一种环形辐射体、天线结构、壳体组件和电子设备的制作方法

本技术实施例涉及天线领域，尤其涉及一种环形辐射体、天线结构、壳体组件和电子设备。

背景技术：

1、随着通信设备技术的日益发展，电子设备支持的通信制式增多。为了适应多网络制式系统，现有的电子设备中需要设计多个天线。然而，消费者对于电子设备的小型化、薄型化外观的需求一直在增加。为了减少天线在电子设备中的空间占用，采用金属边框复用为天线辐射体成为现有技术的常见设计。一方面，金属边框上可集成天线辐射体的空间非常有限。另一方面，金属边框作为天线辐射体容易造成手握时天线性能恶化。如何合理设置天线布局，从而促进电子设备的小型化、薄型化外观的需求，是当前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种环形辐射体、包括该环形辐射体的天线结构、包括该天线结构的壳体组件和包括该壳体组件的电子设备，可以改善天线结构在电子设备中的布局，促进电子设备的小型化。

2、为达到上述目的，本技术实施例采用如下技术方案：

3、本技术实施例的第一方面，提供一种环形辐射体，该环形辐射体上开设有第一缝隙和第二缝隙，第一缝隙和第二缝隙划分环形辐射体为两个枝节，上述两个枝节分别为第一枝节和第二枝节。第一枝节和第二枝节中的每个枝节的电长度在λ/2±λ/8的范围内，λ为天线结构的工作波长。第一枝节具有第一馈电端，第一馈电端位于第一枝节朝向第一缝隙的一端。

4、本技术实施例提供的环形辐射体，环形辐射体可以设置在电子设备的后盖上，缓解金属边框上可集成天线辐射体的空间有限的问题，改善天线结构在电子设备中的布局，促进电子设备的小型化。此外，环形辐射体被第一缝隙和第二缝隙划分为第一枝节和第二枝节。第一枝节具有第一馈电端，第一馈电端位于第一枝节朝向第一缝隙的一端。该第一馈电端用于和馈源电连接，使得电磁波沿第一枝节传播。由于第一枝节的电长度为λ/2±λ/8，第一馈电端位于第一枝节朝向第一缝隙的一端，所以第一馈电端到第一缝隙的电长度约等于第一枝节的电长度。电磁波沿第一枝节传播时，电流和电压均呈正弦或余弦的形式周期性变化。第一枝节上，电磁波从第一馈电端到第二缝隙，传播的电长度为λ/2±λ/8，所需要的时间为半个周期。此外，在第一馈电端和第一枝节朝向第二缝隙的一端，电流无法通过，因此电流最小。由能量守恒定律，电流最小的位置电压最大。第一枝节的中点位置与第一馈电端的距离的电长度约为λ/4，电磁波在第一枝节的中点位置传播的电长度为λ/4，所需要的时间为1/4个周期，电流位于波谷位置，电流最大。由能量守恒定律，电流最大的位置电压最小。电流从第一馈电端，经过第一枝节中间点，再流向第一枝节朝向第二缝隙的一端，第一枝节上的电流为同一方向。因为第二枝节的电长度也为λ/2±λ/8，且第一枝节和第二枝节均为环形辐射体的一部分，所以第一枝节和第二枝节具有相似的尺寸和形状，环形辐射体的第一枝节和第二枝节具对称性或者近似的对称性。因为第二枝节和第一枝节被第一缝隙和第二缝隙间隔，因此第一枝节和第二枝节的距离较为接近，第一枝节可以用于为第二枝节耦合馈电，并在第二枝节上产生感应电流。又因为环形辐射体的第一枝节和第二枝节具有对称性或近似的对称性，电磁波在环上传播时会产生稳定的驻波模式，从而使得第二枝节上产生的感应电流和第一枝节上的电流方向相同。由于第一枝节和第二枝节上的电流方向相同，所以环形辐射体上的电流方向相同，环形辐射体可以等效为磁偶极子。磁偶极子应用广泛，例如磁偶极子可以和电偶极子组合在一个天线结构中，通过天线方向图的互补实现更稳定的辐射性能和更宽的阻抗带宽。第一枝节和第二枝节中的每个枝节的电长度在λ/2±λ/8的范围内，因此环形辐射体的电长度为0.75λ-1.25λ，即环形辐射体的电长度接近于工作波长。与电长度远小于工作波长的环形辐射体相比，本技术实施例提供的天线结构的电长度更大，物理长度也更大，从而可以提供更高的增益。

5、在一些实施例中，环形辐射体还包括：第一调谐电路。第一调谐电路与第一枝节朝向第二缝隙的一端耦合，第一调谐电路还与第二枝节朝向第二缝隙的一端耦合。这样的话，第一调谐电路可以是电容、电感、或者电容电感的组合电路，第一调谐电路可以调整环形辐射体上的电流分布，使得环形辐射体上更容易的实现同向电流，从而使得环形辐射体等效为磁偶极子。

6、在一些实施例中，环形辐射体包括第一馈电片，第一馈电片与第一馈电端层叠设置，且第一馈电片与第一馈电端之间具有第一间隔h1，以使得第一馈电端可以通过第一馈电片进行耦合馈电。这样的话，通过调节第一间隔h1的大小，可以调节第一馈电片传输到第一馈电端上的能量，从而优化环形辐射体的电流分布。第一间隔h1越大，第一馈电片传输到第一馈电端的能量越少。第一间隔h1越小，第一馈电片传输到第一馈电端的能量越多。第一馈电片传输到第一馈电端的能量低于环形辐射体工作所需的能量，可能导致环形辐射体无法正常工作。第一馈电片传输到第一馈电端的能量高于环形辐射体工作所需的能量，可能导致信号干扰、环形辐射体工作不稳定。

7、在一些实施例中，第二枝节具有第二馈电端，第二馈电端位于第二枝节朝向第一缝隙的一端。这样的话，第一馈电端和第二馈电端均用于和馈源电连接，来自于馈源的信号可以传送到第一馈电端和第二馈电端，第二馈电端可以起到分流作用，降低电流集中在第一馈电端导致局部过热的风险。

8、在一些实施例中，环形辐射体包括：第二馈电片。第二馈电片与第一馈电端层叠设置，第二馈电片与第二馈电端层叠设，第二馈电片与第一馈电端之间具有第二间隔h2，第二馈电片与第二馈电端之间具有第三间隔h3，h2≠h3。这样的话，通过调节第二间隔h2的大小，可以调节第二馈电片传输到第一馈电端上的能量。通过调节第三间隔h3的大小，可以调节第二馈电片传输到第二馈电端上的能量。h2≠h3，可以使得第一馈电端上耦合的能量和第二馈电端上耦合的能量大小不同，从而优化环形辐射体的电流分布。

9、在一些实施例中，环形辐射体包括第三馈电片。第三馈电片与第一馈电端和第二馈电端层叠设置，第三馈电片与第一馈电端之间具有第四间隔h4，第三馈电片与第二馈电端之间具有第四间隔h4。第三馈电片在环形辐射体上的垂直投影与第一馈电端交叠的面积为s1，第三馈电片在环形辐射体上的垂直投影与第二馈电端交叠的面积为s2。s1≠s2。这样的话，通过调节交叠的面积的大小，也可以调节第三馈电片传输到第一馈电端和第二馈电端上的能量。以第三馈电片在环形辐射体上的垂直投影和第一馈电端交叠的面积s1为例，s1越大、第三馈电片传输到第一馈电端的能量越多，s1越小、第三馈电片传输到第一馈电端的能量越少。s1≠s2的情况下，第三馈电片传输到第一馈电端的能量，和第三馈电片传输到第二馈电端的能量大小不同，从而优化环形辐射体的电流分布。

10、在一些实施例中，环形辐射体还包括第二调谐电路。第二调谐电路耦合于第一枝节和地板之间，和/或，第二调谐电路耦合于第二枝节和地板之间。第二调谐电路可以是电容、电感、或者电容电感的组合电路，第二调谐电路可以用于调整枝节的物理长度，尤其适应于将设备现有结构复用为环形辐射体的应用场景，现有结构的尺寸与环形辐射体的设计尺寸不同时，可以通过第二调谐电路调节。

11、在一些实施例中，第一枝节和第二枝节的物理长度相等。这样的话，环形辐射体的对称性更好，环形辐射体产生的电场和磁场的对称性也更好，从而环形辐射体上的电流分布可以更均匀。

12、本技术实施例的第二方面，提供一种环形辐射体，该环形辐射体上开设有第一缝隙和第二缝隙，第一缝隙和第二缝隙划分环形辐射体为两个枝节：第一枝节和第二枝节。第一枝节和第二枝节中的每个枝节的电长度在λ/2±λ/8范围内。其中，λ为天线结构的工作波长。第一枝节具有第一馈电端和第一接地端，第一接地端位于第一馈电端朝向第一缝隙的一侧，第二枝节具有第二馈电端和第二接地端，第二接地端位于第二馈电端朝向第二缝隙的一侧。第一馈电端和第一缝隙具有第一间距d1，第一馈电端和第二缝隙具有第二间距d2，第二馈电端和第一缝隙具有第三间距d3，与第二馈电端和第二缝隙具有第四间距d4。第一间距d1、第二间距d2、第三间距d3和第四间距d4满足：1/3≤d1/d2≤3，1/3≤d3/d4≤3，d1+d3＝d2+d4。第一馈电端和第一接地端用于馈入第一差分信号，第二馈电端和第二接地端用于馈入第二差分信号。这样的话，以第一枝节为例，第一枝节具有第一馈电端和第一接地端，第一馈电端和第一接地端用于馈入第一差分信号，第一枝节可以视为偶极子，第一枝节上可以产生同向电流。同理，第二枝节上也可以产生同向电流。又因为第一接地端位于第一馈电端朝向第一缝隙的一侧，所以第一枝节上的电流从第一枝节朝向第一缝隙的一端流向第一枝节朝向第二缝隙的一端。同理，第二接地端位于第二馈电端朝向第二缝隙的一侧，所以第二枝节上的电流从第二枝节朝向第二缝隙的一端流向第二枝节朝向第一缝隙的一端。电流从第一枝节朝向第一缝隙的一端流向第一枝节朝向第二缝隙的一端，再从第二枝节朝向第二缝隙的一端流向第二枝节朝向第一缝隙的一端，所以环形辐射体上的电流方向相同，从而环形辐射体可以等效为磁偶极子。

13、在一些实施例中，第一间距d1和第二间距d2相等，第三间距d3和第四间距d4相等。这样的话，由于第一馈电端位于第一枝节上，第一枝节的两端分别朝向第一缝隙和第二缝隙，第一馈电端和第一缝隙的第一间距d1与第一馈电端和第二缝隙的第二间距d2相等，即第一馈电端设置于第一枝节的中点位置。同理，第三间距d3和第四间距d4相等即第二馈电端设置于第二枝节的中点位置。又因为第一枝节和第二枝节具有相似的尺寸和形状，因此，第一枝节中点位置的第一馈电端和第二枝节中点位置的第二馈电端的位置是对称分布。对称分布的第一馈电端和第二馈电端可以改善电流集中在某一端的情况，使得环形辐射体上的电流分布更均匀。

14、在一些实施例中，环形辐射体还包括功分器，功分器的输入端用于与馈源连接，功分器的一个输出端和第一馈电端连接，功分器的另一个输出端和第二馈电端连接，第一接地端和第二接地端均用于与地板连接。这样的话，功分器的输入端用于与馈源连接，功分器可以将来自馈源的直馈信号分为两路。功分器的一个输出端和第一馈电端连接，一路信号被输出到第一馈电端。功分器的另一个输出端和第二馈电端连接，另一路信号被输出到第二馈电端。第一馈电端接收信号，第一接地端接地，第一接地端为信号提供参考地使得电流在第一枝节上可以形成闭合回路，第一馈电端和第一接地端可以被视为馈入一对差分信号。同理，第二馈电端和第二接地端也可以被视为馈入一对差分信号。

15、在一些实施例中，第一接地端和第一馈电端之间具有第五间距d5，l/32≥d5＞0。第二接地端和第二馈电端之间具有第六间距d6，l/32≥d6＞0。其中，l为环形辐射体的周长(物理长度)。这样的话，以第一枝节为例，第一接地端和第一馈电端之间的第一枝节的部分导体，可以等效为负载，该部分导体的物理长度可以决定负载值，合适的负载值可以使得第一枝节实现良好的阻抗匹配。第五间距d5即第一接地端和第一馈电端之间的导体的物理长度，调节第五间距d5可以调节负载值，l/32≥d5＞0可以使得第一枝节实现良好的阻抗匹配。同理，第六间距d6即第二接地端和第二馈电端之间的导体的物理长度，l/32≥d6＞0可以使得第二枝节实现良好的阻抗匹配。

16、本技术实施例的第三方面，提供一种环形辐射体，该环形辐射体上开设有第一缝隙和第二缝隙，第一缝隙和第二缝隙划分环形辐射体以包括第一枝节和第二枝节。第一枝节和第二枝节中的每个枝节的电长度在λ/2±λ/8范围内。其中，λ为天线结构的工作波长。该环形辐射体用于在第一枝节上产生第一电流、在第二枝节上产生第二电流。第一电流从第一缝隙流向第二缝隙，第二电流从第二缝隙流向第一缝隙。这样的话，同向电流的环形辐射体可以视为磁偶极子，有益效果不再赘述。

17、本技术实施例的第四方面，提供一种天线结构，该天线结构包括：条形辐射体，以及本技术实施例第一方面、第二方面或第三方面提供的环形辐射体。环形辐射体和条形辐射体之间具有第七间距d7，d7＜λ/2。条状辐射体包括但不限于线差模模式、槽共模模式或倒f天线等。这种条形辐射体可以为电偶极子，电偶极子在h面的方向图呈“o”形、在e面的方向图呈“8”字形。环形辐射体为磁偶极子，电偶极子在h面的方向图呈“8”字形、在e面的方向图呈“o”形。环形辐射体和条形辐射体之间具有第七间距d7，d7＜λ/2，因此环形辐射体和条形辐射体的方向图可以叠加。对于e面，电偶极子的方向图呈“8”字形，磁偶极子的方向图呈“o”形，两者叠加后，使得磁电偶极子天线能够在e面形成宽波束。对于h面，电偶极子的方向图呈“o”形，磁偶极子的方向图呈“8”字形，两者叠加后，使得磁电偶极子天线能够在h面形成宽波束。也就是说，本技术实施例提供的天线结构能够在h面和e面同时实现宽波束，使得天线能够在一个较大的空间范围内发送和接收信号。

18、在一些实施例中，环形辐射体包括第一馈电结构或第二馈电结构，第一馈电结构或第二馈电结构耦合于环形辐射体和馈源之间。和/或，条形辐射体包括第三馈电结构，第三馈电结构耦合于条形辐射体和馈源之间。这样的话，环形辐射体可以通过第一馈电结构或第二馈电结构馈入信号，也可以通过环形辐射体耦合馈电。条形辐射体可以通过第三馈电结构馈入信号，也可以通过环形辐射体耦合馈电。从而可以为天线结构的馈电方式提供更多选择。

19、在一些实施例中，天线结构还包括：开关器件。开关器件与环形辐射体、条形辐射体以及馈源耦合，开关器件用于将环形辐射体和条形辐射体中的至少一个与馈源连通。这样的话，开关器件可以用于控制天线结构的馈电方式。一些示例中，开关器件用于控制环形辐射体和条形辐射体均与馈源连通，环形辐射体和条形辐射体为分布式馈电。另一些示例中，开关器件用于控制环形辐射体和馈源连通，开关器件还用于控制条形辐射体和馈电断开，环形辐射体通过环形辐射体馈入直馈信号，条形辐射体通过环形辐射体耦合馈电。另一些示例中，开关器件用于控制条形辐射体和馈源连通，开关器件还用于控制环形辐射体和馈电断开，条形辐射体通过条形辐射体馈入直馈信号，环形辐射体通过条形辐射体耦合馈电。开关器件还可以用于控制环形辐射体和条形辐射体的工作状态。一些示例中，开关器件用于控制环形辐射体和条形辐射体均与馈源连通，环形辐射体和条形辐射体均处于工作状态。另一些示例中，开关器件用于控制环形辐射体和馈源连通，开关器件还用于控制条形辐射体和馈电断开，环形辐射体处于工作状态，条形辐射体处于非工作状态。另一些示例中，开关器件用于控制条形辐射体和馈源连通，开关器件还用于控制环形辐射体和馈电断开，条形辐射体处于工作状态，环形辐射体处于非工作状态。

20、在一些实施例中，天线结构用于卫星通信。本技术实施例提供的天线结构能够在h面和e面同时实现宽波束，卫星通信中使用宽波束天线能够覆盖广阔的地理区域，减少地面站精确对准卫星的需求，从而简化操作并降低成本。

21、本技术实施例的第五方面，提供一种壳体组件，包括后盖以及本技术实施例第一方面、第二方面或第三方面提供的环形辐射体。环形辐射体位于后盖上。该壳体组件的有益效果与前述天线结构相同，此处不再赘述。

22、本技术实施例的第六方面，提供一种壳体组件，包括后盖以及本技术实施例第四方面提供的天线结构。天线结构的环形辐射体位于后盖上。该壳体组件的有益效果与前述天线结构相同，此处不再赘述。

23、在一些实施例中，后盖上开设有镜头孔。环形辐射体环绕镜头孔设置。这样的话，该环形辐射体可以复用为壳体组件的摄像机装饰件。结构的复用有利于壳体组件的小型化。

24、在一些实施例中，壳体组件还包括边框，边框绕后盖的一周设置。天线结构还包括条形辐射体，边框的至少一部分复用为天线结构的条形辐射体。如前所述，结构的复用有利于壳体组件的小型化。

25、本技术实施例的第七方面，提供一种电子设备，该电子设备包括：显示屏，以及本技术实施例第五方面或第六方面的壳体组件。壳体组件的中框位于显示屏和壳体组件的后盖之间。该电子设备的有益效果和前述环形辐射体、天线结构、壳体组件的有益效果相同，此处不再赘述。

26、在一些实施例中，电子设备包括:第一电路板和第二电路板，第一电路板与第二电路板电连接。该第二电路板位于后盖朝向中框的一侧，壳体组件的天线结构包括第一馈电结构或第二馈电结构，第一馈电结构或第二馈电结构位于第二电路板上。这样的话，第二电路板位于后盖朝向中框的一侧，第二电路板可以用于设置第一馈电结构和第二馈电结构。第一电路板和第二电路板分开设置，且第一电路板与第二电路板电连接，第一电路板和第二电路板上的电子器件可以更灵活的设置，例如第一电路板和第二电路板均可以用于设置馈源。第二电路板的具体位置也可以更灵活的设置，例如第二电路板的位置可以根据环形辐射体和条形辐射体的位置设计，从而方便第一馈电结构与环形辐射体的连接、第二馈电结构与条形辐射体的连接。