天线结构及终端设备的制作方法

1.本公开涉及通信领域，尤其涉及一种天线结构及终端设备。


背景技术：

2.天线是手机等终端设备实现通信功能必不可少的结构，随着无线网络及5g技术的发展，手机的天线需要支持多种通信频段。
3.相关技术中，为满足日益增加的通信需求，通常采用设置多支天线进行收发信号的方式。而多支天线往往采用双馈电或多馈电的方式实现频段匹配，即需要在pcb板上设置两个或多个馈电端口。pcb板上的馈电端口增多，易造成馈电端口之间的隔离度差的问题，从而影响相邻天线之间的收发性能。


技术实现要素：

4.为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种天线结构及终端设备。
5.根据本公开实施例的第一方面，提出了一种天线结构，包括：第一谐振枝节、第一匹配电路、第二谐振枝节和第二匹配电路；
6.所述第一谐振枝节通过所述第一匹配电路与终端设备pcb的馈电端口连接，所述第二谐振枝节通过所述第二匹配电路与所述馈电端口连接，所述第一谐振枝节与所述第二谐振枝节之间具有预设缝隙；
7.其中，所述第一谐振枝节通过所述第一匹配电路谐振至少两个天线信号频段，所述第二谐振枝节通过所述第二匹配电路谐振至少一个天线信号频段。
8.可选地，所述第一谐振枝节至少谐振gps的l1频段及wifi的2.4g频段。
9.可选地，所述第二谐振枝节至少谐振gps的l5频段。
10.可选地，所述第一谐振枝节及所述第二谐振枝节远离所述预设缝隙的一端均接地设置；
11.所述第一谐振枝节包括靠近所述预设缝隙的第一辐射部，所述第二谐振枝节包括靠近所述预设缝隙的寄生部；所述寄生部与所述第一辐射部耦合，以谐振至少一个天线信号频段。
12.可选地，所述寄生部与所述第一辐射部耦合，以谐振wifi的6e频段。
13.可选地，所述第一谐振枝节上设置有第一馈电点，所述第一辐射部位于所述第一馈电点与所述预设缝隙之间；所述第二谐振枝节上设置有第二馈电点，所述寄生部位于所述第二馈电点与所述预设缝隙之间。
14.可选地，所述第一辐射部和/或所述寄生部的长度为1mm-3mm。
15.可选地，所述第一匹配电路包括：第一主路，所述第一谐振枝节通过第一馈电点与所述第一主路的第一端连接，所述第一主路的第二端与所述馈电端口连接；
16.所述第一主路的第一端至第二端之间设置有第一接地支路、第一并联支路、第二电容、第二接地支路及第二电感；其中，所述第一并联支路包括并联连接的第一电容和第一
电感。
17.可选地，所述第二匹配电路包括：第二主路，所述第二谐振枝节通过第二馈电点与所述第二主路的第一端连接，所述第二主路的第二端与所述馈电端口连接；
18.所述第二主路的第一端至第二端之间设置有第三接地支路和第三电感；其中，所述第三接地支路包括第三电容。
19.可选地，所述第一谐振枝节的长度为16mm-22mm，所述第二谐振枝节的长度为10mm-20mm。
20.根据本公开实施例的第二方面，提出了一种终端设备，包括pcb及上述任一项所述的天线结构，所述pcb上设置有一馈电端口，所述天线结构与所述馈电端口电连接。
21.本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本公开的天线结构，通过第一匹配电路实现第一谐振枝节与pcb馈电端口的连接，通过第二匹配电路实现第二谐振枝节与同一馈电端口的连接，以实现相应天线信号频段的谐振。以一个馈电端口实现两个天线枝节的连接，从而有效避免pcb板上多馈电端口造成的隔离度差的问题，进而保证天线的收发性能。
22.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
23.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
24.图1是根据一示例性实施例示出的天线结构的示意图。
25.图2是根据一示例性实施例示出的天线结构中主要辐射区域的示意图。
26.图3是根据一示例性实施例示出的天线结构中主要辐射区域的示意图。
27.图4是根据一示例性实施例示出的天线结构中主要辐射区域的示意图。
28.图5是根据一示例性实施例示出的天线结构中主要辐射区域的示意图。
29.图6是根据一示例性实施例示出的天线回波状态曲线。
30.图7是根据一示例性实施例示出的天线效率曲线。
具体实施方式
31.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
32.天线是手机等终端设备实现通信功能必不可少的结构，随着无线网络及5g技术的发展，手机的天线需要支持多种通信频段，比如wi-fi和gps的不同频段。目前手机天线的发展趋势是小型化、集成化方向，而5g设备需要满足mimo(multiple input multiple output，多输入多输出)技术的要求，对天线数量的需求增加。
33.相关技术中，为满足日益增加的通信需求，通常采用设置多支天线进行收发信号的方式。比如，一支天线实现匹配gps l1、wifi 2.4g及wifi 5g；1支天线实现匹配gps l5。
而多支天线需要采用双馈电或多馈电的方式实现频段匹配，即需要在pcb板上设置两个或多个馈电端口，以实现两支或多支天线结构与pcb板上的馈电端口对应连接。由此，相关技术中多支天线多馈电端口的天线结构至少存在以下几方面的问题：
34.第一方面，影响天线的性能。对于pcb板上设置馈电端口的区域而言，馈电端口增多，馈电端口之间的隔离度差，容易影响相邻天线之间的收发性能。并且，相关技术中的天线结构wifi频段的带宽较窄，未能全频段覆盖wifi 6e。
35.第二方面，影响终端设备的内部布局。天线枝节数量多，占用空间大。并且，pcb板上馈电端口增多，基于天线连接的走线占用空间也较大，不利于pcb板上其他电子元件的布局，也不利于终端设备内部其他结构布局。
36.第三方面，影响终端设备的外观。为实现多支天线收发多频段，终端设备的金属中框也需要设置多个开缝，导致终端设备的外形布局不美观。
37.为解决相关技术中的问题，本公开提出了一种天线结构，包括：第一谐振枝节、第一匹配电路、第二谐振枝节和第二匹配电路；第一谐振枝节通过第一匹配电路与终端设备pcb的馈电端口连接，第二谐振枝节通过第二匹配电路与馈电端口连接，第一谐振枝节与所述第二谐振枝节之间具有预设缝隙；其中，第一谐振枝节通过第一匹配电路谐振至少两个天线信号频段，第二谐振枝节通过第二匹配电路谐振至少一个天线信号频段。本公开的天线结构，通过第一匹配电路实现第一谐振枝节与pcb馈电端口的连接，通过第二匹配电路实现第二谐振枝节与同一馈电端口的连接，以实现相应天线信号频段的谐振。以一个馈电端口实现两个天线枝节的连接，从而有效避免pcb板上多馈电端口造成的隔离度差的问题，进而保证天线的收发性能。
38.在一个示例性的实施例中，如图1至图5所示，本实施例的天线结构包括：第一谐振枝节10、第二谐振枝节20、第一匹配电路30和第二匹配电路40。本实施例中，第一谐振枝节10通过第一匹配电路30与终端设备pcb的馈电端口100连接，第二谐振枝节20通过第二匹配电路40与馈电端口100连接。其中，第一谐振枝节10通过第一匹配电路30谐振至少两个天线信号频段，第二谐振枝节20通过第二匹配电路40谐振至少一个天线信号频段。馈电端口100即pcb板上的射频连接端口。
39.其中，如图1至图5所示，第一谐振枝节10与第二谐振枝节20之间具有预设缝隙50。第一谐振枝节10与第二谐振枝节20可以是终端设备中框的一部分，并且，在第一谐振枝节10与第二谐振枝节20之间开一条缝(预设缝隙50)即可，以保证终端设备的美观性。
40.本实施例中，采用单馈方案，利用两个匹配电路分别实现两个天线枝节的电连接。即两个天线枝节分别通过对应的匹配电路与pcb上的同一馈电端口100(射频连接端口)实现连接，从而无需在pcb上设置多个馈电端口，进而避免多馈电端口之间隔离度差的问题。同时，也有利于节约pcb上的走线空间。
41.在一个示例性的实施例中，如图1所示，第一谐振枝节10至少谐振gps的l1频段(1.575ghz)及wifi的2.4g频段(2.4ghz-2.48ghz)。第一谐振枝节10的长度为16mm-22mm，通过调节第一谐振枝节10的长度，能够调节第一谐振枝节10谐振的天线信号频率的高低。比如，第一谐振枝节10越长，谐振频率越低。
42.本实施例中，第二谐振枝节20至少谐振gps的l5频段(1.172ghz)。第二谐振枝节20的长度为10mm-20mm。通过调节第二谐振枝节20的长度，能够调节第二谐振枝节20谐振的天
线信号频率的高低。比如，第二谐振枝节10越长，谐振频率越低。
43.此外，本实施例中，第一谐振枝节10及第二谐振枝节20都较长，以较长枝节实现低频段(gps l1及l5频段)，能够保证低频天线频段的天线效率最大。
44.在一个示例性的实施例中，如图5所示，第一谐振枝节10包括靠近预设缝隙50的第一辐射部11。其中，第一谐振枝节10上设置有第一馈电点(或称第一上框点)101，第一馈电点101将第一谐振枝节10分成第一辐射部11及第二辐射部12。第一辐射部11位于第一馈电点101与预设缝隙50之间。
45.第二谐振枝节20包括靠近预设缝隙50的寄生部21。其中，如图5所示，第二谐振枝节20上设置有第二馈电点201，第二馈电点201将第二谐振枝节20分成寄生部21和第三辐射部22。寄生部21位于第二馈电点201与预设缝隙50之间。
46.本实施例中，第一谐振枝节10及第二谐振枝节20远离预设缝隙50的一端均接地设置(gnd)。
47.在一个示例中，第一谐振枝节10及第二谐振枝节20是中框的上侧边，第一谐振枝节10远离预设缝隙50的一端与中框的一侧边框连接以接地，第二谐振枝节20远离预设缝隙50的一端与中框的另一侧边框连接以接地。
48.在另一个示例中，第一谐振枝节10及第二谐振枝节20是中框的一侧边，第一谐振枝节10远离预设缝隙50的一端与中框的上侧边连接以接地，第二谐振枝节20远离预设缝隙50的一端与中框的下侧边连接以接地。
49.在另一个示例中，第一谐振枝节10及第二谐振枝节20位于中框的相邻侧边，预设缝隙50位于中框的角部。第一谐振枝节10远离预设缝隙50的一端与对应的所在侧边连接以接地，第二谐振枝节20远离预设缝隙50的一端与对应的所在侧边连接以接地。
50.本实施例中，寄生部21与第一辐射部11耦合，以谐振至少一个天线信号频段。
51.在一个示例性的实施例中，如图1至图5所示，寄生部21与第一辐射部11耦合，以谐振wifi的6e频段(5-7.2ghz)。其中，wifi的6e频段包括wifi 5g频段，即本实施例中的天线结构在支持wifi 5g的基础上，可有效拓宽带宽，全频段覆盖wifi 6e。
52.本实施例中，第一辐射部11和/或寄生部21的长度为1mm-3mm，预设缝隙50的长度为0.5mm-3mm。通过调节预设缝隙50的长度可适应调节带宽。
53.在一个示例性的实施例中，如图1至5所示，第一匹配电路30包括：第一主路31。第一谐振枝节10通过第一馈电点101与第一主路31的第一端连接，第一主路31的第二端与馈电端口100连接。
54.本实施例中，第一主路31的第一端至第二端之间设置有第一接地支路301、第一并联支路302、第二电容303、第二接地支路304及第二电感305。其中，第一并联支路302包括并联连接的第一电容3021和第一电感3022。第一接地支路301包括接地电感3011，第二接地支路304包括接地电容3041。
55.本实施例中，第一谐振枝节10能够实现两端接地，一端通过与中框的连接实现接地(gnd)，另一端的馈点处通过第一匹配电路30中的接地支路实现接地。
56.在一个示例中，第一谐振枝节10谐振gps l1频段时，天线结构的主要辐射区域如图2所示。由图可知，此时主要是第一谐振枝节10(图中黑色填充部分)参与辐射。其中，第一谐振枝节10的长度比如可以是16mm-22mm。通过调节第一接地支路301中接地电感3011的大
小、以及第二电容303的大小，实现在gps l1频段的相应频点处阻抗匹配，以获得较好信号增益。
57.在另一个示例中，第一谐振枝节10谐振wifi 2.4g频段时，天线结构的主要辐射区域如图3所示。由图可知，此时主要是第一谐振枝节10及第一馈电点101一起参与辐射。通过调节第一并联支路302的第一电感3022的大小，实现在wifi 2.4g频段的相应频点处阻抗匹配。
58.在一个示例性的实施例中，如图1至图5所示，第二匹配电路40包括：第二主路41。第二谐振枝节20通过第二馈电点201与第二主路41的第一端连接，第二主路41的第二端与馈电端口100连接。本实施例中，第二主路41的第一端至第二端之间设置有第三接地支路401和第三电感402；第三接地支路401包括第三电容4011。
59.本实施例中，第二谐振枝节20也能够实现两端接地，一端通过与中框的连接实现接地(gnd)，另一端的馈点处通过第二匹配电路40中的接地支路实现接地。
60.在一个示例中，第二谐振枝节20谐振gps l5频段时，天线结构的主要辐射区域如图4所示。由图可知，此时主要是第二谐振枝节20及第二馈电点201参与辐射。其中，第二谐振枝节20的长度比如可以是10mm-20mm。通过调节第三接地支路401的第三电容4011大小、以及第三电感402的大小，实现在gps l5频段的相应频点处阻抗匹配，以获得较好信号增益。本示例中，与相关技术中利用与gps l1相同的匹配电路匹配gps l5的方式不同，是通过设置第二匹配电路40来实现gps l5频段匹配。
61.一般而言，匹配电路中的电感器件属于低通滤波，电路中的电感增大可以增大电感阻抗。电路中的电容器件属于高通滤波，电路中的电容增大可以减小电容阻抗。串联电感器件或者并联电容器件主要影响较高频点的匹配(高频信号对并电容串电感敏感)；串联电容器件或者并联电感器件主要影响较低频点的匹配。低频段的信号gps l5既可以通过并电容串电感调节，也可以通过并电感串电容调节。
62.本示例中，如图1至图5所示，第二匹配电路40采用并电容串电感的低通滤波电路匹配方式，即低频信号能正常通过，超过设定阈值的高频信号则被阻隔、减弱。比如，采用并大电容串大电感的低通滤波形式。低通滤波匹配形式在调节匹配gps l5频段的同时，对wifi 6e频段起到一个对地短路和隔离、对第一谐振枝节10的匹配开路的效果，使第二谐振枝节20的匹配值对第一谐振枝节10的影响最小。即利用低通滤波匹配电路的开路效应，能够实现第二谐振枝节20调谐对应频段信号(比如gps l5)时、和第一谐振枝节10调谐对应频段信号(比如gps l1、wifi 2.4g和wifi 5g)时的相互独立调谐。
63.在另一个示例中，第一谐振枝节10中的第一辐射部11与第二谐振枝节20的寄生部21通过预设缝隙50耦合，共同实现谐振wifi 6e频段时，天线结构的主要辐射区域如图5所示。由图可知，此时主要是第一辐射部11、第一馈电点101、寄生部21及第二馈电点201参与辐射。其中，第一辐射部11和寄生部21的长度可均设置为1mm-3mm，预设缝隙50的长度为0.5mm-3mm。
64.结合图6所示，本示例中对于wifi 6e信号频段调谐时，由于第二谐振枝节20的两端接地设置以及第二匹配电路40的低通滤波匹配特性，第二谐振枝节20会产生两个谐振，拓展天线带宽，从而实现wifi 6e(5.15-7.2ghz)全频段覆盖。其中，图6中的频点5和频点6代表第一个谐振，频点7代表第二个谐振(由于结构及电路特性新增加的谐振)。通过调节第
一匹配电路30中的相应电路元件，能够调节wifi 6e信号频段的阻抗，使这两个谐振变深。比如：通过调节第一并联支路302的第一电容3021大小、第二接地支路304中的接地电容3041大小、以及第二电感305的大小，实现在wifi 6e频段的相应频点(比如频点5、频点6或频点7)处阻抗匹配，以获得较好信号增益。
65.通过上述两个示例可知，第二谐振枝节20与第二匹配电路40之间的匹配，一方面可以调节gps l5的谐振频率，另一方面可以实现wifi 6e频段的覆盖。其中，在调谐wifi6e频段时，还可以调节寄生部21的长度，以调节耦合信号频率的高低。
66.在一个示例中，如图1至图5所示，在天线枝节长度合适的情况下，第一匹配电路30中：接地支路301的接地电感3011比如可以为22nh(纳亨)，第一并联支路302的第一电感3022比如可以为5nh、第一电容3021比如可以为0.6pf(皮法)，第二电容303比如可以为0.4pf，第二接地支路304的接地电容3041比如可以为0.1pf，第二电感305比如可以为1.5nh。第二匹配电路40中：第三接地支路401的第三电容4011比如可以为2.8pf，第三电感402比如可以为35nh。以实现阻抗匹配，以及第一谐振枝节10谐振gps l1和wifi 2.4g频段、第二谐振枝节20谐振gps l5频段、第一辐射部11和寄生部21耦合谐振wifi 6e频段的效果。匹配完成之后的天线结构的天线效率曲线如图7所示。
67.值得说明的，上述实施例中阻抗匹配过程可采用网络分析仪进行调试。根据获得的阻抗值调节相应的电路元件大小。结合史密斯圆图进行调试，可更快速的实现阻抗匹配。可以理解的，根据网络分析仪可以获得天线结构的多种参数，比如输入反射系数、输出反射系数、电压驻波比、阻抗(或导纳)、衰减(或增益)等传输参数，以及隔离度。
68.在一个示例性的实施例中，本公开实施例提出了一种终端设备，包括pcb及上述任一实施例涉及的天线结构。pcb上设置有一馈电端口，天线结构与馈电端口电连接。其中，天线结构的第一谐振枝节及第二谐振枝节可以是中框的一部分，或与中框装配。
69.比如，第一谐振枝节与第二谐振枝节是中框的上侧边，且上侧边开缝，形成上述预设缝隙。两个枝节靠近预设缝隙的一端分别设置馈电点(或上框点)。
70.本实施例的天线结构，通过单端口馈电，同时支持gps l1频段、gps l5频段、wifi2.4g频段以及wifi 6e频段，实现了多频段收发，还可以满足5g终端设备的通信需求。并且，采用本公开的天线结构，终端设备的pcb无多馈电端口间隔离度差的问题，同时单馈电端口方案中pcb走线少，有效节约了pcb空间。相比相关技术中的单馈gps&wifi天线，不仅增加了gps l5谐振，还有效增加带宽、能够覆盖整个wifi 6e频段。
71.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本技术旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
72.应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。