天线装置及电子设备的制作方法

1.本技术属于天线技术领域，尤其涉及一种天线装置及电子设备。


背景技术：

2.天线作为移动终端中的信号收发器件，是移动终端中必不可少的一部分。随着5g通信技术的发展，对于天线的通信要求也在逐步提升。如何改进天线使其能够满足5g场景下的通信要求，是当前终端工程师的研究热点。


技术实现要素：

3.本技术实施例的目的是提供一种天线装置及电子设备，以满足5g场景下的通信要求。
4.第一方面，本技术实施例提供了一种天线装置，包括：
5.第一天线和第二天线；所述第一天线和所述第二天线的工作频段相同；
6.所述第二天线的辐射臂末端具有槽缝结构，所述第一天线的辐射臂末端伸入所述槽缝结构；
7.所述第一天线的辐射臂末端与所述槽缝结构的内壁间隔设置，且，所述第一天线的辐射臂末端的形状与所述槽缝结构的内部形状相适应。
8.第二方面，本技术实施例提供了一种电子设备，包括如第一方面所述的天线装置。
9.本技术实施例所提供的天线装置包括第一天线和第二天线，第一天线和第二天线的工作频段相同。第二天线的辐射臂末端具有槽缝结构，第一天线的辐射臂末端伸入槽缝结构。第一天线的辐射臂末端与槽缝结构的内壁间隔设置，且，第一天线的辐射臂末端的形状与槽缝结构的内部形状相适应。可见，本技术实施例提供了一种天线装置，能够满足5g场景下的通信要求。
附图说明
10.图1a为本技术一实施例提供的天线装置结构示意图；
11.图1b为本技术另一实施例提供的天线装置结构示意图；
12.图1c为本技术另一实施例提供的天线装置结构示意图；
13.图1d为本技术另一实施例提供的天线装置结构示意图；
14.图1e为本技术另一实施例提供的天线装置结构示意图；
15.图1f为本技术另一实施例提供的天线装置结构示意图；
16.图2a为本技术一实施例提供的5g天线装置的信号辐射方向示意图；
17.图2b为本技术一实施例提供的2g天线装置的信号辐射方向示意图；
18.图3a为本技术一实施例提供的5g天线装置串接电感后的信号辐射方向示意图；
19.图3b为本技术一实施例提供的5g天线装置串接电容后的信号辐射方向示意图；
20.图4a为本技术一实施例提供的天线装置的第一天线感应电流和第二天线输入电
流相位差为0
°
时的信号辐射方向示意图；
21.图4b为本技术一实施例提供的天线装置的第一天线感应电流和第二天线输入电流相位差为45
°
时的信号辐射方向示意图；
22.图4c为本技术一实施例提供的天线装置的第一天线感应电流和第二天线输入电流相位差为90
°
时的信号辐射方向示意图；
23.图4d为本技术一实施例提供的天线装置的第一天线感应电流和第二天线输入电流相位差为135
°
时的信号辐射方向示意图；
24.图4e为本技术一实施例提供的天线装置的第一天线感应电流和第二天线输入电流相位差为180
°
时的信号辐射方向示意图；
25.图5为本技术一实施例提供的一种电子设备的硬件结构示意图。
26.附图标记：
27.11
‑
第一天线、12
‑
第二天线、121
‑
第一子分支、122
‑
第二子分支、123
‑
第三子分支。
具体实施方式
28.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。
29.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。
30.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进行详细地说明。
31.图1a为本技术一实施例提供的天线装置结构示意图，如图1a所示，天线装置包括第一天线11和第二天线12，第一天线11和第二天线12的工作频段相同，第二天线12的辐射臂末端具有槽缝结构，第一天线11的辐射臂末端伸入槽缝结构，第一天线11的辐射臂末端与槽缝结构的内壁间隔设置，且，第一天线11的辐射臂末端的形状与槽缝结构的内部形状相适应。可见，本技术实施例提供了一种天线装置，能够满足5g场景下的通信要求。
32.本实施例中的天线装置，第一天线和第二天线的工作频段相同，第一天线的辐射臂末端伸入第二天线的槽缝结构，使得第一天线与第二天线形成了互补结构，由于第一天线和第二天线形成了互补结构，当第一天线工作时，第二天线能够产生更大的感应电流，根据矢量场的叠加原理，第二天线的感应电流，同样参与辐射，因此，通过调控第二天线的感应电流的幅度和相位，可以实现对第一天线和第二天线整体辐射方向的调控，因此，第二天线能够调节工作频段的信号辐射方向。
33.在一个使用场景下，一台设备具备两个不同频段、且辐射方向相反的wifi信号，将本实施例提供的天线装置用于辐射双wifi中的一个wifi信号，借助第二天线可以调节该wifi信号的辐射方向，从而使得双wifi信号的辐射方向接近，当双wifi信号的辐射方向接
近时，能够获得较高的双wifi增益。
34.图1a所示的天线装置中，第二天线12的辐射臂包括第一子分支121、第二子分支122和第三子分支123，第一子分支121和第二子分支122分别与第三子分支123连接，第一子分支121和第二子分支122形成槽缝结构，且，第一子分支121和第二子分支122的长度相等。
35.图1a中，第一天线的第一子分支、第二子分支与第三子分支相交于点a，第二天线的第一子分支长度为l1，第二子分支长度为l2，第三子分支长度为l3，第一天线11的辐射臂末端到接地端的距离为l4，第一天线11的辐射臂末端到接地端的距离与第一子分支121末端到接地端的长度相等，即l4的值与l1和l3之和相等，并且，第一天线11的辐射臂末端到接地端的距离与第二子分支122末端到接地端的长度相等，即l4与l2和l3之和相等，并且，第一天线11与第二天线12的信号波长相等，且工作频段相同，因此，第一天线与第二天线的电长度相等。
36.本实施例中，第一天线11的辐射臂末端形状不固定，不同的第一天线11的辐射臂末端形状所对应的第二天线12的槽缝结构不同。
37.一个实施例中，第一天线11的辐射臂末端包括条形结构，槽缝结构的内部形状包括与条形结构相适应的条形匹配结构。
38.图1b为本技术另一实施例提供的天线装置结构示意图，图1b所示的天线装置中，第一天线11的辐射臂末端包括梯形结构，梯形结构的上底边与第一天线11的辐射臂连接，梯形结构的下底边为第一天线11的辐射臂末端的边缘，槽缝结构的内部形状包括与梯形结构相适应的梯形匹配结构。
39.需要说明的是，图1b中，h1至h5的值均相等，也就是说，本实施例提供的天线装置的第一天线与第二天线槽缝结构内壁的间隔处处相等。
40.图1c为本技术另一实施例提供的天线装置结构示意图，图1c所示的天线装置中，第一天线11的辐射臂末端包括半圆形结构，半圆形结构的直边与第一天线11的辐射臂连接，半圆形结构的弧形边为第一天线11的辐射臂末端的边缘，槽缝结构的内部形状包括与半圆形结构相适应的半圆形匹配结构。
41.图1d为本技术另一实施例提供的天线装置结构示意图，图1d所示的天线装置中，第一天线的辐射臂末端包括矩形结构，矩形结构突出设置于第一天线的辐射臂末端，矩形结构的边为第一天线的辐射臂末端的边缘。槽缝结构的内部形状包括与矩形结构相适应的矩形匹配结构。
42.第一天线11的辐射臂末端形状不仅限于以上几种，本技术实施例不再一一列举。第一天线也可以为ifa天线等各种形式的天线，不局限于附图举例。上述结构的天线装置可以改变天线装置的工作频段的信号辐射方向，其原理如下：
43.天线装置工作状态下，第一天线11辐射臂末端为电场强区，当第二天线12与第一天线11物理结构互补，即第一天线11的辐射臂末端伸入第二天线12的槽缝结构且第一天线11的辐射臂末端的形状与槽缝结构的内部形状相适应时，可以获得更大的感应区域，更容易在第二天线12处激发感应电流。根据矢量场的叠加原理，第二天线12分布的感应电流，同样参与辐射，因此通过调控感应电流的幅度和/或相位，便可以实现对整体辐射方向图的调控，即对工作频段的信号辐射方向的调控。
44.根据以上原理，通过调控感应电流的幅度和/或相位，可以实现对工作频段的信号
辐射方向的调控，具体调控方式，通过下面几个实施例说明。
45.在一个实施例中，天线装置的结构可以是图1a
‑
图1d中任意一个，也可以是任意符合本技术中对天线装置描述的其他结构，以图1a为例，其中，第一天线11的辐射臂末端与第二天线12的槽缝结构的内壁之间的间隔为h，槽缝间隔h的大小会影响第二天线感应电流的大小，从而影响工作频段的信号辐射方向。本实施例中，通过调节间隔h，可以实现对工作频段的信号辐射方向的调控。
46.在图1b
‑
图1d中，间隔h可以为第一天线11的辐射臂末端与第二天线12的槽缝结构的任意一个内壁之间的距离。
47.在一个实施例中，天线装置的结构可以是图1a
‑
图1d中任意一个，天线装置的第一天线的辐射臂末端与槽缝结构的内壁之间存在多处间隔，各处间隔均相等。以图1b为例，h包括h1、h2、h3、h4、h5，它们的值均相等。在另一个实施例中，上述天线装置的第一天线为ifa天线。
48.在一个实施例中，天线装置的结构可以是图1a
‑
图1d中任意一个，也可以是任意符合本技术实施例中对天线装置描述的结构，其中，第二天线12的辐射臂与第二天线12的馈源之间设置有开关组件和至少一个调谐元器件；
49.上述调谐元器件包括电感、电容、电阻中的至少一个。
50.开关组件用于使至少一个调谐元器件中的一个目标元器件串接在第二天线12的辐射臂与第二天线的馈源之间；或者，
51.开关组件用于使至少一个调谐元器件中的多个目标元器件接入第二天线12的辐射臂与第二天线12的馈源之间，并控制多个目标元器件之间的串并联形式。
52.调谐元器件包括电感、电容、电阻三者。开关组件用于使一个调谐元器件如电感作为目标元器件串接在第二天线12的辐射臂与第二天线的馈源之间。或者，开关组件用于使至少一个调谐元器件中的多个目标元器件如电感和电容接入第二天线12的辐射臂与第二天线12的馈源之间，并控制电感和电容之间的串并联形式。开关组件可以控制电感和电容串联，也可以控制电感和电容并联。
53.当开关组件使电感电容和电阻均接入第二天线12的辐射臂与第二天线12的馈源之间时，开关组件可以控制电感电容和电阻三者之间的串并联形式，比如控制电感电容和电阻三者串联，或者，控制电感电容和电阻三者彼此并联，或者，控制电感电容和电阻三者之中的二者串联，串联后与另一者并联。其中，上述开关组件可以是单刀双置开关，也可以是其他开关组件。
54.图1e为本技术另一实施例提供的天线装置结构示意图，如图1e所示，可以通过开关组件(图中未示出)在第二天线的馈源和辐射臂之间接入电感，从而改变第二天线12的感应电流相位。
55.通过控制多个目标元器件之间的串并联形式，可以改变第二天线12的阻抗特性，通过改变第二天线12的阻抗特性，可以改变第二天线12的感应电流相位，以实现对工作频段的信号辐射方向的调控。
56.在一个实施例中，天线装置的结构可以是图1a
‑
图1d中任意一个，也可以是任意符合本技术实施例中对天线装置描述的其他结构，其中，第一天线11和第二天线12均为有源天线；
57.第二天线12的辐射臂与第二天线12的馈源之间串接有移相器；移相器用于调节第一电流和第二电流之间的相位差；
58.第一电流为第一天线11和第二天线12之间的感应电流；第二电流为第二天线的输入电流。
59.图1f为本技术另一实施例提供的天线装置结构示意图，如图1f所示，可以在第二天线的馈源和辐射臂之间接入移相器，从而实现对工作频段的信号辐射方向的调控。本实施例中，通过调节调节第一电流和第二电流之间的相差，实现对工作频段的信号辐射方向的调控。
60.以上介绍了天线装置，下面介绍包括上述天线装置的电子设备。
61.本技术一实施例提供了一种电子设备，包括上述的天线装置，上述天线装置为5g天线装置；该电子设备还包括2g天线装置，上述5g天线装置与2g天线装置的信号辐射方向相一致。其中，5g天线装置对应的工作频段可以为5.8ghz，2g天线装置对应的工作频段可以为2.4ghz。
62.由于5g天线装置是上述的天线装置，其信号辐射方向可以改变，因此可以通过调节5g天线装置的信号辐射方向，使得5.8g和2.4g的信号辐射方向相接近或相同，从而提高信号辐射增益。
63.在一个具体的实施例中，电子设备为手机，在手机出厂前，其内部设置有2g天线和上述的天线装置(也即5g天线)，工作人员测试2g天线的信号辐射方向，根据测试结果，调节上述的间隔h，或者调节上述的开关组件的通断状态，或者调节上述的移相器的工作参数，使得5g天线装置与2g天线装置的信号辐射方向相一致。
64.在另一个具体的实施例中，电子设备为路由器，其内部设置有2g天线和上述的天线装置(即5g天线)，该电子设备在工作中，能够通过移相器实时调节5g天线的辐射方向，以使得5g天线的辐射方向和2g天线的辐射方向保持一致。
65.图2a为本技术一实施例提供的5g天线装置的信号辐射方向示意图，图2a中的天线装置的结构如上述图1a至图1d所示。如图2a所示，信号的频率为5.8g，主瓣幅度为6.35dbi，主瓣方向为285.0deg，叶尖宽度为64.2deg，旁瓣电平为
‑
3.7db。图2b为本技术一实施例提供的2g天线装置的信号辐射方向示意图，图2b中，信号的频率为2.4g，主瓣幅度为4.11dbi，主瓣方向为278.0deg，叶尖宽度为99.4deg，旁瓣电平为
‑
2.5db。
66.由此可见，通过前述的天线结构，5g天线装置的电流分布发生变化，5.8g信号的信号辐射方向发生大于90
°
的改变，5.8g信号的信号辐射方向朝着2.4g信号的信号辐射方向靠拢。这种情况下，2.4g和5.8g的辐射方向图大部分重叠，能量更为集中，使得天线装置能够获得更高的双wifi增益，提高上网体验。
67.图3a为本技术一实施例提供的5g天线装置串接电感后的信号辐射方向示意图，该5g天线的第二天线的辐射臂与第二天线的馈源之间串接有电感。5g天线装置串接电感后，辐射方向图如图3a所示，图3a中，信号的频率为5.8g，主瓣幅度为4.57dbi，主瓣方向为5.0deg，叶尖宽度为75.2deg，旁瓣电平为
‑
3.2db，图3b为本技术一实施例提供的5g天线装置串接电容后的信号辐射方向示意图，该5g天线的第二天线的辐射臂与第二天线的馈源之间串接有电容。5g天线装置串接电容后，辐射方向图如图3b所示，图3b中，信号的频率为5.8g，主瓣幅度为4.98dbi，主瓣方向为280.0deg，叶尖宽度为55.8deg，旁瓣电平为
‑
3.2db。
68.由此可见，能够通过串接一定的调谐元器件，可以对5g信号的信号辐射方向进行调控，使5g天线装置的信号辐射方向朝2g天线装置的信号辐射方向接近。其中电感和电容对应的辐射方向图90度垂直。其中，5g天线装置中的第二天线可以近似看成寄生的无源天线，当开关导通不同的调谐元器件，感应电流相位发生变化。在此基础上，通过调控第一天线和第二天线的上述间隔h，也可对感应电流幅度进行调整。
69.在实际使用中，电子设备可以根据具体工作情况，控制开关组件工作，从而控制第二天线的辐射臂与第二天线的馈源之间接入的调谐元器件的种类、数量和调谐元器件的串并联形式。
70.在另一个具体的实施例中，5g天线装置中的第一天线和第二天线都是有源天线，第二天线的辐射臂与第二天线的馈源之间串接有移相器。移相器用于调节第一电流和第二电流之间的相位差，第一电流为第一天线和第二天线之间的感应电流，第二电流为第二天线的输入电流。
71.其中，移相器能够使第一天线和第二天线的电流相位差从0
°
到180
°
变化，图4a为本技术一实施例提供的天线装置的第一天线感应电流和第二天线输入电流相位差为0
°
时的信号辐射方向示意图，图4a中，信号的频率为5.8g，主瓣幅度为6.35dbi，主瓣方向为285.0deg，叶尖宽度为64.2deg，旁瓣电平为
‑
3.7db；图4b为本技术一实施例提供的天线装置的第一天线感应电流和第二天线输入电流相位差为45
°
时的信号辐射方向示意图，图4b中，信号的频率为5.8g，主瓣幅度为5.59dbi，主瓣方向为287.0deg，叶尖宽度为68.1deg，旁瓣电平为
‑
3.3db；图4c为本技术一实施例提供的天线装置的第一天线感应电流和第二天线输入电流相位差为90
°
时的信号辐射方向示意图，图4c中，信号的频率为5.8g，主瓣幅度为4.91dbi，主瓣方向为289.0deg，叶尖宽度为76.8deg，旁瓣电平为
‑
2.1db；图4d为本技术一实施例提供的天线装置的第一天线感应电流和第二天线输入电流相位差为135
°
时的信号辐射方向示意图，图4d中，信号的频率为5.8g，主瓣幅度为4.21dbi，主瓣方向为289.0deg，叶尖宽度为129.2deg，旁瓣电平为
‑
2.8db；图4e为本技术一实施例提供的天线装置的第一天线感应电流和第二天线输入电流相位差为180
°
时的信号辐射方向示意图，图4e中，信号的频率为5.8g，主瓣幅度为3.97dbi，主瓣方向为339.0deg，叶尖宽度为145.7deg，旁瓣电平为
‑
3.3db。
72.由此可见，当5g天线装置的第一天线感应电流和第二天线输入电流相位差从0
°
到180
°
变化时，5g天线装置工作频段的信号辐射方向由280
°
向0
°
进行波束扫描。通过对比图2b和图4e可知，当相位差为180
°
时，5g天线装置和2g天线装置的辐射方向图基本重合，从而达到提高双wifi增益的目的。
73.在实际使用中，电子设备可以根据具体工作情况，智能判断2g天线装置的信号辐射方向，并智能控制移相器调节上述的相位差，从而利用上述5g天线装置，控制5g天线装置的信号辐射方向，使5g天线装置和2g天线装置的信号辐射方向重合，以提高电子设备的双wifi增益。
74.该电子设备还能够利用第二天线的辐射臂与第二天线的馈源之间的开关组件，控制5g天线装置的第二天线的辐射臂与第二天线的馈源之间接入的调谐元器件的种类、数量和调谐元器件的串并联形式，从而改变第二天线的阻抗特性，通过改变第二天线的阻抗特性改变第二天线感应电流与第一天线电流的相位差，以改变5g天线装置的辐射方向。
75.以上内容介绍的电子设备中的5g天线装置结构也能够应用在2g天线装置上，并达到改变2g天线装置的信号辐射方向的效果。
76.综上，本实施例具有以下有益效果：
77.(1)通过开关切换不同的调谐元器件，对工作频段的信号辐射方向进行调整。
78.(2)通过调控两天线间隔h，也可对感应电流幅度进行调整。
79.(3)通过辐射方向智能切换，可提高电子设备的双wifi增益，提升上网速度，改善用户体验。
80.(4)天线装置应用于电子设备后，可实现工作频段信号的方向动态扫描，可用于节点搜索，动态指向信号强的方向，以提升网络速度。
81.进一步，本技术实施例中上述提到的电子设备可以为移动电子设备或者非移动电子设备。移动电子设备可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、车载电子设备、可穿戴设备、超级移动个人计算机(ultra
‑
mobile personal computer，umpc)、上网本或者个人数字助理(personal digital assistant，pda)等，非移动电子设备可以为服务器、网络附属存储器(network attached storage，nas)、个人计算机(personal computer，pc)、电视机(television，tv)、柜员机或者自助机等，本技术实施例不作具体限定。
82.图5为本技术一实施例提供的一种电子设备的硬件结构示意图。
83.该电子设备100包括但不限于：射频单元101、网络模块102、音频输出单元103、输入单元104、传感器105、显示单元106、用户输入单元107、接口单元108、存储器109、以及处理器110等部件。
84.本领域技术人员可以理解，电子设备100还可以包括给各个部件供电的电源(比如电池)，电源可以通过电源管理系统与处理器110逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。图5中示出的电子设备结构并不构成对电子设备的限定，电子设备可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置，在此不再赘述。
85.其中，射频单元101，在本实施例中为上述的天线装置，用于调节工作频段的信号辐射方向。
86.应理解的是，本技术实施例中，输入单元104可以包括图形处理器(graphics processing unit，gpu)1041和麦克风1042，图形处理器1041对在视频捕获模式或图像捕获模式中由图像捕获装置(如摄像头)获得的静态图片或视频的图像数据进行处理。显示单元106可包括显示面板1061，可以采用液晶显示器、有机发光二极管等形式来配置显示面板1061。用户输入单元107包括触控面板1071以及其他输入设备1072。触控面板1071，也称为触摸屏。触控面板1071可包括触摸检测装置和触摸控制器两个部分。其他输入设备1072可以包括但不限于物理键盘、功能键(比如音量控制按键、开关按键等)、轨迹球、鼠标、操作杆，在此不再赘述。存储器109可用于存储软件程序以及各种数据，包括但不限于应用程序和操作系统。处理器110可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器110中。
87.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、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、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、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
88.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。