一种天线及移动终端的制作方法

本申请涉及到通信技术领域，尤其涉及到一种天线及移动终端。

背景技术：

随着移动通信应用的发展，手机连接wi-fi使用的场景越来越广泛。在移动终端设备端，怎么提升wi-fi性能和用户体验特别重要。其中wi-fi天线的辐射方向图是影响用户体验一个重要指标，但由于手机上天线布局多，wi-fi天线位置往往受限制于架构，很难获得较低的方向性和一个较圆的辐射方向图，以及在某些方向角度上辐射较差，影响用户体验。

技术实现要素：

本申请提供了一种天线及移动终端，用以提高天线的通信效果，进而提高移动终端的使用效果。

第一方面，提供了一种天线，该天线应用于移动终端，并用于改善移动终端的通信效果，在具体设置时，该天线包括馈电单元以及辐射单元，其中，该馈电单元用于将信号传递到辐射单元。在具体设置时，该馈电单元连接了第一辐射单元和第二辐射单元，且第一辐射单元和第二辐射单元之间电隔离。在具体连接时，馈电单元首先连接了一个功分器，该功分器分别与第一辐射单元及第二辐射单元连接。并且该功分器用于调整第一辐射单元的方向图的最大点与所述第二辐射单元的方向图的最大点的差值位于设定范围内。此外，第一辐射单元与功分器连接的电路上设置了移相器，所述移相器用于调整所述第一辐射单元的方向图指向并使得所述第一辐射单元的方向图的最大点与所述第二辐射单元的方向图的最小点至少部分重叠，所述第一辐射单元的方向图的最小点与所述第二辐射单元的方向图的最大点至少部分重叠。在使用时，通过调整功分器以及移相器，改变多个辐射单元之间的相位差和幅度差，实现单个辐射单元的方向性降低，辐射方向图凹陷点减小，进而提高天线的通信效果，并提升用户体验。

在具体实现辐射单元之间电隔离时，可以通过不同的方式。如在一个具体的实施方案中，采用所述第一辐射单元和第二辐射单元的最小距离大于设定距离。即通过增大不同的辐射单元之间的间隔距离进而实现辐射单元之间的电隔离。

在具体设置时，每个辐射单元的电流路径长度为所述天线工作频段对应的波长的八分之一到二分之一之间。

在具体通过距离实现辐射单元之间电隔离时，可以采用将第一辐射单元和第二辐射单元分别设置在所述移动终端的不同侧壁。如第一辐射单元设置在移动终端的底壁或者顶壁，第二辐射单元设置在移动终端的侧壁。所述第一辐射单元和所述第二辐射单元分别设置在所述移动终端的两个相邻的侧壁。从而通过将不同的辐射单元设置在不同的侧壁上，增大辐射单元之间的间隔距离，保证其电隔离效果。

除了上述采用距离来实现辐射单元之间电隔离外，还可以采用其他的方式，如所述第一辐射单元和所述第二辐射单元的一端电连接；且所述第一辐射单元和所述第二辐射单元电连接的一端接地；所述天线还包括用于解除所述两个辐射单元耦合的解耦结构。通过解耦结构实现对第一辐射单元及第二辐射单元的电隔离。

在具体设置该解耦结构时，所述功分器通过第一馈电线与所述第一辐射单元耦合连接，且通过第二馈电线与所述第二辐射单元耦合连接；所述解耦结构包括一个金属枝节，所述金属枝节的一端与所述第一馈电线耦合连接，所述金属枝节的另一端与所述第二馈电线耦合连接。在具体设置金属枝节时，其中的金属枝节可以选择不同的结构，如所述金属枝节为微带线、印刷电路或柔性电路。

在采用上述解耦结构时，两个辐射单元的距离可比较靠近，如所述两个辐射单元设置在所述移动终端的同一侧壁。方便了布置天线的辐射单元。

在具体设置上述的移相器时，所述移相器为可调移相器，在所述可调移相器调整到第一设定状态时，所述第一辐射单元的方向图的最大点与所述第二辐射单元的方向图的最小点重合，所述第一辐射单元的方向图的最小点与所述第二辐射单元的方向图的最大点重合。通过设置的可调移相器可以根据需要调整不同辐射单元发射的信号的相位差。

在具体设置上述的功分器时，所述功分器为可调功分器，在所述可调功分器调整到第二设定状态时，所述第一辐射单元的方向图的最大点与所述第二辐射单元的方向图的最大点相等。

第二方面，还提供了一种移动终端，该移动终端包括壳体以及上述任一项所述的天线；其中，所述第一辐射单元和第二辐射单元设置在所述壳体的侧壁；所述馈电单元、功分器及所述移相器设置在所述壳体内。在使用时，通过调整功分器以及移相器，改变多个辐射单元之间的相位差和幅度差，实现单个辐射单元的方向性降低，辐射方向图凹陷点减小，进而提高天线的通信效果，并提升用户体验。

附图说明

图1a为本申请实施例的移动终端的结构示意图；

图1b为本申请实施例提供的天线的结构示意图；

图1c为现有技术中的天线的结构示意图；

图2a～图2c为本申请实施例提供的第一辐射单元的仿真示意图；

图3a～图3c为本申请实施例提供的第二辐射单元的仿真示意图；

图4a～图4c为本申请实施例提供的天线的仿真示意图；

图5为本申请实施例的天线的另一结构示意图；

图6a～图6c为本申请实施例提供的第一辐射单元的仿真示意图；

图7a～图7c为本申请实施例提供的第二辐射单元的仿真示意图；

图8a～图8c为本申请实施例提供的天线的仿真示意图；

图9为本申请实施例的天线的另一结构示意图；

图10a～图10c为本申请实施例提供的第一辐射单元的仿真示意图；

图11a～图11c为本申请实施例提供的第二辐射单元的仿真示意图；

图12a～图12c为本申请实施例提供的天线的仿真示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。

为了方便理解本申请实施例提供的天线，首先说明一下其应用的场景，该天线应用于终端，如笔记本电脑、平板电脑或者手机等常见的终端。随着终端的不断小型化发展，使得终端上天线上的净空越来越小，因此本申请实施例提供了一种天线以改善天线的性能，下面结合附图以及具体的实施例详细说明一下本申请实施例提供的天线。

在本申请实施例提供的天线中，该天线可以为不同的天线，如wi-fi天线、let天线或者gps天线或者其他类型的天线。

首先参考图1a，在图1a中示出了移动终端的结构，该终端包括一个壳体，如图1a中所示，该壳体具有一个金属边框100，该金属边框100的侧壁101具有多个金属段(图中未示出)，且多个金属段之间具有间隙，在设置天线时，壳体上的金属段作为天线的辐射体。如图1b中所示，在图1b中示例出了天线的具体结构。在图1b所示的天线中包含两部分，分别为馈电单元以及辐射单元；其中馈电单元用于将信号馈电到辐射单元发射出去，或者用于接收辐射单元接收到的信号，而辐射单元用于接收或者发送信号。

在具体设置馈电单元时，该馈电单元包括一个馈电点1，以及与该馈电点1连接的馈电线，馈电点1通过馈电线与辐射单元连接。在馈电单元与辐射单元具体连接时，如图1b中所示，该馈电单元对应两个辐射单元，分别为第一辐射单元4和第二辐射单元5，馈电点1通过第一馈电线6与第一辐射单元4连接，通过第二馈电线7与第二辐射单元5连接。应当理解的是，在上述图1b中仅以一个馈电单元对应两个辐射单元为例进行的说明，但是在本申请实施例提供的天线中，不仅限于一个馈电单元对应两个辐射单元，还可以采用一个馈电单元对应三个辐射单元、四个辐射单元或者五个辐射单元等不同的情况，只需要满足馈电单元连接至少两个辐射单元即可。但是无论馈电单元连接几个辐射单元，其连接方式相近似，下面以一个馈电单元对应连接两个辐射单元为例进行说明。

在具体实现连接时，如图1b中所示馈电单元通过功分器2分别与第一辐射单元4及第二辐射单元5连接，其中，该功分器2用于调整第一辐射单元4的方向图的最大点与第二辐射单元5的方向图的最大点的差值位于设定范围内。例如第一辐射单元4的方向图的最大点太大，可以通过功分器2的功率分配使第一辐射单元4的功率减小，进而使得第一辐射单元4的方向图的最大点减小，从而使得第一辐射单元4的方向图和第二辐射单元5的方向图的合成的方向图最大点减小。

在具体设置该功分器2时，功分器2为可调功分器，通过可调功分器2可以根据需要调整不同的辐射单元的功率分配。在可调功分器调整到第二设定状态时，第一辐射单元4的方向图的最大点与第二辐射单元5的方向图的最大点相等。此外，在天线处于不同的频率时，每个辐射单元的方向图是不同的，因此在频率c用功率比c1可以实现方向图互补，但是在频率d，功率比c1可能不能满足，需要调整功率比为d1才能改善方向图。

此外，在功分器2与第一辐射单元4连接时，第一辐射单元4上设置了移相器3，以使得两个辐射单元上信号的相位不同。在使用时，移相器3用于调整第一辐射单元4的方向图指向并使得第一辐射单元4的方向图的最大点与第二辐射单元5的方向图的最小点至少部分重叠，第一辐射单元4的方向图的最小点与第二辐射单元5的方向图的最大点至少部分重叠。

对于每一个单独的辐射单元，其方向图存在最大点和最小点。因此在本申请实施例中，利用第一辐射单元与第二辐射单元。在理想的情况是第一辐射单元4的方向图的最大点和第二辐射单元5的方向图的最小点重合，第一辐射单元4的最小点和第二辐射单元5的最大点重合，此时天线的方向图最圆。在具体实现时，通过上述的功分器2与移相器3配合来实现的，由上述描述可以看出，功分器2的作用调整第一辐射单元4的方向图的最大点。而设置的移相器3的作用就是调整第一辐射单元4方向图的指向(可以理解为旋转)使得其方向图最大点和最小点尽量靠近第二辐射单元5的最小点和最大点，从而实现互补。

继续参考图1b，在具体实现馈电单元与辐射单元连接时，首先馈电点1通过一段馈电线连接了功分器2，该功分器2采用一分二功分器，且该功分器2与辐射单元连接的一端，功分器2通过第一馈电线6与第一辐射单元4连接，功分器2通过第二馈电线7与第二辐射单元5连接。为了方便描述将第一辐射单元4简称为ant1，第二辐射单元5简称为ant2。继续参考图1b，在功分器2与第一辐射单元4连接时，功分器2直接通过第二馈电线7与第二辐射单元5连接，而在功分器2与第一辐射单元4连接时，功分器2与第一辐射单元4通过第一馈电线6连接，且第一馈电线6上设置有一个移相器3，从而使得第一辐射单元4与第二辐射单元5连接的信号之间的相位不同，并可以通过调整移相器3的相移量，使得多第一辐射单元4与第二辐射单元5的辐射方向图互补，得到的合成方向图方向性低。在具体设置该移相器3时，该移相器3可以为不同的移相器3如微带线、印刷电路或者金属线等不同的结构作为移相器3来使用。在一个可实施的具体方案中，通过设置的馈电线作为移相器3，此时，第二馈电线7的长度小于与第一馈电线6的长度，从而使得信号在传递到第一辐射单元4及第二辐射单元5的信号的相位不同。此外，除了上述的移相器3外，还可以采用可调移相器3，移相器3的作用是调整第一辐射单元4的方向图最大点和最小点的指向，使得第一辐射单元4的方向图的最大点尽量和第二辐射单元5的方向图的最小点重合，第一辐射单元4的方向图的最小点尽量和第二辐射单元的方向图的最大点重合，以达到互补效果，从而方向性降低，方向图圆度更好。因此在采用可调移相器时，在可调移相器调整到第一设定状态时，第一辐射单元4的方向图的最大点与第二辐射单元5的方向图的最小点重合，第一辐射单元4的方向图的最小点与第二辐射单元5的方向图的最大点重合。即可以通过调整该可调移相器3以实现对第一辐射单元4上的信号的相位的控制。

在具体设置第一辐射单元4及第二辐射单元5时，第一辐射单元4及第二辐射单元5设置在移动终端的壳体上，或者也可以利用移动终端的壳体上的结构作为辐射单元。如在壳体中的金属边框为金属框时，将金属边框切割成不同的金属段，采用金属段作为第一辐射单元4及第二辐射单元5。除了采用壳体的金属边框外，还可以采用印刷电路、柔性电路或者金属线、金属涂层等不同的导电结构作为第一辐射单元4及第二辐射单元5，同样也可以实现发射或者接收信号的效果。在图1b中采用金属边框上开设缝隙形成枝节作为第一辐射单元4及第二辐射单元5。但是应当理解的是图1b中仅仅作为一个示例，在本申请实施例提供的天线不限定第一辐射单元4及第二辐射单元5的具体材质以及具体的结构形式。

在具体设置第一辐射单元4及第二辐射单元5时，每个辐射单元(第一辐射单元4及第二辐射单元5)的电流路径长度为所述天线工作频段对应的波长的八分之一到二分之一之间。具体的可以为天线工作频段对应的波长的四分之一。其中，上述的电流路径长度指的是金属边框金属枝节开放末端到下地点的距离。此外，上述的第一辐射单元4及第二辐射单元5之间电隔离，在第一辐射单元4和第二辐射单元5之间的电隔离度达到15db，认为第一辐射单元4和第二辐射单元5之间电隔离。在具体实现电隔离时，可以通过不同的方式来实现，如图1b中所示，在图1b中所示的天线中，采用增大第一辐射单元4及第二辐射单元5的间隔距离来实现两者之间的电隔离效果。此时，第一辐射单元4及第二辐射单元5的最小距离l大于设定距离，其中，该设定距离为第一辐射单元4及第二辐射单元5上的电流能够击穿的最小距离，示例性该设定距离为15mm、20mm、25mm等距离。在具体实现时，采用第一辐射单元4及第二辐射单元5设置了壳体的两个不同的壁上，为了方便描述，定义一下金属边框的四个壁，分别为第一侧壁、第二侧壁、顶壁及底壁，其中，第一侧壁与第二侧壁相对，顶壁与底壁相对，且第一侧壁与顶壁、底壁相邻，第二侧壁也与顶壁及底壁相邻。在如图1b中，将第一辐射单元4设置在了顶壁，而第二辐射单元5设置在了第一侧壁上。当然上述图1b中仅仅为一个具体的示例，还可以采用：将第一辐射单元4设置在了顶壁，而第二辐射单元5设置在了底壁上；将第一辐射单元4设置在了底壁，而第二辐射单元5设置在了第一侧壁或第二侧壁上；将第一辐射单元4设置在了第一侧壁或第二侧壁，而第二辐射单元5设置在了顶壁或底壁上。当然除了上述将第一辐射单元4或第二辐射单元5分别设置在壳体的不同的壁上，也可以采用将第一辐射单元4及第二辐射单元5设置在相同的壁上，如同时设置在顶壁、底壁、第一侧壁或第二侧壁上，但是无论设置在哪一个壁上，在设置第一辐射单元4及第二辐射单元5时，第一辐射单元4与第二辐射单元5的最小距离应该小于上述要求的设定距离。

继续参考图1b，如图1b中所示，其中，第一辐射单元4位于壳体的左上角，而第二辐射单元5位于侧边。相比于现有技术中的天线而言，如图1c中所示，现有技术中的天线包括一个馈电单元10以及一个辐射单元20，且馈电单元10通过馈电线与辐射单元20连接，现有技术中由于位置限制，辐射方向图方向性相对较高，在某些角度上辐射方向图凹陷明显。对现有技术中仅采用第一辐射单元4的天线进行仿真，得到的辐射方向图如图2a～图2c中所示，由图2a～图2c可以看出，现有技术中的天线的辐射方向图在不同的频段下均会产生明显的凹陷。对现有技术中仅采用第二辐射单元5的天线进行仿真，得到的辐射方向图如图3a～图3c中所示，由图3a～图3c可以看出，现有技术中的天线的辐射方向图在不同的频段下均会产生明显的凹陷。对本申请图1b中所示的天线进行仿真，其结果如图3a～图3c所示，对ant1单元和ant2单元进行合适的功率分配和相位配置并合成到一路，得到的辐射方向图如图4a～图4c所示。可以看到在wi-fi频段内，合成的单天线的辐射方向图方向性最优，且辐射方向图上的最凹点改善明显。同理，一并参考表1，表1示出了上述三种天线在辐射方向图中最大和最小点方向性对比结果。

表1

当然除了上述图1b中所示的采用距离来实现辐射单元之间电隔离外，还可以采用其他的方式，第一辐射单元4和所述第二辐射单元5的一端电连接；且所述第一辐射单元4和所述第二辐射单元5电连接的一端接地；此时可以理解为两个辐射单元为一体结构，并且中间接地；此外，该天线还包括用于解除两个辐射单元耦合的解耦结构8。如图5及图9所示，图5及图9中示出了天线的第一辐射单元4及第二辐射单元5位于不同侧壁时的情况。但是第一辐射单元4及第二辐射单元5的连接方式以及解耦方式均相同。

首先说明一下图5所示的结构，在图5中所示的第一辐射单元4及第二辐射单元5设置在了壳体的第一侧壁，并且第一辐射单元4与第二辐射单元5背靠背设置，在设置时，第一辐射单元4及第二辐射单元5均为1/4波长(天线工作频段对应的波长)枝节。此外，第一辐射单元4及第二辐射单元5的中间通过接地线连接到地，第一辐射单元4及第二辐射单元5的两端分别采用耦合馈电的方式激励，如图5中所示，功分器2分别通过第一馈电线6及第二馈电线7与第一辐射单元4及第二辐射单元5耦合连接。其中的解耦结构8包括一个金属枝节，该金属枝节的一端与第一馈电线6耦合连接，金属枝节的另一端与第二馈电线7耦合连接。在实现解耦时，第一馈电线6及第二馈电线7的电流耦合到金属枝节后在某个频率相位相反，从而相互抵消实现隔离度改善。这个频率可以通过调整金属枝节和第一馈电线6及第二馈电线7的耦合量以及金属枝节的长度来改变。该金属枝节可以选择不同的结构，如微带线、印刷电路或柔性电路。继续参考图5通过从馈电端a到馈电端b的悬浮的金属枝节构成解耦结构8，使得两个辐射单元的隔离度在wi-fi带内能达到预设值，例如15db。

为了方便理解本申请实施例提供的天线在辐射方向图方向性的改善。首先单独采用ant1单独进行辐射，其辐射方向图如图6a～图6c所示；同样的以ant2单独进行辐射，其辐射方向图如图7a～7c所示。而在本申请实施例中，对ant1和ant2进行合适的功率分配和相位配置并合成到一路，得到的辐射方向图如图8a～图8c所示。一并参考表2，由表2示出了三种情况下辐射方向图中最大和最小点的方向性。由表2可以看到在wi-fi频段内，本申请实施例提供的天线的辐射方向图方向性最优，且辐射方向图上的最凹点有改善。

表2

参考图9，图9中所示的结构与图5中所示的结构仅仅是改变了第一辐射单元4及第二辐射单元5的设置位置，其他的结构并未改变。首先单独采用ant1单独进行辐射，其辐射方向图如图10a～图10c所示；同样的以ant2单独进行辐射，其辐射方向图如图11a～图11c所示。而在本申请实施例中，对ant1和ant2进行合适的功率分配和相位配置并合成到一路，得到的辐射方向图如图12a～图12c所示。一并参考表3，由表3示出了三种情况下辐射方向图中最大和最小点的方向性。由表3可以看到在wi-fi频段内，本申请实施例提供的天线的辐射方向图方向性最优，且辐射方向图上的最凹点有改善。

表3

应当理解的是，在上述实施例中，仅以一个馈电单元对应两个辐射单元为例进行的说明，但是在本申请实施例提供的天线中，不仅限于一个馈电单元对应两个辐射单元，还可以采用一个馈电单元对应三个辐射单元、四个辐射单元或者五个辐射单元等不同的情况，只需要保证设置的辐射单元之间的隔离度即可，同时，在实际的使用过程中，通过调整功分器2的功率分配以及输入到每个辐射单元中的信号的相位来调整天线的圆度以及方向性，均可以实现改善天线性能的效果。因此在本申请实施例提供的天线中，满足馈电单元连接了至少两个辐射单元，且馈电单元首先连接了一个功分器2，该功分器2的每个输出端对应连接了一个辐射单元，并且在功分器2与辐射单元连接时，至少一个辐射单元与功分器2连接的电路上设置了移相器3，从而使得不同的辐射单元发射出的信号的相位不同。在使用时，通过调整功分器2以及移相器3，改变多个辐射单元之间的相位差和幅度差，实现单个辐射单元的方向性降低，辐射方向图凹陷点减小，进而提高天线的通信效果，并提升用户体验。

此外，本申请实施例还提供了一种移动终端，该移动终端可以为手机、平板电脑或者笔记本电脑等常见的移动终端，该移动终端包括壳体以及上述任一项的天线；其中，第一辐射单元和第二辐射单元设置在壳体的侧壁；馈电单元、功分器2及移相器3设置在壳体内。在使用时，通过调整功分器2以及移相器3，改变多个辐射单元之间的相位差和幅度差，实现单个辐射单元的方向性降低，辐射方向图凹陷点减小，进而提高天线的通信效果，并提升用户体验。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。