图。

图9是本发明一实施例中的改善天线辐射性能的方法的流程图。

具体实施方式

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付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“厚度”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是暗示或指示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制，所述第一、第二也仅仅是为了区分，并非特指某一特定的对象。

请参阅图1，为终端设备100的结构框图，示意出了所述终端设备100的部分元件。

如图1所示，所述终端设备100包括天线组件1、控制器2以及功能器件3。所述控制器2用于根据天线组件1的功率而改变天线组件的天线辐射方向，从而保证天线组件的通信质量和辐射杂散同时满足要求。

其中，所述天线组件1包括天线11、调节单元12以及天线开关13。所述调节单元12包括第一调节单元121及第二调节单元122。所述第一调节单元121及第二调节单元122连接于所述天线11及所述天线开关13之间。所述第一调节单元121用于控制将天线11的辐射方向调节为第一辐射方向，所述第二调节单元122用于控制将天线11的辐射方向调节为第二辐射方向。所述控制器2与所述天线开关13电连接。

所述天线开关13用于在所述控制器2的控制下，根据所述天线11当前的工作功率而选择所述第一调节单元121及第二调节单元122中的其中一个处于使能状态。从而，当所述第一调节单元121使能工作时，将所述天线11的辐射方向为第一辐射方向，当所述第二调节单元122使能工作时，将所述天线11的辐射方向为第二辐射方向。

即，所述控制器2根据所述天线11当前的工作功率而控制所述天线开关13选择所述第一调节单元121及第二调节单元122中的其中一个处于使能状态而将天线的辐射方向调节为对应的辐射方向。

从而，本申请中，通过根据天线11当前的工作功率而调节天线11的辐射方向，通过均衡考虑工作功率和辐射方向，可以使得天线11在以当前天线的辐射方向和工作功率进行通信时，能够满足通信质量的需求和保证辐射杂散不超标。

具体的，在一些实施例中，所述第一辐射方向为天线11的最佳辐射方向，所述第二辐射方向为偏离所述功能器件3的方向，即，所述第二辐射方向为所述天线11以所述第二辐射方向辐射天线信号时，天线信号的传输路径不经过任何所述功能器件3的辐射方向。

所述控制器2根据所述天线11当前的工作功率而控制所述天线开关13选择所述第一调节单元121及第二调节单元122中的其中一个处于使能状态包括：所述控制器2确定所述天线11的工作功率的类别，在所述天线11的工作功率为第一类功率时，控制所述天线开关13选择所述第一调节单元121处于使能状态，而通过所述第一调节单元121将所述天线11的辐射方向调节为最佳辐射方向的第一辐射方向；所述控制器2在所述天线11的工作功率为第二类功率时，控制所述天线开关13选择所述第二调节单元122处于使能状态，而通过所述第二调节单元122将所述天线11的辐射方向调节为偏离所述功能器件3的第二辐射方向。

其中，所述第一类功率的功率值小于所述第二类功率的功率值。在一些实施例中，所述第一类功率为功率值小于等于第一预设值的功率，所述第二类功率为功率值大于第二预设值的功率，其中，所述第二预设值大于等于所述第一预设值。

从而，本申请中，当天线11当前的工作功率较小时，即为第一类功率时，控制所述天线11的辐射方向为最佳辐射方向，一般情况下，由于终端设备100布局的需要，天线11的最佳辐射方向上都会设置有功能器件3，而导致此时天线11直接辐射经过所述功能器件3而引起功能器件3的耦合产生耦合信号，但是，由于此时天线11的工作功率较小，功能器件3耦合产生的耦合信号的能量也将较小，不会导致天线11辐射杂散的超标，此外，由于此时天线11的辐射方向为最佳辐射方向，从而，可以保证通信质量。

当天线11的工作功率较大时，即为第二类功率时，此时控制天线11的辐射方向为偏离功能器件3的第二辐射方向，从而避免了天线11直接辐射功能器件3而引起的耦合信号，减少了天线11的辐射杂散，同时，由于天线11的工作功率较大，即使此时辐射方向并非最佳辐射方向，也能保证通信质量满足要求。

请一并参阅图2，为天线11在各个方向辐射时的辐射能量示意图。其中，图2为天线11以同样的功率向不同方向辐射时的辐射能量示意图。如图2所示，当天线11以最佳辐射方向的第一辐射方向d1辐射/发射天线信号时，辐射能量为最高。当天线11向其他方向，例如第二辐射方向d2辐射天线信号时，辐射能量则有着明显的减弱。从而，当天线11的工作功率较小，但辐射方向为最佳辐射方向时，此时引起功能器件3产生的耦合信号的能量低，但是天线信号本身的辐射能量高，从而保证了通信质量也避免了辐射杂散超标。当天线11的工作功率较大，且辐射方向偏离功能器件3，也偏离所述最佳辐射方向，如前所述的，避免了天线11直接辐射功能器件3而引起的耦合信号，减少了天线11的辐射杂散，同时，由于天线11的工作功率较大，即使此时辐射方向并非最佳辐射方向，也能保证通信质量满足要求。

其中，所述第一辐射方向d1可为一预设角度范围内的方向，而不仅仅限于一个角度方向，例如，如图2所示，所述第一辐射方向d1可为方向x的偏离角度θ范围内的方向。此外，如图2所示，当天线11的辐射方向与所述第一辐射方向d1的偏离角度越大时，天线11的辐射能量越低。

其中，当终端设备100处于不同的通信状态时，所述天线11的工作功率不同。所述控制器2通过侦测终端设备100的通信状态而确定所述天线11的工作功率为第一类功率还是第二类功率。例如，当所述终端设备11处于通话状态时，天线11的工作功率一般为较低的第一类功率，当所述终端设备11处于通话或通行的建立连接或者收网阶段时，天线11的工作功率一般为较高的第二类功率。从而，所述控制器2判断终端设备11当前处于通话状态时，确定天线11的工作功率为第一类功率，当所述控制器2判断终端设备11当前处于建立连接或者收网阶段时，确定天线11的工作功率为第二类功率。

在另一些实施例中，所述控制器2获取所述天线11的工作功率，并在比较所述天线11的工作功率小于第一预设值时，确定所述天线11的工作功率为第一类功率，以及在比较所述天线11的工作功率大于第二预设值时，确定所述天线11的工作功率为第二类功率。

如图1所示，所述天线组件1还包括射频收发器14及天线匹配电路15。所述射频收发器14通过所述天线匹配电路15与所述天线11连接。所述天线匹配电路15用于对射频收发器14以及天线11之间的阻抗等进行匹配。所述射频收发器14用于实现多种频段的天线信号的收发。

在一些实施例中，所述控制器2从所述射频收发器14获取所述天线11的工作功率。

在一些实施例中，所述第一调节单元121及第二调节单元122通过调节天线11的天线参数而调节所述天线11的辐射方向。

所述天线参数可包括天线馈电长度、天线面积等参数，当天线11的天线长度、天线面积等变化时，所述天线11的辐射方向将相应变化。

请一并参阅图3，为一实施例中的天线组件1的具体结构图。如图3所示，在一些实施例中，所述第一调节单元121包括与所述天线11的第一位置j1电连接的第一导电线l1，所述第二调节单元122包括与所述天线12的第二位置j2电连接的第二导电线l2。

所述天线11还包括馈电点k1，所述馈电点k1与所述天线匹配电路15连接，而作为信号馈入点。

所述天线开关13连接于所述第一导电线l1、第二导电线l2以及地之间，用于选择第一导电线l1、第二导电线l2中的一个接地，即选择所述第一调节单元121及第二调节单元122中的一个处于使能状态。当所述第一导电线l1接地时，所述天线11通过第一位置j1接地，当所述第二导电线l2接地时，所述天线11通过第二位置j2接地。从而，天线11接地的位置不一样，天线11的馈电长度也不一样，从而通过改变天线的馈电长度而改变天线11的辐射方向。

其中，如图3所示，所述天线开关13为单刀双掷开关s1，所述单刀双掷开关s1的静触点t1接地，第一动触点t2连接所述第一导电线l1，第二动触点t3连接所述第二导电线l2。所述控制器2通过控制所述单刀双掷开关s1的静触点t1与所述第一动触点t2及所述第二动触点t3中的一个连接而选择所述第一导电线l1、第二导电线l2中的一个接地。

其中，所述第一位置j1可根据所述第一位置j1接地时所述天线11的辐射方向为最佳辐射方向进行设计，所述第二位置j2可根据所述第二位置j2接地时所述天线11的辐射方向为偏离功能器件30的方向进行设计。

请参阅图4，为另一实施例中的天线组件1的具体结构图。在另一实施例中，与图3所示的实施例的区别在于，所述天线开关13包括两个单刀单掷开关，即，包括第一单刀单掷开关133以及第二单刀单掷开关134。所述第一单刀单掷开关133连接于所述接地线l1与地之间，所述第二单刀单掷开关134连接于所述接地线l2与地之间。

所述控制器2通过控制所述第一单刀单掷开关133以及第二单刀单掷开关134中的其中一个导通而选择所述接地线l1、l2中的一个接地。

请参阅图5，为再一实施例中的天线组件1的具体结构图。在再一实施例中，所述第一调节单元121包括的与所述天线11的第一位置j1电连接的第一导电线l1上还连接有第一导电部b1，所述第二调节单元122包括的与所述天线12的第二位置j2电连接的第二导电线l2上还连接第二导电部b2。即，所述第一调节单元121包括与所述天线11的第一位置j1电连接的第一导电线l1以及连接于所述第一导电线l1上的第一导电部b1，所述第二调节单元122包括与所述天线12的第二位置j2电连接的第二导电线l2以及连接于第二导电线l2上的第二导电部b2。其中，所述第一导电部b1与所述第二导电部b2的面积不相等。

所述天线开关13连接于所述第一导电线l1、第二导电线l2以及地之间，用于选择第一导电线l1、第二导电线l2中的一个接地而改变所述天线11的接地位置以及天线面积，进而改变天线11的天线馈电长度和天线面积。

即，当所述控制器2控制所述天线开关13选择第一导电线l1、第二导电线l2中的一个接地时，所述天线11的接地点对应不同，且连接有不同面积的导电部。从而，所述天线11的天线馈电长度与天线面积将同时改变，从而改变天线的辐射方向。

具体的，当所述第一导电线l1接地时，所述天线11通过第一位置j1接地，同时所述第一导电部b1与天线11共同作为辐射体而使得天线的面积为第一面积。当所述第二导电线l2接地时，所述天线11通过第二位置j2接地，同时所述第二导电部b2与天线11共同作为辐射体而使得天线的面积为第二面积。

其中，所述天线11为导电金属材料制成，作为天线组件1中的辐射体而进行天线信号的收发。

其中，所述第一导电线l1和所述第二导电线l2为导电金属条等，所述第一导电部b1和第二导电部b2可为分别贴在所述第一导电线l1和所述第二导电线l2上而与所述第一导电线l1和所述第二导电线l2分别电连接。

在一些实施例中，所述第一位置j1以及所述第一导电部b1的面积可根据所述第一位置j1接地时所述天线11的辐射方向为最佳辐射方向进行设计，所述第二位置j2以及所述第二导电部b2的面积可根据所述第二位置j2接地时所述天线11的辐射方向为偏离功能器件30的方向进行设计。

从而，本申请中，通过综合考虑天线11的工作功率以及辐射方向，而使得天线11在不同的工作功率下工作时既能够保证通信质量，又能够保证辐射杂散不会超标。

其中，所述功能器件3为指纹识别模组、传感器、摄像头、闪光灯、喇叭等非线性功能器件。所述控制器2可为中央处理器、微控制器、单片机、数字信号处理器等。

请参阅图6，为一实施例中的终端设备100的内部结构侧面示意图。所述终端设备100还包括后盖4以及电路板5，其中，所述天线11为设置于后盖4的内表面上或靠近所述后盖4设置，所述功能器件3设置于电路板5上，且所述功能器件3和天线11的位置靠近。在一些实施例中，所述功能器件3与所述天线11在后盖4上的投影部分重合。

其中，前述的射频收发器14、天线匹配电路15等也设置于所述电路板5上。

请参阅图7，为终端设备100的背面示意图。其中，所述后盖4上对应天线11的位置开设有多条缝隙41，形成后盖4上的净空区域，以供天线11的信号的收发。其中，所述多条缝隙为平行缝隙，所述多条缝隙41中还填充有树脂材料或胶水等非金属材料，以增强后盖4的强度。

在一些实施例中，所述多条缝隙41为微缝，缝宽为0.05mm、0.3mm或0.05mm～0.3mm中的任意数值，且缝隙41的数目为5条、10条或5条～10条中的任意数目。利用所述微缝41的缝宽保证最大在0.05mm，使得所述微缝41无法被用户直接分辨出，并且保证所述后盖40最低的射频效率，相反地，所述微缝41的缝宽保证最大在0.3mm，使得肉眼上仍然无法被用户识别出来，且使得所述后盖4的射频效率提高。同样，所述微缝41的数目最小控制在5条，以保证所述后盖4的辐射性能，在所述微缝41的条数最大控制在10条，以保证所述后盖4的外观要求。

其中，所述后盖4为金属后盖。

如图7所示，所述后盖4上还开设有摄像头孔401。其中，所述多条缝隙41为设置于摄像头孔401与所述后盖40的顶边402边沿之间。所述多条缝隙41的延伸形状与所述后盖4的顶边402的延伸形状大致相同。即，每条缝隙41都至少包括一个直线段和连接于所述直线段两端的两个圆弧段。其中，所述摄像头孔401为双摄像头孔，用于容置两个摄像头形成的双摄像头结构，或者所述摄像头孔401为仿双摄像头孔，用于容置一个摄像头和一个闪光灯形成的仿双摄结构。

在一些实施例中，所述天线11、电路板5为设置于靠近终端设备100的顶端的位置，且所述天线11沿着所述终端设备100的顶端的边沿延伸。在另一些实施例中，所述终端设备100的顶端和底端附近的对应非显示区域的位置都设置有天线11和电路板5，且所述电路板5上安装有功能器件3。

在一些实施例中，当所述终端设备100的底端附近也设置有天线11，如图7所示，当所述终端设备100的底端附近也设置有天线11时，所述后盖4的底边403附近也开设有多条前述的缝隙41，用于作为所述天线11的净空区域。所述后盖的底边403附近开设的多条缝隙41的形状也与所述底边403的延伸形状相近似。

显然，当所述终端设备100的顶端附近和底端附近均设置有天线时，每个天线11都会连接对应的调节单元12而在控制器2的控制下进行前述的辐射方向的调节。

请一并参阅图8，在另一些实施例中，所述终端设备100还包括中框6，天线11可设置于中框6上，所述中框6可部分延伸至所述电路板5的位置处，，所述功能器件3与所述天线11在电路板5上的投影至少部分重合。

其中，所述电路板5可为终端设备100的主板。

其中，所述终端设备100还可包括显示屏以及玻璃盖板等结构，由于与本发明改进无关，故未进行描述和示意。例如，图7所述的横截面图为去除了显示屏以及玻璃盖板等结构的示意图，仅仅示意出了本发明所涉及的元件结构。

其中，所述终端设备100可为手机、平板电脑。所述天线11为相应形状功能的天线辐射体，例如可为pifa天线等。

请参阅图9，为本发明一实施例中的改善天线辐射性能的方法的流程图。在一些实施例中，所述方法可应用于前述的天线组件1以及终端设备100中，所述方法包括如下步骤：

确定天线11的工作功率的类别(s801)。在一些实施例中，所述步骤s801包括：侦测终端设备100的通信状态而确定所述天线11的工作功率为第一类功率还是第二类功率。在另一些实施例中，所述步骤s801包括：获取所述天线11的工作功率，并在比较所述天线11的工作功率小于第一预设值时，确定所述天线11的工作功率为第一类功率，以及在比较所述天线11的工作功率大于第二预设值时，确定所述天线11的工作功率为第二类功率，其中，所述第二预设值大于或等于所述第一预设值。

根据天线11的工作功率的类别调节天线11的辐射方向(s803)。

在一些实施例中，所述步骤s803包括：在所述天线的工作功率为第一类功率时，将所述天线的辐射方向切换为最佳辐射方向的第一辐射方向；在所述天线的工作功率为第二类功率时，将所述天线的辐射方向切换为偏离所述终端设备的功能器件的第二辐射方向；其中，所述第一类功率的功率值小于第二类功率的功率值。

其中，在一些实施例中，所述步骤s803更具体地包括：在所述天线11的工作功率为第一类功率时，选择所述第一调节单元121处于使能状态，而通过所述第一调节单元121将所述天线11的辐射方向调节为最佳辐射方向的第一辐射方向；在所述天线11的工作功率为第二类功率时，选择所述第二调节单元122处于使能状态，而通过所述第二调节单元122将所述天线11的辐射方向调节为偏离所述功能器件3的第二辐射方向。其中，所述第一类功率的功率值小于第二类功率的功率值。

在一些实施例中，前述的“选择所述第一调节单元121处于使能状态”或“选择所述第二调节单元122处于使能状态”包括：通过天线开关选择所述第一调节单元121处于使能状态或选择所述第二调节单元122处于使能状态。

在一些实施例中，“通过所述第一调节单元121将所述天线11的辐射方向调节为最佳辐射方向的第一辐射方向”或“通过所述第二调节单元122将所述天线11的辐射方向调节为偏离所述功能器件3的第二辐射方向”包括：通过所诉第一调节单元121或第二调节单元122将天线11的天线参数调节为对应的天线参数而将所述天线11的辐射方向调节为第一辐射方向或第二辐射方向，其中，所述天线参数为天线馈电长度、天线面积等。

本发明提供的天线组件、具有所述天线组件的终端设备以及改善天线辐射性能的方法，根据天线当前的功率大小而调节天线的辐射方向，从而能够在保证天线的通信质量的前提下，同时保证天线的辐射杂散不会超标。

以上是本发明实施例的实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。