一种天线结构及通信设备的制作方法

1.本公开涉及通信设备领域，尤其涉及一种天线结构及通信设备。


背景技术：

2.随着国际化进程的加快以及5g通信技术的快速发展，销售至国外使用的移动通信终端必须支持多频段通信，才能满足各个国家不同通信网络的需求。
3.同时，为了提升用户使用移动通信终端的通信体验，移动通信终端在支持多频段通信的同时，还要支持mimo(multiple input multiple output)技术。这就造成移动通信终端的天线的数量大幅增加，会过多的占用移动通信终端内部的空间。


技术实现要素：

4.为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种天线结构及通信设备。
5.根据本公开实施例的第一方面，提供了一种天线结构，所述天线结构包括主体部和与所述主体部分离设置的耦合部，所述主体部包括相交的第一支臂和第二支臂，所述耦合部设置于所述第一支臂的与所述第二支臂相连的一侧；
6.所述天线结构还包括设置于所述主体部上的馈电点和至少两个接地点，所述馈电点与靠近所述耦合部的边缘的距离小于第一预设距离；
7.所述至少两个接地点中的第一接地点设置于所述第一支臂的自由端部，所述至少两个接地点中的第二接地点设置于所述第二支臂，所述第二接地点与所述第二支臂的自由端部之间形成第一振臂，所述第一振臂用于实现第一预设频段的谐振；
8.所述馈电点、所述第一接地点和所述第二接地点之间的区域形成第二振臂，所述第二振臂用于实现第二预设频段和第三预设频段的谐振；
9.所述耦合部形成第三振臂，所述第三振臂用于实现第四预设频段的谐振。
10.可选地，所述第二振臂的面积用于调节第二预设频段和第三预设频段的频率和带宽，所述第二振臂的面积为157
±
157*10％mm2。
11.可选地，所述第一接地点与所述主体部的自由端之间的第一距离用于调节第二预设频段的带宽，所述第一距离为2.9
±
2.9*10％mm。
12.可选地，所述第一振臂的长度用于调节所述第一预设频段和第四预设频段的频率，所述第一振臂的长度为12.9
±
12.9*10％mm；
13.和/或，
14.所述第二支臂沿第一方向延伸，所述第三振臂在第一方向的第二距离用于调节所述第一预设频段和第四预设频段的频率，所述第二距离为3
±
3*10％mm。
15.可选地，所述耦合部与所述主体部之间的缝隙的宽度为0.3mm至0.7mm。
16.可选地，所述天线结构还包括设置于所述耦合部上的第三接地点，所述第三接地点与靠近所述第一支臂的边缘的距离小于第二预设距离。
17.可选地，所述主体部还包括第四接地点，所述第四接地点设置于所述第二接地点
与所述第二支臂的自由端之间。
18.可选地，所述第四接地点处设置开关，所述开关用于调节所述第一振臂的谐振频率，以收发第五预设频段和第六频段的信号。
19.可选地，所述天线结构还包括有源器件，所述有源器件与所述第一接地点、所述第二接地点、所述第三接地点和/或所述第四接地点连接，所述有源器件用于调节对应振臂的谐振频率，以收发第七预设频段、第五预设频段、第六预设频段、第八预设频段和/或第一预设频段的信号。
20.可选地，所述第一接地点、所述第二接地点、所述第三接地点和所述第四接地点中的任意一个与检测器件电连接，作为sar传感器。
21.可选地，所述天线结构为激光直接成型的导电体结构。
22.可选地，所述天线结构设置于塑胶、柔性电路板或液晶高分子聚合物的表面。
23.根据本公开实施例的第二方面，提供了一种通信设备，所述通信设备上设置有如第一方面所述的天线结构。
24.本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本公开中的天线结构不仅结构简单、占用体积较小，而且还能够覆盖多个频段，配设有该天线结构的通信设备，能够适应全球多个国家的通信网络，提升通信设备海外市场占有率和用户的使用体验。
25.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
26.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
27.图1是根据一示例性实施例示出的天线结构的示意图。
28.图2是根据一示例性实施例示出的天线结构的示意图。
29.图3是根据一示例性实施例示出的图1中示出的天线结构的谐振图。
30.图4是根据一示例性实施例示出的天线结构的示意图。
31.图5是根据一示例性实施例示出的图4中示出的天线结构的谐振图。
具体实施方式
32.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
33.随着国际化进程的加快以及5g通信技术的快速发展，销售至国外使用的移动通信终端必须支持多频段通信，才能满足各个国家不同通信网络的需求，因此，国际版5g手机必须同时支持n41、n78、n77、n79等频段。其中，移动通信终端需要支持n41、n77、n78、n79等多个频段，n41频段和n79频段这两个5g频段，其中，n41频段占用的范围为2515mhz-2675mhz，n79频段占用的范围为4800mhz-4900mhz。n77是欧洲和日本的主要5g频段。n78(3.4ghz-3.6ghz)是中国5g主要频段。
34.5g频段分为fr1和fr2两个频率范围，fr1的频率范围是450mhz到6ghz，fr2的频率范围是24ghz到52ghz。现在经常见到的5g频段主要在fr1频率范围内，也叫sub-6g，意思是低于6ghz。在5g移动通信终端中，当其具有更多的频段也就意味着该移动通信终端拥有更好的信号覆盖率，能够适应全球中各个通信网络。
35.频率作为一种资源是有限的，其可以划分成若干个信道，所以信道的带宽也是有限制的，太窄传递信息有限，太宽又浪费频率资源。信道与信道之间必须有一定频率范围的间隔，所以就有了相对带宽这么一个概念。相对带宽只能是一个百分比数值，相对带宽如果过度了，则会影响毗邻信道的信息传输。也就是说一个信道从低频到高频的范围中只有中间一小段是可用的。对于国际板5g手机要求支持的频段，n78频段的相对带宽为14％，n77频段的相对带宽为24％，其相对带宽都大幅增加，这就要求移动通信终端的天线必须实现宽带覆盖。
36.同时，为了提升用户使用移动通信终端的通信体验，移动通信终端在支持多频段通信的同时，还要支持mimo(multiple input multiple output)技术。这就造成移动通信终端的天线的数量大幅增加，会过多的占用移动通信终端内部的空间。
37.为了使移动通信终端能够在有限空间中覆盖更广的频率范围，本公开提供了一种天线结构，适用于5g通信多频宽带，所述天线结构包括主体部和与所述主体部分离设置的耦合部，所述主体部包括相交的第一支臂和第二支臂，所述耦合部设置于所述第一支臂的与所述第二支臂相连的一侧；所述天线结构还包括设置于所述主体部上的馈电点和至少两个接地点，所述馈电点与靠近所述耦合部的边缘的距离小于第一预设距离；所述至少两个接地点中的第一接地点设置于所述第一支臂的自由端部，所述至少两个接地点中的第二接地点设置于所述第二支臂，所述第二接地点与所述第二支臂的自由端部之间形成第一振臂，所述第一振臂用于实现第一预设频段的谐振；所述馈电点、所述第一接地点和所述第二接地点之间的区域形成第二振臂，所述第二振臂用于实现第二预设频段和第三预设频段的谐振；所述耦合部形成第三振臂，所述第三振臂用于实现第四预设频段的谐振。由于本公开中的天线结构能够覆盖多个频段，因此，配设有该天线结构的通信设备，能够适应全球多个国家的通信网络，提升通信设备海外市场占有率和用户的使用体验。
38.根据一个示例性实施例，本实施例提供了一种天线结构，如图1所示，天线结构包括主体部1和耦合部2，耦合部2与主体部1相互分离，两者之间没有硬件结构连接，主体部1与耦合部2通过耦合方式传递能量。耦合部2与主体部1之间具有缝隙3，在本实施例中，该缝隙3的尺寸为0.3mm至0.7mm，以确保具有较佳的耦合效果。耦合部2的尺寸大约为3mmx6mm左右。
39.在本实施例中，耦合部2和主体部1均由具有导电功能的导电体制成，制成耦合部2和主体部1的导电体的材料可以相同，也可以不同。当然，可以理解的是，耦合部2和主体部1由同样的导电材料制成时，主体部1与耦合部2通过耦合方式传递能量过程中的耦合效果更佳。在利用导电体加工制备耦合部2和主体部1时，可以采用激光直接成型技术进行加工成型，即天线结构为激光直接成型的导电体结构。
40.其中，激光直接成型技术，即lds(laser-direct-structuring)，是一种专业镭射加工、射出与电镀制程的3d-mid(three-dimensional moulded interconnect device)生产技术，其原理是将普通的塑胶元件/电路板赋予电气互连功能、支撑元器件功能和塑料壳
体的支撑、防护等功能，以及由机械实体与导电图形结合而产生的屏蔽、天线等功能结合于一体。此技术可应用在手机天线、汽车用电子电路、提款机外壳及医疗级助听器。当应用于手机天线制备时，大多采用将导电体以塑胶热融方式固定在手机背壳或是将导电体直接贴在手机背壳上，lds可将天线直接雷射在手机外壳上，不仅避免内部手机金属干扰，更缩小手机体积。
41.本实施例中，可以是用塑胶作为基材，采用lds技术对塑胶基材的表面进行加工，形成天线结构。当基材是柔性电路板和液晶高分子聚合物时，其中，柔性电路板即fpc(flexible printed circuit)，液晶高分子聚合物即lcp(liquid crystal polymer)。可以通过对比如铜片等金属片进行加工，以形成导电体结构，再将导电体结构设置于柔性电路板和液晶高分子聚合物表面，以作为天线结构使用。
42.如图1所示，主体部整体大致呈倒凹型，具体实施时，可以根据终端设备中其他器件的结构对主体部的设置方式进行调整。除了图1中示出的结构外，还可以采用其他结构，比如，将l型向上翻折后沿顺时针方向旋转90
°
的设置方式。另外，也可以采用图2中示出的设置方式。主体部1包括第一支臂15和第二支臂16，如图1和图2所示，第一支臂15为沿横向方向(第二方向)延伸的支臂，第二支臂16为沿竖向方向(第一方向)延伸的支臂。第一支臂15和第二支臂16相交，优选为相互垂直相交。
43.天线结构还包括设置于主体部1上的馈电点4和至少两个接地点5，由于主体部1由导电体制备而成，馈电点4通过主体部1分别与至少连个接地点5电连接，馈电点4设置于主体部1的靠近耦合部2的边缘。馈电点4与靠近耦合部的边缘的距离小于第一预设距离(后面有详细介绍)。参照图1，设置于靠近主体部1的下边缘11附近，主体部1的下边缘11与耦合部2相邻。馈电点4与通信设备的主板(图中未示出)连接，射频信号通过馈电点4输入。
44.参照图1中示出的第一方向和第二方向，当天线结构处于平置状态下时，第一方向相当于竖向方向，第二方向相当于横向方向，第一方向与第二方向相互垂直。沿第一方向，至少两个接地点2中的第一接地点51设置于第一支臂15的自由端部，第一接地点51可以设置于馈电点4的上方，也可以和馈电点4位于同一水平线上。在此，需要注意的是，为了保证天线的辐射效果，和各个振臂6(后面有详细介绍)的谐振效果，第一接地点51与主体部1的沿第一方向的上边缘12之间需要预留有一定的区域，第一接地点不能过于靠近上边缘12，否则会影响谐振效果。也即，第一接地点51与主体部1的自由端之间应当预留第一距离，第一距离用于调节第二预设频段的带宽。其中，第一距离为2.9
±
2.9*10％mm，第二预设频段为n77频段。
45.至少两个接地点还包括第二接地点52，第二接地点52设置于第二支臂16，沿第二方向，第二接地点52设置于馈电点4的同一侧，参照图1所示，第二接地点52可以设置于馈电点4和耦合部2的右侧。当然，可以理解的是，参照图2所示，第二接地点52还可以设置于馈电点4和耦合部2的左侧。不论采用图1中示出的方式，还是采用图2中示出的方式，只要能够确保馈电点4能够直接地分别与第一接地点51和第二接地点52连接即可。
46.依旧参照图1所示，沿第一方向，第二接地点52与第二支臂16的自由端13之间的区域形成第一振臂61，第一振臂61用于实现第一预设频段的谐振，其中，第一预设频段为n41频段。n41频段属于5g信号频段，该频段的频率为2515mhz-2675mhz。第一振臂61在第一方向的长度，即第二接地点到第二支臂16的自由端13之间的距离，通过调节该长度可以调节第
一预设频段和第四预设频段的频率，其中，第一预设频段n41频段，第四预设频段为n79频段(该频段由第三振臂通过谐振产生，后面有详细介绍)的频率，以获得更佳的天线收发效果。
47.设置于主体部1上的馈电点4、第一接地点51和第二接地点52之间的区域形成第二振臂62，第二振臂62用于实现第二预设频段和第三预设频段的谐振，其中，第二预设频段为n77频段，第三预设频段为n78频段，以在上述两个频段作为天线进行信号传输。其中，中国联通获得了3400mhz-3500mhz的频段，频段号为n78，中国电信获得了3500mhz-3600mhz的频段，频段号也是n78。n77是欧洲和日本的主要5g频段，该频段的范围为3300mhz-4200mhz。
48.依旧参照图1，所述第二振臂的面积用于调节第二预设频段和第三预设频段的频率和带宽，所述第二振臂的面积为157
±
157*10％mm2。也就是说，通过调节第二振臂62的面积，即调节馈电点4、第一接地点51和第二接地点52围成的区域的面积，可以调节n77频段和n78频段的频率和带宽。比如，通过改变第一接地点51的位置和第二接地点52的位置，调节第二振臂62的面积，进而使第二振臂62可以在n77频段或n78频段进行信号收发。在第二方向上，第一接地点51与第一支臂15的侧边缘14之间预留有一段距离，通过调节该第一距离的长度，可以调节第一振臂61用于实现n77频段的带宽。在图1中示出的天线结构中，侧边缘14即第一支臂15的自由端。在图2中，第一距离是第一接地点51与第一支臂15和第二支臂16的连接端的侧边缘之间的距离。
49.本实施例中，耦合部2整体形成第三振臂63，第三振臂63用于实现第四预设频段的谐振，其中，第四预设频段为n79频段的谐振。耦合部2上设置有第三接地点53，第三接地点53设置于耦合部2的靠近主体部1的上边缘21，即靠近馈电点4的侧边的边缘。第三接地点与靠近第一支臂15的边缘的距离小于第二预设距离。上文中第一预设距离与第二预设距离可以根据第一支臂15和耦合部3的实际设置方式进行调整，也就是第一预设距离和第二预设距离值并不固定，第一预设距离可以大于第二预设距离，也可以等于或小于第二预设距离，只需要保证第一预设距离与第二预设距离之和为5mm左右即可，比如，5mm
±
0.5mm。第一预设距离和第二预设距离之和不宜过大，如果过大，则会影响耦合效果。
50.通过调节所述第三振臂63在第一方向的第二距离，即调节耦合部的宽度，可以调节第一预设频段和第四预设频段的频率，其中，第一预设频段为n41频段，第四预设频段为n79频段。其中，第二距离为3
±
3*10％mm。
51.如上记载，耦合部2与主体部1之间具有缝隙3，耦合部2与馈电点4通过耦合方式非接触连接，以在馈电点4与耦合部2之间进行信号传输。通过调节缝隙3的宽度，可以调节n79频段的频率和效率。同时，还能够调节所述n41频段的效率。由于缝隙3在耦合过程中起到主要作用，当缝隙3较小时，耦合部2能够获得的能量较大，因此第三振臂63的谐振效果较佳，n79频段效率高；此时，相应的n41频段的效率就会降低。
52.使用本实施例中的天线结构进行通信模拟实验，可以获得如图3所示的效果图，从图中可以明确看到区域a1、a2、a3中形成了三段明显的谐振，说明使用本实施例中的天线结构能够在各个振臂对应的谐振频段实现较好的辐射效果，为大规模应用提供了足够的依据。
53.本实施例中的天线结构简单，占用移动通信终端中的体积较小，给移动通信终端中的其他器件留下更多的可操作空间，方便其他器件排布。另外，由于本实施例中的天线结构能够覆盖较多的5g频段，包括国内5g频段和国外5g频段，便于开拓海外市场，并方便用户
在海外使用国内购买的移动通信终端，提升用户的使用体验。
54.根据一个示例性实施例，本实施例是如图1中示出的实施例的改进实施例。依旧参照图1所示，为了进一步在本实施例中的天线结构的基础上，实现更加广泛的频段范围的覆盖，天线结构还可以包括有源器件(图中未示出)，有源器件与接地点5连接，接地点5比如可以是第一接地点51、第二接地点52和第三接地点53。有源器件比如可以是电容、电感等，采用有源器件调节方式，通过存储在通信设备中的控制程序，可以调节电容的电容值，或者，调节电感的电感值，进而改变对应的振臂的谐振频率，以使天线结构能够根据通信设备的实际使用情况，改变振臂的谐振频率，以覆盖更多国家的不同通信频段，方便开拓国际市场，同时，也方便国内用户出国旅行时使用。比如，通过调节有源器件的数值，可以覆盖b32频段、n1频段、n3频段、n7频段和/或n41频段等频段，以在上述频段上通过天线结构进行信号收发。
55.根据一个示例性实施例，该实施例是在如图1和图2所示的实施例上进行的改进。本实施例中的天线结构还能够兼容作为sar传感器使用，以便于为国际sar认证提供保证。sar(specific absorption rate)是计量多少无线电频率辐射能量被身体所实际吸收的表示单位，也可被称作特殊吸收比率，用于衡量人脑和人体吸收或消耗电磁功率的一个比值。对于国际sar认证，目前国际通用的标准有两个，一个是欧洲标准2w/kg，一个是美国标准1.6w/kg，其具体含义是指，以6分钟为计时单位，每公斤人体组织吸收的电磁辐射能量不得超过2瓦，以确保电磁辐射不会对人体产生不良影响。
56.参照图1所示，当天线结构可以兼容sar传感器使用时，可以从第一接地点51、第二接地点52和第三接地点53中任意选择一个与检测器件(图中未示出)连接。由于在进行sar检测时，检测的是被选择的与检测器件连接的接地点所在的区域，与人体之间形成的电容器之间的电容值的变化。因此，要求与检测器件连接的接地点5所在的区域需要具有足够的面积，以保证检测准确性，则在本实施例中，由于主体部1的面积大于耦合部的面积，因此，从第一接地点51和第二接地点52中选择一个与检测器件连接，能够获得更好的检测效果。
57.通过选择接地点5与检测器件相连，还可以根据检测结果，控制天线结构的收发效率。比如，当检测到用户的身体，比如头、脸等距离天线结构较近时，为了避免电磁辐射对人体产生较大影响，可以降低天线的电磁辐射效率。如果检测到用户的头、脸等距离天线结构较远时，可以提高电磁辐射效率，以提升通信效果。
58.根据一个示例性实施例，如图4所示，本实施例中的天线结构与上述实施例相同，包括主体部1和耦合部2，耦合部2与主体部1之间具有间隙3。主体部1上设置有馈电点4、第一接地点51、第二接地点52，耦合部2上设置有第三接地点53。主体部1与耦合部2之间的位置关系，馈电点4、第一接地点51和第二接地点52在主体部1上的设置方式，以及第三接地点53在耦合部2上的设置方式均与上述实施例中的图1或图2中示出的内容相同。
59.本实施例与上述实施例之间的不同点在于，本实施例中的主体部还包括第四接地点54，第四接地点54设置于第二接地点52与第二支臂16的自由端13之间，第二接地点54与第二支臂16的自由端之间的距离为8
±
8*10％mm，本实施例中，通过设置第二接地点52和第四接地点54这两个接地点，能够在一定程度上增强第一振臂61和第二振臂62的谐振效果，并且也能够在一定程度上改善相应频段的带宽。
60.在此，需要说明的是，还可以在第二支臂16上设置更多的接地点，但当在第二支臂
16上的接地点数量较多时，有可能会出现不佳的辐射效果。因此，一般在第二支臂16通常设置两个接地点比较合适。
61.另外，还可以在第二接地点52和/或第四接地点54处设置开关，以选择性地控制两个接地点的使用情况。本实施例中，在第四接地点54处设置开关，当第四接地点54处的开关开启时，还收发n1频段和n3频段的信号，以进一步扩大覆盖的频段，实现更多频率性能。
62.本实施例中天线结构也可以兼容sar传感器的功能，可以从第一接地点51、第二接地点52或第四接地点54中选择一个接地点与检测器件连接，以便于为国际sar认证提供保证。
63.使用本实施例中的天线结构进行通信模拟实验，可以获得如图5所示的效果图，从图中可以明确看到区域b1、b2、b3、b4中形成了四段明显的谐振，说明使用本实施例中的天线结构能够在各个振臂对应的谐振频段实现较好的辐射效果，为大规模应用提供了足够的依据。由于本实施例中的在第二支臂16上设置第二接地点和第四接地点，相比于上述实施例中仅设置第二接地点的实施例，本实施例中的天线结构能够产生的谐振频段更多，辐射效果更好，可以在有限的天线环境下(净空为零，天线高度有限的环境下)，有效提升天线的辐射效率和带宽，天线结构设计方式优势明显。
64.另外，在此需要说明的是，由于n41频段与wifi2.4g频段比较接近，n79频段与wifi5g频段比较接近，因此，如果在对天线结构进行设计时，根据实际需要，如果通信设备需要增加wifi2.4g频段、wifi5g频段时，可以对第一振臂和第三振臂的谐振频率进行调节，进而覆盖wifi2.4g频段、wifi5g频段。或者，也可以通过增加有源器件的方式，以根据实际使用需求同时覆盖n41频段、wifi2.4g频段、n79频段和wifi5g频段。
65.本公开还提供了一种通信设备，通信设备上设置有上述任意实施例中示出的5g通信多频宽带天线结构，以开拓海外市场，满足国内、外用户的使用需求，提升用户的使用体验。
66.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本技术旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由权利要求指出。
67.应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。