一种双频天线系统及电子设备的制作方法

1.本公开涉及通信技术领域，尤其涉及一种双频天线系统及电子设备。


背景技术：

2.目前手机等电子设备的天线存在多种拆分方案，很多会用到双频天线系统，双频天线系统可以提高天线的覆盖带宽，提高天线的使用效率，但同时会遇到中高频的电磁波吸收比值(specific absorption rate，sar)问题。
3.sar强度会受到辐射强度以及电流场强分布的影响，现有的方法会优化天线走线，减少电流场强分布，但是走线优化难度较高，降低sar的效果不佳；还会利用sar sensor，但是会降低射频功率传导，影响射频信号的强度。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种双频天线系统及电子设备，无需改变天线走线方式，减少天线中电流场强分布，降低sar的强度，避免影响射频信号强度。
5.第一方面，本公开提供一种双频天线系统，包括：
6.天线、开关单元、控制单元以及信号馈电单元；
7.所述天线包括第一天线枝节和第二天线枝节，所述开关单元包括第一连接端、第二连接端和控制端；所述开关单元的第一连接端与所述第一天线枝节的第一端电连接；所述开关单元的第二连接端与所述第二天线枝节的第一端电连接；所述控制单元与所述开关单元的控制端电连接；所述信号馈电单元连接所述第一天线枝节或所述第二天线枝节上；
8.所述天线用于收发射频信号；所述开关单元用于连接所述第一天线枝节与所述第二天线枝节；所述控制单元用于控制开关单元导通或断开；所述信号馈电单元用于向所述天线传输射频信号；
9.其中，所述射频信号的频率范围包括第一频段和第二频段；所述第一频段为低频段，所述第二频段为中高频段。
10.在一些实施例中，所述第一天线枝节的长度与所述第二天线枝节的长度之和为第一频段的1/4波长的倍数。
11.在一些实施例中，所述信号馈电单元连接所述第一天线枝节，所述信号馈电单元与所述第一天线枝节的连接处与所述第一天线枝节的第一端之间的长度为第二频段的1/4波长的倍数；或，所述信号馈电单元连接所述第二天线枝节，所述信号馈电单元与所述第二天线枝节的连接处与第二天线枝节的第一端之间的长度为第二频段的1/4波长的倍数。
12.在一些实施例中，所述开关单元还包括第一天线弹片和/或第二天线弹片；
13.所述第一天线弹片的第一端与所述第一连接端电连接；所述第一天线弹片的第二端与所述第一天线枝节的第一端电连接；
14.所述第二天线弹片的第一端与所述第二连接端电连接；所述第二天线弹片的第二
端与所述第二天线枝节的第一端电连接。
15.在一些实施例中，所述信号馈电单元还包括连接弹片；
16.所述连接弹片的第一端与射频信号输入端电连接；所述连接弹片的第二端与所述天线的输入端电连接。
17.在一些实施例中，第一频段的频率为700mhz～900mhz。
18.在一些实施例中，第二频段的频率为1700mhz～2400mhz。
19.在一些实施例中，还包括：pcb板；所述天线设置于所述pcb板上。
20.第二方面，本公开还提供一种电子设备，包括如第一方面任意实施例所述的双频天线系统。
21.在一些实施例中，还包括射频收发器；
22.所述射频收发器的输入端与所述控制单元电连接；所述射频收发器的输出端与所述信号馈电单元的输入端电连接；
23.所述射频收发器用于在控制单元的控制下发送射频信号。
24.本公开提供的天线包括第一天线枝节和第二天线枝节，开关单元包括第一连接端、第二连接端和控制端；开关单元的第一连接端与第一天线枝节的第一端电连接；开关单元的第二连接端与第二天线枝节的第一端电连接；控制单元与开关单元的控制端电连接；信号馈电单元连接第一天线枝节或第二天线枝节上。天线用于收发射频信号；开关单元用于连接第一天线枝节与第二天线枝节；控制单元用于控制开关单元导通或断开；信号馈电单元用于向天线传输射频信号。本公开实施例将天线分为两部分，通过开关单元连接天线的第一天线枝节和第二天线枝节，当开关导通时，两个天线枝节构成一个完整的天线，传输第一频段的射频信号，当开关断开时，只通过其中一个天线枝节传输第二频段的射频信号。由于天线的长度与其工作的波长模式相关，而当天线工作在不同波长模式时，天线的电流场强分布存在区别，电流场强分布会影响sar的强度大小。无需改变天线走线方式，减少天线中电流场强分布，降低sar的强度，避免影响射频信号强度。
附图说明
25.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
26.为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本公开实施例提供的一种双频天线系统的结构框图；
28.图2为本公开实施例提供的一种天线的电流场强示意图；
29.图3为本公开实施例提供的又一种天线的电流场强示意图；
30.图4为本公开实施例提供的一种双频天线系统结构示意图。
具体实施方式
31.为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可
以相互组合。
32.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
33.本公开提供一种双频天线系统，图1为本公开实施例提供的一种双频天线系统的结构框图，如图1所示，包括：天线10、开关单元20、控制单元30以及信号馈电单元40。
34.天线10包括第一天线枝节11和第二天线枝节12，开关单元20包括第一连接端、第二连接端和控制端。开关单元20的第一连接端与第一天线枝节11的第一端电连接，开关单元20的第二连接端与第二天线枝节12的第一端电连接。控制单元30与开关单元20的控制端电连接，信号馈电单元40连接第一天线枝节11或第二天线枝节12上。
35.天线10用于收发射频信号，开关单元20用于连接第一天线枝节11与第二天线枝节12，控制单元30用于控制开关单元20导通或断开，信号馈电单元40用于向天线10传输射频信号。
36.其中，射频信号的频率范围包括第一频段和第二频段；第一频段为低频段，第二频段为中高频段。
37.具体地，天线10包括两个天线枝节，分别为第一天线枝节11和第二天线枝节12，第一天线枝节11的第一端与开关单元20的第一连接端电连接，开关单元20的第二连接端与第二天线枝节12的第一端电连接。开关单元20还包括控制端，开关单元20通过控制端与控制单元30电连接，控制单元30根据射频信号的频率范围控制开关单元20的导通或断开。由于天线传输的射频信号分为多种频率范围，天线的长度与天线工作的波长模式相关，而通过同一根天线工作时，天线的长度是固定的，为了传输多种频率范围的射频信号，只能针对不同频率范围的射频信号采取不同波长模式，但天线10在不同波长模式下的电场分布不同，导致sar强度不同。因此，通过在天线10中设置开关单元，调整天线的长度，以改变不同频率范围下天线工作时的波长模式，从而减小sar。
38.当开关单元20导通时，第一天线枝节11与第二天线枝节12连接，构成一根完整的天线，当开关单元20断开时，第一天线枝节11与第二天线枝节断开。而信号馈电单元40连接第一天线枝节11或者第二天线枝节12上，当开关单元20断开时，天线10的哪部分天线枝节工作，由信号馈电单元40的位置决定，信号馈电单元40用于传输射频信号。在开关单元20断开时，若信号馈电单元40连接第一天线枝节11时，则第一天线枝节11工作，第二天线枝节12为断开状态；若信号馈电单元40连接第二天线枝节12时，则第二天线枝节12工作，第一天线枝节11为断开状态。需要说明的是，射频信号的频率范围包括第一频段和第二频段，第一频段和第二频段的频率范围不同，第一频段为低频段信号时，第二频段为中高频段信号。
39.本公开实施例将天线分为两部分，通过开关单元连接天线的第一天线枝节和第二天线枝节，当开关导通时，两个天线枝节构成一个完整的天线，传输第一频段的射频信号，当开关断开时，只通过其中一个天线枝节传输第二频段的射频信号。由于天线的长度与其工作的波长模式相关，而当天线工作在不同波长模式时，天线的电流场强分布存在区别，电流场强分布会影响sar的强度大小。无需改变天线走线方式，减少天线中电流场强分布，降低sar的强度，避免影响射频信号强度。
40.在一些实施例中，第一天线枝节的长度与第二天线枝节的长度之和为第一频段的
1/4波长的整数倍。
41.具体地，第一天线枝节和第二天线枝节构成一根完整的天线，长度之和为第一频段的1/4波长的整数倍。天线的长度是根据工作频率的波长来决定的，波长和频率是倒数关系，计算公式为：波长＝300/频率。其中，当天线的长度为射频信号波长的1/4时，天线的发射和接收转换效率较高，天线周围电流场强的分布也较弱，因此，天线在1/4波长模式下工作时，sar强度比较弱。而天线的长度为射频波长的1/4的整数倍与天线的长度为射频波长的1/4相比，只是天线的长度更加长，辐射面积比较大，因此长度之和也可以为第一频段的1/4波长的整数倍。
42.示例性地，将第一天线枝节的长度与第二天线枝节的长度之和为第一频段的1/4波长。1/4波长通过频率来计算，公式为：天线的长度＝(300/f)*1/4*0.96，其中，f表示单位为mhz的频率，0.96是波长缩短率，电磁波在天线上传播时，一些因素导致波长变短，即缩短效应，一般认为缩短5％左右。因此，如第一频段的频率为900mhz，天线的长度为8cm。这时，天线周围的电流场强分布较弱，天线在第一频段时sar较低。
43.示例性如图2和图3，图2为本公开实施例提供的一种天线的电流场强示意图，图中为天线工作在1/4波长模式下时，天线周围的电流场强分布较弱。图3为本公开实施例提供的又一种天线的电流场强示意图，图中天线工作在3/4波长模式下时，天线周围的电流场强分布较强。处于不同波长模式下工作时，天线的sar值不同，如上图所示，电流场强中标有箭头，箭头表示线上各点切线应取的正方向，即该点的场强方向，而箭头的数量表示该处自由移动电荷的多少。电场强度的大小取决与电场本身，或者说取决于激发电场的电荷，因此，电荷越多电流场强分布越强，sar越大。经过实验数据的佐证，天线在3/4波长下工作时sar的数值为12.1842w/kg；天线在1/4波长下工作时sar的数值为7.63123w/kg，3/4波长下的sar值大于1/4波长下的sar值。
44.在一些实施例中，信号馈电单元连接第一天线枝节，信号馈电单元与第一天线枝节的连接处与第一天线枝节的第一端之间的长度为第二频段的1/4波长的整数；或，信号馈电单元连接第二天线枝节，信号馈电单元与第二天线枝节的连接处与第二天线枝节的第一端之间的长度为第二频段的1/4波长的整数倍。
45.具体地，当信号馈电单元连接第一天线枝节时，开关单元连接时，天线的长度为第一天线枝节和第二天线枝节的长度和，开关单元断开时，若射频信号输入，由信号馈电单元与第一天线枝节的连接处传输至第一天线枝节的第一端，这时，只有第一天线枝节工作，因此，为了减弱天线周围的电流场强分布，降低sar的强度，需要将第一天线枝节的长度设置为第二频段的1/4波长的整数，即信号馈电单元与第一天线枝节的的连接处与第一天线枝节的第一端之间的长度为第二频段的1/4波长的整数倍。
46.或者，当信号馈电单元连接第二天线枝节时，开关单元连接时，天线的长度为第一天线枝节和第二天线枝节的长度和，开关单元断开时，若射频信号输入，由信号馈电单元与第二天线枝节的连接处传输至第二天线枝节的第一端，这时，只有第二天线枝节工作，将第二天线枝节的长度设置为第二频段的1/4波长的整数，即信号馈电单元与第二天线枝节的连接处与第二天线枝节的第一端之间的长度为第二频段的1/4波长的整数倍，从而减弱天线周围的电流场强分布，降低sar的强度。
47.本公开无需重新布置天线格局，只需要在原有天线的基础上，将其分为两个天线
枝节，其中信号馈电单元一侧的天线枝节的长度设置为能够满足减弱天线电流场强分布的长度，从而降低sar的强度。
48.在一些实施例中，图4为本公开实施例提供的一种双频天线系统结构示意图，如图4所示，开关单元20还包括第一天线弹片21和/或第二天线弹片22。第一天线弹片21的第一端与第一连接端电连接，第一天线弹片21的第二端与第一天线枝节11的第一端电连接。第二天线弹片22的第一端与第二连接端电连接，第二天线弹片22的第二端与第二天线枝节12的第一端电连接。
49.具体地，开关单元20还包括第一天线弹片21和/或第二天线弹片22，天线弹片作为一种连接器，具有导电性，当天线安装区域较小时可以使用，能够直接焊接使用。开关单元20包括第一天线弹片21，第一天线弹片21用于连接第一天线枝节11与开关单元20的第一连接端，在第一天线枝节11无法与开关单元20直接连接时，可以使用第一天线弹片21作为连接的介质。开关单元20还包括第二天线弹片22，第二天线弹片22用于连接第二天线枝节12与开关单元20的第二连接端，在第二天线枝节12无法与开关单元20直接连接时，可以使用第二天线弹片22作为连接的介质。若开关单元20两侧均无法直接与天线连接时，可以设置两个天线弹片，导通天线。通过设置天线弹片，避免天线与开关单元不在同一平面，无法直接连接的情况。
50.在一些实施例中，信号馈电单元40还包括连接弹片41，连接弹片41的第一端与射频信号输入端电连接，连接弹片41的第二端与天线的输入端电连接。
51.信号馈电单元40还包括连接弹片41，连接弹片41也作为一种连接器，具有导电性，能够直接焊接使用。连接弹片41的第一端与射频信号输入端电连接，传输射频信号，连接弹片41的第二端与天线的输入端电连接，将视频信号传输到天线。例如，手机天线设置在手机壳体上，而射频信号的输入端设置在pcb板上，无法直接将天线与射频信号的输入端连接，需要将连接弹片焊接在pcb板上与天线导电接触，完成射频信号的传输。
52.在一些实施例中，第一频段的频率为700mhz～900mhz。第一频段为低频段信号，频率可以设置在700mhz～900mhz内，在这个频率范围内，第一天线枝节与第二天线枝节之间的开关单元导通，射频信号输入时，整个天线工作，且天线长度符合要求，天线周围的电流场强分布较弱，sar强度降低。
53.在一些实施例中，第二频段的频率为1700mhz～2400mhz。第二频段为中高频段信号，频率可以设置在1700mhz～2400mhz内，在这个频率范围内，第一天线枝节与第二天线枝节之间的开关单元断开，射频信号输入时，只有一个天线枝节工作，且天线长度符合要求，天线周围的电流场强分布较弱，sar强度降低。
54.在一些实施例中，还包括：pcb板，天线设置于pcb板上。天线均设置在pcb板上，天线与开关单元以及信号馈电单元可以直接连接，不需要设置连接装置，能够直接传输射频信号。集成的效果更加优良，整体结构缩小，提高使用率。
55.本公开还提供一种电子设备，包括如上述任意实施例所述的双频天线系统。本公开由于包括上述任意实施例中的双频天线系统，因此与上述各实施例中所述双频天线系统具有相同或相应的有益效果，在此不做赘述。
56.在一些实施例中，电子设备还包括射频收发器。射频收发器的输入端与控制单元电连接，射频收发器的输出端与信号馈电单元的输入端电连接。射频收发器用于在控制单
元的控制下发送射频信号。射频收发器在控制单元的控制下，发送不同频率范围的射频信号，射频收发器通过信号馈电单元将信号发送至天线。同时，控制单元控制开关单元的导通与关闭，确定天线工作的长度，选择能够使天线sar比较低的工作模式，降低sar强度。
57.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物品或者设备不仅包括那些要素，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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
58.以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。