天线结构和电子设备的制作方法

1.本技术属于通信领域，具体涉及一种天线结构和电子设备。


背景技术：

2.sar(specific absorption rate)指手机或无线产品的电磁波能量吸收比值， sar值一般指是手机或电子产品中电磁波所产生的热能对人体产生影响的衡量数据，为满足sar管控标准要求，目前大部分厂商的终端产品天线设计都需要加入降sar措施，一种比较普遍且有效的办法就是在设备上加sar sensor，当人体接近设备时，sar sensor装置感应后降低设备发射功率从而降sar，当人体远离设备时，发射功率恢复正常。
3.但是对于加入sar sensor降sar的方案，当sensor触发时，天线传导功率降低，导致天线性能随之降低；且sar sensor价格高昂，会抬高手机硬件成本；另外，增加sar sensor需要在主板上预留一块电路面积，增加了电路布线的设计难度，并且需要反复验证各个场景下的天线功率降额，极大的消耗了人力资源。


技术实现要素：

4.本技术实施例的目的是提供一种天线结构和电子设备，能够解决至少一种背景技术中提到的现有降低sar方案存在的问题。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种天线结构，所述天线结构包括：第一辐射体、第二辐射体和公共馈电结构；
6.所述第一辐射体和第二辐射体对应不同的通信频段；
7.所述第一辐射体与所述第二辐射体在同一个平面上并列设置，所述第一辐射体和所述第二辐射体之间设置有槽缝，所述第一辐射体和所述第二辐射体的一端连接，所述第一辐射体和第二辐射体的另一端形成开口，其中，在所述第一辐射体和第二辐射体通电的情况下，所述槽缝两侧的第一辐射体和第二辐射体表面的电流反向；
8.所述公共馈电结构设置在所述第一辐射体上。
9.第二方面，本技术实施例提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
10.壳体；
11.非导电支架，所述非导电支架位于所述壳体内，第一方面所述的天线结构设置在所述非导电支架上，其中，所述第一辐射体和第二辐射体设置在所述非导电支架的一侧，所述第三辐射体设置在所述非导电支架的另一侧。
12.在本技术实施例中，在第一辐射体和第二辐射体之间设置槽缝，可以将第一辐射体和第二辐射体分布在槽缝的两侧，实现槽缝两侧第一辐射体和第二辐射体的电流反向，在近场区域叠加产生的能量相互抵消，从而使得人体吸收的电磁辐射能量降低。
附图说明
13.图1是本发明实施例提供的一种天线结构的平面示意图；
14.图2是本发明实施例提供的一种天线结构工作时的电流方向分布示意图；
15.图3是本发明实施例提供的一种天线结构的匹配电路的结构示意图；
16.图4是本发明实施例提供的一种天线结构连接匹配电路时的天线(n41频段)阻抗变化示意图；
17.图5是本实施例天线结构在on body状态时的back面天线回波损耗和史密斯圆图示意图；
18.图6为本实施例天线结构在on body状态时的right面天线回波损耗和史密斯圆图示意图；
19.图7为现有的单极子天线与本实施例天线结构的对比图；
20.图8为本实施例提供天线结构的另一种平面结构示意图；
21.图中：第一辐射体01、第二辐射体02、槽缝03、公共馈电结构04、第一子槽缝05、第二子槽缝06、馈电端07、接地端08、匹配电路09、射频发生器 10、第三辐射体81。
具体实施方式
22.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获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
23.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。
24.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一种天线结构进行详细地说明。
25.本发明实施例提供一种天线结构，参考图1，该天线结构包括：第一辐射体01、第二辐射体02和公共馈电结构；第一辐射体01和第二辐射体02对应不同的通信频段；第一辐射体01与第二辐射体02在同一个平面上并列设置，第一辐射体01和第二辐射体02之间设置有槽缝，第一辐射体01和第二辐射 02体的一端连接，另一端形成开口，也就是说，第一辐射体01和第二辐射体 02在第一端连接，第一辐射体01与第二辐射体02间隔设置，在第一辐射体 01和第二辐射体02之间形成槽缝03，槽缝03与第一端相背的一端是敞开的；公共馈电结构04设置在第一辐射体01所在的区域。
26.在本技术实施例中，第一辐射体01和第二辐射体02对应不同的通信频段，例如，一辐射体对应n78(3400mhz
‑
3600mhz)频段、n79(4800mhz
‑
5000mhz) 频段中的任一频段，第二辐射体02对应n1(2110mhz
‑
2170mhz)频段、 n3(1805mhz
‑
1880mhz)频段、n41(2515mhz
‑
2675mhz)频段中的任一频段，这样可以使天线模组覆盖5g的多个频段。
27.参考图2，上述第一辐射体01和第二辐射体02之间形成的槽缝可以将第一辐射体01和第二辐射体02分布在槽缝的两侧，实现槽缝两侧第一辐射体01 和第二辐射体02表面的走线的电流反向，在近场区域叠加产生的能量相互抵消，从而使得人体吸收的电磁辐射
能量降低。
28.在实际应用场景中，将上述天线结构应用于电子设备上，例如：应用于手机、平板电脑、智能穿戴设备等。
29.需要说明的是，上述天线结构可以采用柔性电路板(flexibleprintedcircuit， fpc)工艺，即第一辐射体01、第二辐射体02和公共馈电结构04为fpc，图1 中的天线结构上存在多个圆孔，是为了便于走线。
30.在本技术实施例中，槽缝可以包括第一子槽缝05和第二子槽缝06，其原因在于第一辐射体01和第二辐射体02可能为不规则的天线枝节，且槽缝包括第一子槽缝05和第二子槽缝06也可以增加槽缝的长度，使近场区域叠加面积更大，从而抵消更多的能量，从而使得人体吸收的电磁辐射能量进一步降低。
31.可选地，第一子槽缝05和第二子槽缝06连接，第一子槽缝05靠近第一端，该第一端即为第一辐射体01和第二辐射体02相连接的一端，其中，第一子槽缝05沿第一方向延伸，第二子槽缝06沿第二方向延伸，参考图1，第一子槽缝05向第一辐射体01的中部延伸，第二子槽缝06延伸方向为第一端至与第一端相背的一端，也就是槽缝的开口处，从而使槽缝的长度更长，使近场区域叠加面积更大，从而抵消更多的能量，从而使得人体吸收的电磁辐射能量进一步降低。可选地，第一方向与第二方向正交，也就是说第一子槽缝05和第二子槽缝06之间的角度为90度，第一方向与第二方向也可以是其他角度，例如第一子槽缝05和第二子槽缝06之间的夹角为60度或120度等，在此不做限定。
32.在本技术实施例中，由于槽缝的作用是为了抵消两侧的能量，那么，槽缝的宽度若太小则不能起到抵消的作用，若槽缝的宽度太大，则第一辐射体01 和第二辐射体02会成为两个独立的辐射体，同样起不到抵消能量的作用，因此，槽缝的宽度为0.2mm～0.4mm，其中0.2mm为工艺要求，0.4mm为第一辐射体01和第二辐射体02成为两个独立的辐射体的边界值。
33.在一个可行的实施例中，在第一辐射体01和第二辐射体02为倒f天线 (planar inverted
‑
fantenna，pifa)的情况下，公共馈电结构04上设置有馈电端 07和接地端08，馈电端07和接地端08连接匹配电路，匹配电路用于调节第一辐射体和第二辐射体的连接阻抗，使得本实施例天线在回波损耗尽可能小的情况下，减小sar，且能够维持正常工作性能。
34.由于在理想情况下，天线与射频电路的阻抗完全匹配，完全没有反射功率，这时的回波损耗为无限小。但是在工程上阻抗不可能完全匹配，因此反射功率是一定存在的。最差的情况是输入功率完全被反射，此时回波损耗为0。在一个可选的例子中，可以选用合适的匹配电路使接入天线的阻抗较差，但仍能保证天线的工作性能，也就是使天线与匹配电路的阻抗处于最优的匹配状态，以保证天线的工作性能和低sar的平衡。
35.参考图3，上述匹配电路09可以是采用串并联电感的双l型电路，也可以是t型或π型电路形式，本技术实施例对匹配电路的具体结构不做限定，例如，匹配电路优先选用电感或电容器件，匹配电路的一端连接至射频发生器10，匹配电路的另一端连接至天线31和接地端，也就是通过31端连接至本实施例公共馈电结构04中的馈电端07。可以通过调整匹配电路中的阻抗值，使得本实施例的天线结构在回波损耗尽可能小的情况下，减小sar。
36.参考图4，图4为连接匹配电路时的天线(n41频段)阻抗变化示意图。图中a点为fs(free space)状态时的n41频段阻抗圆图位置，此时n41频段的阻抗圈非常靠近50欧姆，b点
为测试状态(on body状态)时的back面的n41频段阻抗圆图(smith chart)位置。图4中位置c所示为n41频段的理想状态，此时阻抗为50欧姆。由此可知，只要调整匹配电路，通过调整onbody状态时所需天线频段的阻抗圈位置和阻抗圈大小，使其阻抗圈尽量靠近 50欧姆匹配就可以保证天线具有正常的性能，而此时由于天线频段的阻抗圈位置和阻抗圈大小发生了变化，所以天线宽带也会发生变化，通过在天线具有正常的性能的情况下，牺牲一些天线宽带，来获得较低的sar值，能够进一步降低sar值。
37.需要说明的是，本实施例通过连接匹配电路调节天线阻抗的方式也可以应用在本实施例改进之前的天线结构中，例如图7(a)的天线结构，以实现在 nr天线正常通信中降低sar的目的。
38.其中，匹配电路还用于切换第一辐射体01和第二辐射体02对应的通信频段。
39.本实施例中，馈电端和接地端之间的距离为2mm～2.5mm，以便于连接匹配电路，减少布线。
40.可以理解的是，第一辐射体01和第二辐射体02的面积会影响sar的值，因此，本实施例中将减小第一辐射体01和第二辐射体02的面积，可选地，第一辐射体01和第二辐射体02的总体长度为14.7mm，第一辐射体01和第二辐射体02的总体宽度为8mm，具体的第一辐射体01和第二辐射体02的规格可以根据实际情况设置，在此不做具体限定。
41.本实施例中，第一辐射体01和第二辐射体02可以理解为不同的天线枝节，第二辐射体02的长度大于第一辐射体01的长度，也就是说，第一辐射体01 为短枝节，第二辐射体02为长枝节，需要说明的是，第一辐射体01和第二辐射体02的长度具体指的是第一辐射体01和第二辐射体02沿第一方向的长度。
42.其中，本实施例附图1中提供的第一辐射体01和第二辐射体02具有多个弯折段，仅仅是一种示例，在一个可选的例子中，第一辐射体01和第二辐射体02的形状可以是规则的形状，也可以是不规则的形状，在此不做具体限定。
43.可选地，在一些实施方式中，可以通过设置第一辐射体01的长度来决定第一辐射体01能够对应的通信频段，以及通过设置第二辐射体02的长度来确定第二辐射体02能够对应的通信频段。
44.在一个可选的例子中，天线具有back面和right面，参考图5，图5为本实施例天线结构在on body状态时的back面天线回波损耗(s11)和史密斯圆图(smith chart)示意图。图中，11和12曲线为fs状态时天线的回波损耗和史密斯圆图示意图，13和14为on body状态时，back面的天线回波损耗和史密斯圆图示意图。在n41(2515mhz
‑
2675mhz)频段中，对应图5中的2.59ghz 时，回波损耗为是
‑
9.07db，对于内置天线来说，通常要求回波损耗达到
‑
7.5以下，而达到
‑
10以下为佳，也就是说，匹配电路可以使天线结构工作时处于较佳的性能。
45.参考图6，图6为本实施例天线结构在on body状态时的right面天线回波损耗和史密斯圆图示意图。图中，11和12为fs状态时天线的回波损耗和史密斯圆图示意图，15和16为on body状态时，right面的天线回波损耗和史密斯圆图示意图。在n41(2515mhz
‑
2675mhz)频段中，对应图5中的2.59ghz 时，回波损耗为是
‑
4.07db，对于内置天线来说，通常要求回波损耗达到
‑
7.5以下，而达到
‑
10以下为佳，也就是说，匹配电路可以使天线结构工作时处于较佳的性能。
46.因此，结合图5和图6可以发现，只要调整匹配电路，通过调整on body 状态时所需
天线频段的阻抗圈位置和阻抗圈大小，使其阻抗圈尽量靠近50欧姆匹配就可以保证天线结构在工作时具有较低的回波损耗，以维持正常的工作性能，同时又能结合本实施例的天线结构达到降低sar的作用。
47.参考图7，图7(a)为现有的单极子天线的结构示意图，其结构本身不具有抵消能量降低sar的作用，图7(b)为本实施例的天线结构的结构示意图，通过设置槽缝，使槽缝两侧走线的电流反向，在近场区域叠加产生的能量相互抵消，从而使得人体吸收的电磁辐射能量降低，以降低sar；且尽量减小天线结构的面积，进一步降低sar。
48.参考表1，表1为单极子天线与本实施例提供的天线结构sar的测试结果对比表，表1如下：
[0049][0050]
由表1可以明显的看出，本实施例提供的天线结构对于降低sar有明显的效果。
[0051]
另外，参考图8，本实施例的天线结构还包括第三辐射体81，第三辐射体 81和第一辐射体01分别设置在第二辐射体02的对侧，也就是说第三辐射体 81设置在第二辐射体02的一侧，第一辐射体01设置在第二辐射体02的另一侧。其中，第三辐射体81和第二辐射体02之间存在空间距离，也就是说，第三辐射体81和第二辐射体02不直接接触，在天线结构通电的情况下，所述第三辐射体与第一辐射体耦合。例如，参考图8，图中虚线部分表示第三辐射体 81和上述实施例(图2)中的天线结构之间具有一定的空间，第三辐射体81 在天线结构所在平面的正投影与第一辐射体01或第二辐射体02重叠，也就是说第三辐射体81在空间上与天线结构平行且有一条直线可以同时垂直并穿过第三辐射体81和上述天线结构。第三辐射体81和上述实施例中的第二辐射体 02之间可以设置非导电材料。
[0052]
其中，第三辐射体81可以为金属悬浮振子，本实施例中，相比较于第二辐射体的枝节，第一辐射体01对应的枝节较短，因此，可以通过调整第三辐射体81的长度使其正好激励第一辐射体01对应的n78频段，能有效拓宽n78 频段带宽，同时也可以覆盖n77频段，第三辐射体81也可以起到分散电流的作用，通过合理改变感应电流分布，同时可以降低on body状态时back面的 sar值，能够更进一步地减小sar值。
[0053]
本实施例还提供一种电子设备，该电子设备包括：壳体和非导电支架，非导电支架位于壳体内，上述天线结构设置在非导电支架上。其中，第一辐射体和第二辐射体设置在非导电支架的一侧，第三辐射体设置在非导电支架的另一侧。壳体可以是封装元器件的外壳、终端设备的外壳等，以电子设备应用于手机为例，非导电支架位于手机壳内，第一辐射体和第二辐射体设置在非导电支架上。
[0054]
需要说明的是，当天线结构包括第三辐射体时，对于该电子设备，非导电支架位于手机壳内，第一辐射体和第二辐射体设置在非导电支架的一侧，第三辐射体设置在非导电支架的另一侧。其中，在保证第三辐射体81在天线结构所在平面的正投影与第一辐射体01或第二辐射体02重叠的情况下，第三辐射体81可以设置在非导电支架上，也可以设置在手机的电池盖上方，以适应不同终端设备的结构布局。
[0055]
本实施例在第一辐射体和第二辐射体之间设置槽缝，可以将第一辐射体和第二辐射体分布在槽缝的两侧，实现槽缝两侧第一辐射体和第二辐射体的电流反向，在近场区域叠加产生的能量相互抵消，从而使得人体吸收的电磁辐射能量降低，达到降低sar的目的。
[0056]
具体的该电子设备所具有的功能和实现过程在上文中均有描述，在此不再赘述。
[0057]
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。
[0058]
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。