一种天线装置及电子设备的制作方法

1.本实用新型涉及天线领域，尤其涉及一种天线装置及电子设备。


背景技术：

2.随着电子设备的功能越来越多，电子设备可以实现打游戏，观看视频等功能，用户在使用电子设备打游戏、观看视频时，可以横屏双手持电子设备或者竖屏双手持电子设备。
3.为了避免横屏双手持电子设备或者竖屏双手持电子设备遮挡wi-fi天线，目前，在电子设备的设备拐角处布局wi-fi主天线，并在设备侧边布局wi-fi 副天线，然而目前的wi-fi副天线的天线带宽窄，天线性能差。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本实用新型实施例期望提供一种天线装置及电子设备，能够展宽天线带宽，提升天线性能。
5.本实用新型的技术方案是这样实现的：
6.第一方面，本实用新型实施例提出一种天线装置，所述天线装置包括：第一辐射体、第二辐射体、第一信号源和第二信号源，其中，所述第一辐射体包括第一辐射枝节；所述第二辐射体包括互连为一体的第二辐射枝节和第一回地枝节；所述第二辐射枝节和所述第一回地枝节的连接处为第一馈电点；
7.所述第一辐射枝节的一端电连接所述第一信号源，以使所述第一信号源激励所述第一辐射枝节产生第一频段内的第一谐振；所述第一馈电点电连接所述第二信号源，所述第一回地枝节电连接至参考地；所述第一辐射枝节和所述第一回地枝节之间存在空间重叠区域，且所述第一辐射枝节和所述第一回地枝节在所述空间重叠区域中具有耦合间隙；以使所述第二信号源通过所述耦合间隙激励所述第一辐射枝节产生所述第一频段内的第二谐振。
8.第二方面，本实用新型实施例提出一种电子设备，包括上述天线装置和壳体，所述第一辐射枝节集成在所述壳体中；所述第二辐射体、所述第一信号源和所述第二信号源设置在所述壳体的内壁。
9.本实用新型实施例提供了一种天线装置及电子设备，该天线装置包括：第一辐射体、第二辐射体、第一信号源和第二信号源，其中，第一辐射体包括第一辐射枝节；第二辐射体包括互连为一体的第二辐射枝节和第一回地枝节；第二辐射枝节和第一回地枝节的连接处为第一馈电点；第一辐射枝节的一端电连接第一信号源，以使第一信号源激励第一辐射枝节产生第一频段内的第一谐振；第一馈电点电连接第二信号源，第一回地枝节电连接至参考地；第一辐射枝节和第一回地枝节之间存在空间重叠区域，且第一辐射枝节和第一回地枝节在空间重叠区域中具有耦合间隙；以使第二信号源通过耦合间隙激励第一辐射枝节产生第一频段内的第二谐振；通过上述天线装置，第一辐射体和第一回地枝节之间具有耦合间隙，通过该耦合间隙能够第一辐射体复用了第二辐射体的谐振，使得第一辐射体不仅
能在第一信号源的激励下产生第一频段内的第一谐振，还能在第二信号源的激励下产生第一频段内的第二谐振，进而展宽了第一辐射体和第一信号源组成的第一天线系统的天线带宽，提升了天线性能。
附图说明
10.图1为本实用新型实施例提供了一种天线装置的结构示意图；
11.图2为本实用新型实施例提供了一种示例性的天线装置中各个部件的位置关系参考图；
12.图3为本实用新型实施例提供了一种示例性的第一频段的第一谐振的电流分布示意图；
13.图4为本实用新型实施例提供了一种示例性的第一频段的第二谐振的电流分布示意图；
14.图5为本实用新型实施例提供了一种电子设备的结构示意图；
15.图6为本使用新型实施例提供了一种示例性的电子设备的手持方式的示意图一；
16.图7为本实用新型实施例提供了一种示例性的电子设备的手持方式的示意图二；
17.图8为本实用新型实施例提供了一种示例性的电子设备的背板透视图；
18.图9为本实用新型实施例提供了一种示例性的第一天线系统的辐射性能对比曲线；
19.图10为本实用新型实施例提供了一种示例性的wi-fi副天线优化前后的性能对比曲线；
20.图11为本实用新型实施例提供了一种示例性的天线切换方法示意图。
具体实施方式
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.本实用新型公开一种天线装置1，如图1所示，所述天线装置1包括：第一辐射体10、第二辐射体11、第一信号源12和第二信号源13，其中，所述第一辐射体10包括第一辐射枝节100；所述第二辐射体11包括互连为一体的第二辐射枝节110和第一回地枝节111；所述第二辐射枝节110和所述第一回地枝节111的连接处为第一馈电点112；
23.所述第一辐射枝节100的一端电连接所述第一信号源12，以使所述第一信号源12激励所述第一辐射枝节100产生第一频段内的第一谐振；所述第一馈电点112电连接所述第二信号源13，所述第一回地枝节111电连接至参考地；所述第一辐射枝节100和所述第一回地枝节111之间存在空间重叠区域14，且所述第一辐射枝节100和所述第一回地枝节111在所述空间重叠区域14中具有耦合间隙15；以使所述第二信号源13通过所述耦合间隙15激励所述第一辐射枝节100产生所述第一频段内的第二谐振。
24.本实用新型实施例提供的一种天线装置，通过对天线结构进行改进，能够展宽天
线带宽，提升天线的辐射效率，可有效地应用于目前的功能多且全面屏的电子设备。
25.在本实用新型实施例中，第一辐射体和第二辐射体的形状成条形，其延伸方向可成直线、曲线、弯折线等，具体的辐射体的形状可以根据实际情况进行选择，本技术实施例不做具体的限定。
26.在本实用新型实施例中，第一信号源、第二信号源和第二辐射体设置在一个平面上，第一辐射枝节设置在另一个平面上，其中，一个平面和另一个平面之间的距离为所述耦合间隙。第一辐射枝节与第一信号源电连接，此时第一信号源可以激励第一辐射枝节产生第一频段的第一谐振；且由于第一辐射枝节和第一回地枝节之间设置在两个平面上，使得第一辐射枝节与第一回地枝节之间存在空间重叠区域，且在空间重叠区域中具有耦合间隙，在第二信号源电连接第二辐射枝节和第一回地枝节之间的第一馈电点，且第一回地枝节的一段电连接至参考地的基础上，第二信号源还可以通过该耦合间隙激励第一辐射枝节产生第一频段的第二谐振。
27.需要说明的是，一个平面和另一个平面的位置关系可以为平行或者相交，只需保证设置在两个平面上的第一辐射枝节和第一回地之间存在空间重叠区域，且在空间重叠区域中具有耦合间隙即可，具体的可以根据实际情况进行选择，本技术实施例不做具体的限定。
28.示例性的，天线装置中各个部件的位置关系参考图2，天线装置由两个天线系统组成，其中，第一天线系统包括辐射体1(第一辐射体)、信号源1(第一信号源)和参考地，第二天线系统包括辐射体2(第二辐射体)、信号源2(第二信号源)和参考地，辐射体1包括短辐射枝节(第一辐射枝节)和长辐射枝节。短辐射枝节设置在平面1上，辐射体2、长辐射枝节、信号源1和信号源2 设置在平面2上，短辐射枝节的一端与信号源1电连接，长辐射枝节分别与信号源1和参考地电连接，辐射体2分别与信号源2和参考地电连接。短辐射枝节和辐射体2的第一回地枝节之间存在空间重叠区域，且在空间重叠区域中具有耦合间隙，该耦合间隙为两个平面的间隔。需要说明的是，长辐射枝节为互连为一体的第三辐射枝节和第二回地枝节，两者连接处为第二馈电点，第二馈电点与信号源1连接，第二回地枝节与参考地连接，进而实现长辐射枝节分别与信号源1和参考地电连接，图2中并未示出长辐射枝节的具体划分；辐射体 2为互连为一体的第二辐射枝节和第一回地枝节，两者连接处为第一馈电点，第一馈电点与信号源3连接，第一回地枝节与参考地连接，进而实现辐射体2 分别与信号源3和参考地电连接，图2中并未示出辐射体2的具体划分。
29.参考图2如图3所示，为第一频段的第一谐振的电流分布，经信号源1和短辐射枝节；参考图2如图4所示，为第一频段的第二谐振的电流分布，经短辐射枝节、辐射体2和信号源2。
30.在本实用新型实施例中，耦合间隙的宽度可以为0.5mm、1mm等，具体的可以根据实际情况进行选择，本实用新型实施例不做具体的限定。
31.在本实用新型实施例中，第一辐射枝节和第一回地枝节通过耦合间隙进行容性耦合，具体的，第一辐射枝节和第一回地枝节之间产生电场，第一辐射枝节的信号可以通过电场传递至第二辐射体，第二辐射体的信号能够通过电场传递至第一辐射枝节，以使第一辐射枝节和第二辐射体即使在断开的状态下也能够实现电信号导通。
32.在本实用新型实施例中，第一信号源电连接第一辐射枝节，用于为第一辐射枝节
提供射频信号，即电磁能量；第二信号源电连接第一馈电点，用于经第一馈电点为第二辐射体提供射频信号，即电磁能量。
33.在本实用新型实施例中，第一信号源和第二信号源为用于发送射频信号的射频收发芯片或者电连接用于发送射频信号的射频收发芯片的馈电部，具体的可以根据实际情况进行选择，本技术实施例不做具体的限定。第一信号源用于将电磁能量馈到第一辐射枝节上，第二信号源用于将电磁能量馈到第二辐射枝节上。
34.在本实用新型实施例中，第一回地枝节的一端电连接至参考地gnd。可选的，天线装置具有参考地，该参考地的具体形式包括但不限于金属板件、成型于柔性电路板内部的金属层等，具体的根据实际情况进行选择，本技术实施例不做具体的限定。
35.在本实用新型实施例中，第一信号源和第一辐射体组成第一天线系统，第二信号源和第二辐射体组成第二天线系统，第一天线系统中第一信号源可以激励第一辐射枝节产生第一频段内的第一谐振，且由于第一辐射枝节和第一回地枝节之间的耦合间隙，使得第二天线系统中的第二信号源可以激励第一辐射枝节产生第一频段内的第二谐振，因此，第一辐射枝节可产生第一频段内的两个谐振，第一谐振所支持的频段和第二谐振所支持的频段能够形成更宽的带宽，进而能够展宽第一天线系统的工作带宽，提升第一天线系统的天线辐射能力。
36.在本实用新型的一种实施例中，所述第一频段为wi-fi频段5g、长期演进技术lte频段或者新空口nr频段。
37.需要说明的是，本实用新型实施例中，第一辐射枝节工作的第一频段可以为wi-fi 5g频段、还可以为长期演进技术(long term evolution，lte)频段或者新空口(new radio，nr)频段等其他频段，具体的可以根据实际情况进行选择，本技术实施例不做具体的限定。
38.在一种可选的实施例中，第一频段为wi-fi 5g频段，则第二天线系统的工作频带不包含wi-fi 5g频段，其覆盖的是1800mhz-3700mhz的工作频带。
39.在本实用新型的一些实施例中，所述第一谐振由所述第一辐射枝节和所述第一信号源共同形成的倒f天线(inverted-f antenna，ifa)天线的四分之一倍波长模式产生；所述第二谐振由所述第二辐射体、所述第一辐射枝节和所述第二信号源共同形成的环状(loop)天线的一倍波长模式产生。
40.需要说明的是，第一谐振还可以由ifa天线的二分之一倍波长模式、三分之四倍波长模式等产生，具体的可以根据实际情况进行选择，本实用新型实施例不做具体的限定。
41.在本实用新型的一些实施例中，所述第二辐射体的尺寸根据所述第二辐射体上的电流分布和所述第二谐振的谐振频率设置。
42.在本实用新型中，第二谐振的谐振频率的调整是通过根据第二辐射体的电流分布对第二辐射体的尺寸进行调整来实现的。
43.需要说明的是，当第一谐振的谐振频率和第二谐振的谐振频率靠近时，表征天线带宽窄，辐射效率高；当第一谐振的谐振频率和第二谐振的谐振频率远离时，表征天线带宽宽，辐射效率低；具体的第一谐振的谐振频率和第二谐振的谐振频率之间的位置关系可以根据实际情况进行选择，本技术实施例不做具体的限定。
44.需要说明的是，第一谐振的谐振频率和第二谐振的谐振频率之间的位置关系通过调节第二辐射体的尺寸来具体调节的，具体的，对第二辐射体的尺寸调节能够调整第二谐
振的谐振频率的大小，进而调整了第一谐振的谐振频率和第二谐振的谐振频率之间的位置关系。
45.在一种可选的实施例中，针对第二谐振的谐振频率的调整，可以通过对第二辐射体中电场大的辐射体区域进行宽度和/或厚度的加宽处理，对电流强的辐射体区域进行宽度和/或厚度的变细处理来实现的。
46.在本实用新型的一些实施例中，参见图1，所述第一辐射体10还包括：互连为一体的第三辐射枝节101和第二回地枝节102；所述第三辐射枝节101和所述第二回地枝节102的连接处为第二馈电点103；
47.所述第二馈电点103电连接至所述第一信号源12，所述第二回地枝节102 电连接至参考地；以使所述第一信号源12激励所述第三辐射枝节101产生第二频段内的第三谐振。
48.在本实用新型实施例中，互连为一体的第三辐射枝节和第二回地枝节，可以与第二辐射体、第一信号源和第二信号源设置在同一个平面上。
49.需要说明的是，互连为一体的第三辐射枝节和第二回地枝节与第二辐射体可以沿直线排列或大致沿直线排列，互连为一体的第三辐射枝节和第二回地枝节与第二辐射体还可以在延伸方向上错开设置，以为其他器件提供避让空间等，具体的，互连为一体的第三辐射枝节和第二回地枝节与第二辐射体在同一平面上的排布设置方式可以根据实际情况进行选择，本实用新型实施例不做具体的限定。
50.在一种可选的实施例中，第一频段为wi-fi 5g频段，则第二频段为wi-fi2.4g频段。
51.可以理解的是，第一辐射体和第一回地枝节之间具有耦合间隙，通过该耦合间隙能够第一辐射体复用了第二辐射体的谐振，使得第一辐射体不仅能在第一信号源的激励下产生第一频段内的第一谐振，还能在第二信号源的激励下产生第一频段内的第二谐振，进而展宽了第一辐射体和第一信号源组成的第一天线系统的天线带宽，提升了天线性能。
52.基于上述实施例，如图5所示，本实用新型实施例还提出一种电子设备2，该电子设备2包括上述天线装置1和壳体3，所述第一辐射枝节100集成在所述壳体3中；所述第二辐射体11、所述第一信号源12和所述第二信号源13设置在所述壳体3的内壁。
53.本实用新型实施例不对电子设备的产品类型不做具体的限定，其中，电子设备包括不限于为电话、电视、平板电脑、智能手机、照相机、个人计算机、笔记本电脑、车载设备、耳机、手表、可穿戴设备、基站、车载雷达、客户前置设备(customer premise equipment，cpe)等能够收发电磁波信号的设备。本技术中以电子设备为智能手机为例，其他的设备可参考本技术中的具体描述。
54.需要说明的是，电子设备不仅包括上述壳体和天线装置，还包括显示屏、电路板、电池、摄像头、麦克风、受话器、扬声器、人脸识别模组、指纹识别模组等等能够实现手机的基本功能的器件，具体的可以根据实际情况进行选择，在本实用新型实施例中不再赘述。
55.需要说明的是，电子设备还可以包括天线支架，其中，该天线支架可以设置在壳体的预留凹槽中，或者用其他方式与壳体连接在一起，此时，第一辐射枝节还可设置在天线支架上，具体的可以根据实际情况进行选择，本技术实施例不做具体的限定。
56.示例性的，电子设备的手持方式可参考图6所示的4种竖屏手持方式，或者参考图7所示的4种横屏手持方式，图6和图7的手持方式都有可能遮挡布局在壳体拐角处的wi-fi主
天线。
57.在本实用新型的一些实施例中，所述第一辐射枝节集成在壳体的第一位置，所述第一回地枝节设置在所述壳体的内壁上的第二位置；所述第一位置和所述第二位置之间存在空间重叠区域；所述空间重叠区域中具有耦合间隙。
58.需要说明的是，壳体和壳体的内壁为平行的两个平面，壳体和壳体的内壁之间的间距为耦合间隙，通过壳体和壳体的内壁之间的间距，能够使得第二信号源激励第一辐射枝节产生第一频段内的第二谐振。
59.在本实用新型的一些实施例中，所述第一辐射枝节通过柔性电路板 (flexible printed circuit，fpc)、激光镭射(laser direct structuring，lds)或印刷成型(print direct structuring，pds)制备方法集成在所述壳体中；所述第二辐射体、所述第一信号源和所述第二信号源通过所述fpc、所述lds或所述 pds制备方法设置在所述壳体内壁上，具体的可以根据实际情况进行选择，本实用新型实施例不做具体的限定。
60.在本实用新型的一些实施例中，所述电子设备还包括：主天线装置，所述主天线装置设置在所述壳体内、或者所述主天线装置设置在所述壳体外、或者所述主天线装置集成在所述壳体中。
61.在本实用新型实施例中，所述主天线装置布局在所述壳体的拐角的第一天线区域，所述第一辐射体、所述第二辐射体、所述第一信号源和所述第二信号源布局在所述壳体的第一侧边的第二天线区域，其中，所述第一侧边为形成所述拐角的侧边，所述第一辐射体和所述第一信号源在所述第二天线区域中的布局位置远离所述第一天线区域，所述第二辐射体和所述第二信号源在所述第二天线区域中的布局位置靠近所述第一天线区域。
62.需要说明的是，电子设备的壳体包括四个侧边和四个拐角，其中，每两个相邻侧边之间形成一个拐角，主天线装置布局在其中的一个拐角的第一天线区域，而第一辐射体、第二辐射体、第一信号源和第二信号源布局在形成该拐角的一个侧边的第二天线区域。
63.需要说明的是，第一天线区域可以包括部分壳体、部分壳体内壁和/或部分天线支架，第二天线区域可以包括部分壳体、部分壳体内壁和/或部分天线支架，具体的可以根据实际情况进行选择，本实用新型实施例不做具体的限定。
64.需要说明的是，主天线装置为wi-fi主天线，第一天线系统为wi-fi副天线，第二天线系统为nr天线，参考图8，为电子设备的背板透视图，其中，在显示屏和壳体之间存在收容空间，在收容空间中设置电池，在图8中示出电池与壳体的相对位置关系，其中，wi-fi主天线布局在电子设备的拐角的第一天线区域，wi-fi副天线和nr天线布局在形成拐角的一个侧边的第二天线区域，第二天线区域位于电池的左侧，且在第二天线区域中，wi-fi副天线远离第一天线区域布局，nr天线靠近第一天线区域布局。具体的，在第二天线区域中，短辐射枝节设置在壳体上，辐射体2、长辐射枝节、信号源1和信号源2设置在壳体的内壁上，短辐射枝节的一端与信号源1电连接，长辐射枝节分别与信号源1和参考地电连接，辐射体2分别与信号源2和参考地电连接。短辐射枝节1和辐射体2的第一回地枝节之间存在空间重叠区域，且在空间重叠区域中具有耦合间隙，该耦合间隙为两个平面的间隔。需要说明的是，长辐射枝节为互连为一体的第三辐射枝节和第二回地枝节，两者连接处为第二馈电点，第二馈电点与信号源1连接，第二回地枝节与参考地连接，进而实现长辐射枝节分别与信号源1和参考地电连接，辐射体2为互连为一体的第二辐射枝节和第一回地枝节，两者连接处为第
一馈电点，第一馈电点与信号源3连接，第一回地枝节与参考地连接，进而实现辐射体2分别与信号源3和参考地电连接。其中信号源1可以激励短辐射枝节产生wi-fi 5g频段的谐振1，信号源2可以通过耦合间隙激励短辐射枝节产生wi-fi 5g频段的谐振2，能够展宽wi-fi副天线的带宽，进而提升wi-fi副天线的辐射效率，实现nr天线的频谱最大化利用。
65.需要说明的是，图8仅为一种可选的实施例，具体的wi-fi主天线、wi-fi 副天线和nr天线在电子设备的设置位置可以根据实际情况进行选择，本实用新型实施例不做具体的限定。
66.需要说明的是，针对wi-fi主天线和wi-fi副天线，可以通过实施轮询wi-fi 主天线和wi-fi副天线，获取两根天线的两个接收信号强度指示(receivedsignal strength indication，rssi)信号值，并确定两个rssi值之间的差值；之后根据差值和门限值，切换至wi-fi主天线或wi-fi副天线以进行收发通信，能够以较低成本解决了wi-fi主天线受手握影响导致的性能衰减，从而提升横屏场景下wi-fi吞吐性能，提升横屏双手触摸场景下的用户体验。
67.参见图8如图9所示，为第一天线系统的辐射性能对比曲线，其中，位置 1所处的实线为第一天线系统的回波损耗曲线，位置2所处的实线为第一天线系统的辐射效率曲线，位置3和位置4所处的实线为第一天线系统的系统效率曲线。在图9中，位置1为第一天线系统中wi-fi 2.4g频段的谐振3，位置3 为wi-fi 5g频段的谐振1，位置4为wi-fi 5g频段的谐振2。
68.示例性的，如图10所示，为wi-fi副天线优化前后的性能对比曲线，优化前的wi-fi副天线由第一辐射体和第一信号源构成，优化后的wi-fi副天线由第一辐射体、第一信号源、第二辐射体和第二信号源共同构成；其中，实线1 为优化前的wi-fi副天线的回波损耗曲线，位置1所处的实线为优化前的wi-fi 副天线的辐射效率曲线，位置2所处的实线为优化前的wi-fi副天线的系统效率曲线；位置3所处的虚线为优化后的wi-fi副天线的回波损耗曲线，位置4 所处的虚线为优化后的wi-fi副天线的辐射效率曲线，位置5和位置6所处的虚线为优化后的wi-fi副天线的系统效率曲线。由图10可以看出，优化前的 wi-fi副天线只产生一个谐振，对应的系统效率为位置2，优化后的wi-fi副天线产生两个谐振，对应的系统效率为位置5和位置6，位置3为优化后的wi-fi 副天线产生的wi-fi2.4g谐振点，位置3的频率为2.445ghz，更靠近2.4ghz；位置1为优化前的wi-fi副天线的辐射效率，位置4为优化后的wi-fi副天线的辐射效率，对比位置1和位置4可以看出优化后的wi-fi副天线的辐射效率较优化前的wi-fi副天线的辐射效率提升了约1.2db。
69.可以理解的是，第一辐射体和第一回地枝节之间具有耦合间隙，通过该耦合间隙能够第一辐射体复用了第二辐射体的谐振，使得第一辐射体不仅能在第一信号源的激励下产生第一频段内的第一谐振，还能在第二信号源的激励下产生第一频段内的第二谐振，进而展宽了第一辐射体和第一信号源组成的第一天线系统的天线带宽，提升了天线性能。
70.基于上述实施例提出的电子设备，还提出了一种天线切换方法，如图11所示，该方法包括：
71.1、启动wi-fi通信模块后，使用wi-fi主天线进行扫描，确定与wi-fi主天线连接的接入点(access point，ap)。
72.需要说明的是，wi-fi通信模块包括wi-fi主天线和wi-fi副天线。
73.2、检测与wi-fi主天线连接的ap的第一rssi。
74.3、若第一rssi低于第一预设信号强度阈值，检测wi-fi副天线连接的ap 的第二rssi。
75.4、基于第一rssi和第二rssi计算rssi差值。
76.5、若rssi差值大于第二预设信号强度阈值，将wi-fi通信模块当前使用的wi-fi天线从wi-fi主天线切换至wi-fi副天线。
77.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。