本公開涉及電子設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種天線裝置及包括該天線裝置的電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

隨著電子設(shè)備及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，無線通信技術(shù)已成為人們進(jìn)行通信的主要方式。天線作為無線通信設(shè)備必需的重要組成部分之一，主要用于將電信號(hào)轉(zhuǎn)化成電磁波并發(fā)射以及接收電磁波并將接收到的電磁波轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。此外，天線的應(yīng)用不局限于大型通信設(shè)備、移動(dòng)通信終端(例如，手機(jī)、平板等)，在智能家電以及可穿戴設(shè)備中也有著廣泛的應(yīng)用。

目前，利用傳統(tǒng)的天線設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)出的天線只能應(yīng)用在特定的場(chǎng)景中，也就是說，同一天線無法兼容多個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景。例如，在一些特殊的電子設(shè)備應(yīng)用場(chǎng)景中(例如在復(fù)雜的電磁輻射環(huán)境、狹隘的輻射空間及電磁屏蔽環(huán)境下)，電磁波輻射范圍廣的天線可能無法較好地實(shí)現(xiàn)收發(fā)功能，同時(shí)，也不能解決強(qiáng)干擾帶來的問題；而在一些需要電磁波輻射均勻且輻射范圍廣的應(yīng)用場(chǎng)景中，特定方向上電磁波收發(fā)能力強(qiáng)而其他方向上電磁波收發(fā)能力弱的天線也不能滿足應(yīng)用場(chǎng)景的要求。

需要說明的是，在上述背景技術(shù)部分公開的信息僅用于加強(qiáng)對(duì)本公開的背景的理解，因此可以包括不構(gòu)成對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開的目的在于提供一種天線裝置及包括該天線裝置的電子設(shè)備，解決了同一天線無法實(shí)現(xiàn)定向信號(hào)收發(fā)與全向信號(hào)收發(fā)之間切換的問題，使得同一天線能夠應(yīng)用在不同的場(chǎng)景中。

根據(jù)本公開的一個(gè)方面，提供一種天線裝置，包括：

多個(gè)天線單元，所述多個(gè)天線單元以陣列方式排布，并且所述多個(gè)天線單元包括第一天線單元以及與所述第一天線單元相鄰的第二天線單元，其中，所述第一天線單元比所述第二天線單元先接收一信號(hào)源發(fā)送的信號(hào)；

開關(guān)單元，所述開關(guān)單元的一端連接至所述第一天線單元，所述開關(guān)單元的另一端連接至所述第二天線單元或一對(duì)地匹配器件。

根據(jù)本公開的另一個(gè)方面，提供了一種電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括上述天線裝置。

在本公開的一些實(shí)施例所提供的技術(shù)方案中，在包括陣列式天線單元的天線裝置中配置一開關(guān)單元。通過該開關(guān)單元完成了陣列天線與loop天線之間的重構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了定向天線與全向天線之間的切換，解決了天線如何兼容應(yīng)用場(chǎng)景的問題，以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本公開。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本公開的實(shí)施例，并與說明書一起用于解釋本公開的原理。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本公開的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中：

圖1示意性示出了根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方式的一種可重構(gòu)天線裝置的電路圖；

圖2示出了根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方式的陣列天線的極化方式的示意圖；

圖3示出了根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方式的由兩個(gè)天線單元構(gòu)成的loop天線的極化方式的示意圖；

圖4示出了根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方式的由兩個(gè)天線單元構(gòu)成的陣列天線與loop天線的極化方式的示意性對(duì)比圖；以及

圖5示意性示出了根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方式的另一種可重構(gòu)天線裝置的電路圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述示例實(shí)施方式。然而，示例實(shí)施方式能夠以多種形式實(shí)施，且不應(yīng)被理解為限于在此闡述的范例；相反，提供這些實(shí)施方式使得本公開將更加全面和完整，并將示例實(shí)施方式的構(gòu)思全面地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。所描述的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以以任何合適的方式結(jié)合在一個(gè)或更多實(shí)施方式中。在下面的描述中，提供許多具體細(xì)節(jié)從而給出對(duì)本公開的實(shí)施方式的充分理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，可以實(shí)踐本公開的技術(shù)方案而省略所述特定細(xì)節(jié)中的一個(gè)或更多，或者可以采用其它的方法、組元、裝置、步驟等。在其它情況下，不詳細(xì)示出或描述公知技術(shù)方案以避免喧賓奪主而使得本公開的各方面變得模糊。

此外，附圖僅為本公開的示意性圖解，并非一定是按比例繪制。圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同或類似的部分，因而將省略對(duì)它們的重復(fù)描述。附圖中所示的一些方框圖是功能實(shí)體，不一定必須與物理或邏輯上獨(dú)立的實(shí)體相對(duì)應(yīng)?？梢圆捎密浖问絹韺?shí)現(xiàn)這些功能實(shí)體，或在一個(gè)或多個(gè)硬件模塊或集成電路中實(shí)現(xiàn)這些功能實(shí)體，或在不同網(wǎng)絡(luò)和/或處理器裝置和/或微控制器裝置中實(shí)現(xiàn)這些功能實(shí)體。

本公開的示例性實(shí)施方式中，用語“一個(gè)”、“一”、“該”、“所述”和“至少一個(gè)”用以表示存在一個(gè)或多個(gè)要素/組成部分/等；用語“包含”、“包括”和“具有”用以表示開放式的包括在內(nèi)的意思并且是指除了列出的要素/組成部分/等之外還可存在另外的要素/組成部分/等；用語“第一”、“第二”和“第三”等僅作為標(biāo)記使用，不是對(duì)其對(duì)象的數(shù)量限制。

天線的增益可以用于衡量天線在一方向上收發(fā)信號(hào)的能力，增益越大表明天線收發(fā)信號(hào)的能力越強(qiáng)。在現(xiàn)有的天線設(shè)計(jì)中，定向天線可以在特定方向提高增益，實(shí)現(xiàn)在某個(gè)方向或某幾個(gè)方向上優(yōu)異的天線性能，例如，定向天線可以應(yīng)用在管道井、地下車庫(kù)等相對(duì)狹長(zhǎng)的場(chǎng)景中，然而，在除所述特定方向之外的其他方向上，定向天線接收和/或發(fā)射電磁波的能力較弱；與定向天線相比，全向天線可以擁有比定向天線廣的接收和/或發(fā)射區(qū)域，然而，在特定方向上，全向天線的增益比定向天線的增益小，因此，全向天線可以應(yīng)用在需要電磁波覆蓋范圍廣的應(yīng)用場(chǎng)景(例如，城郊基站)中。鑒于此，為了可以使天線裝置即可以具有定向天線的特征又可以具有全向天線的特征以兼容不同的應(yīng)用場(chǎng)景，需要一種新的天線設(shè)計(jì)形式。

本公開的目的在于提供一種可重構(gòu)的天線裝置，以實(shí)現(xiàn)定向天線與全向天線之間的切換。在本公開的示例性實(shí)施方式中，在陣列天線的基礎(chǔ)上，通過對(duì)某個(gè)天線單元或多個(gè)天線單元進(jìn)行接地切換并結(jié)合相應(yīng)的天線匹配單元，可以實(shí)現(xiàn)天線由定向極化方式向全向極化方式的改變。

具體的，根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方式的天線裝置可以包括多個(gè)天線單元，所述多個(gè)天線單元中的每一個(gè)天線單元均可以作為獨(dú)立的天線進(jìn)行工作，并且每一個(gè)天線單元在獨(dú)立工作時(shí)均可以覆蓋適于應(yīng)用場(chǎng)景的頻段。另外，每一個(gè)天線單元可以具有相同的天線設(shè)計(jì)形式，以保證各天線單元具有相同的極化方式及相同的輻射方向。

根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，天線單元可以是單極天線，但不限于此，天線單元還可以是其他形式的天線，例如，pifa天線(平面倒f天線)或loop天線(環(huán)形天線)等，本示例性實(shí)施方式中對(duì)此不做特殊限定。所述天線單元的尺寸與天線的形式相關(guān)聯(lián)，例如，在天線單元為單極天線時(shí)，天線單元的長(zhǎng)度可以約為諧振頻段信號(hào)的半波長(zhǎng)；在天線單元為pifa天線時(shí)，天線單元的長(zhǎng)度可以小于諧振頻段信號(hào)的半波長(zhǎng)；在天線單元為loop天線時(shí)，天線單元的長(zhǎng)度可以約為諧振頻段信號(hào)的波長(zhǎng)。

在本公開的示例性實(shí)施方式中，所述多個(gè)天線單元可以以陣列方式排布。另外，基于包括天線裝置的電子設(shè)備中的其他裝置的堆疊方式以及/或者天線裝置應(yīng)用場(chǎng)景的凈空及電磁環(huán)境，所述多個(gè)天線單元可以呈直線型排列或正方型排列，本示例性實(shí)施方式中對(duì)此不做特殊限定。

此外，為了保證陣列天線最大極化增益，天線單元的數(shù)量可以為2的指數(shù)倍。

在本公開的示例性實(shí)施方式中，所述多個(gè)天線單元可以包括第一天線單元以及與第一天線單元相鄰的第二天線單元。另外，第一天線單元比第二天線單元先接收一信號(hào)源發(fā)送的信號(hào)。應(yīng)當(dāng)理解的是，第一天線單元可以是所述多個(gè)天線單元中的任一天線單元，而術(shù)語“相鄰”意指第一天線單元與第二天線單元之間不存在天線單元。

在本公開的示例性實(shí)施方式中，在第一天線單元與第二天線單元的連接線上可以設(shè)置有一開關(guān)單元，其中，開關(guān)單元的一端可以連接至第一天線單元，開關(guān)單元的另一端可以連接至第二天線單元或一對(duì)地匹配器件。

根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，在開關(guān)單元的一端連接至第一天線單元且開關(guān)單元的另一端連接至第二天線單元時(shí)，所述天線裝置為陣列天線，此時(shí)天線裝置的極化形式為定向極化形式。

根據(jù)本公開的另一些實(shí)施例，在開關(guān)單元的一端連接至第一天線單元且開關(guān)單元的另一端連接至對(duì)地匹配器件時(shí)，所述天線裝置構(gòu)成loop天線，此時(shí)天線裝置的極化方式為全向極化形式。

此外，在需要確保天線裝置在為loop天線時(shí)仍在原自諧振頻率工作的情況下，可以在多個(gè)天線單元與信號(hào)源之間設(shè)置一天線匹配單元，并通過對(duì)天線匹配單元內(nèi)的阻抗進(jìn)行匹配來對(duì)諧振頻率進(jìn)行調(diào)諧。

本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，在構(gòu)成loop天線時(shí)，通過選取不同數(shù)量的天線單元以及相應(yīng)匹配的電路，可以實(shí)現(xiàn)不同諧振頻率的全向天線。

在本公開的示例性實(shí)施方式中，天線裝置未組成loop天線的部分可以構(gòu)成非天線用金屬體，為了使該非天線用金屬體不在原諧振頻率自諧振，從而實(shí)現(xiàn)最大程度減小金屬體耦合對(duì)loop天線造成的輻射吸收的目的，可以將該非天線用金屬體懸置或通過一開關(guān)接地，或者可以通過一開關(guān)將該非天線用金屬體連接至一能夠影響原自諧振頻率的器件，本示例性實(shí)施方式中對(duì)此不做特殊限定。

此外，可以通過同軸線將所述多個(gè)天線單元與天線發(fā)射接收端連接，可替代地，還可以通過微帶線將所述多個(gè)天線單元與天線發(fā)射接收端連接。進(jìn)一步的，為了保證各天線單元輻射的電磁波的相位相同，同軸線和/或微帶線的長(zhǎng)度可以是諧振頻段信號(hào)的半波長(zhǎng)的整數(shù)倍。

在本公開的一些實(shí)施例所提供的技術(shù)方案中，通過該開關(guān)單元完成了陣列天線與loop天線之間的重構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了定向天線與全向天線之間的切換，解決了天線如何兼容應(yīng)用場(chǎng)景的問題，以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

接下來，將參考附圖并結(jié)合實(shí)例詳細(xì)描述本公開的實(shí)施方式。

圖1示意性示出了由四個(gè)天線單元構(gòu)成的一種可重構(gòu)天線裝置的電路圖。參考圖1，天線裝置可以包括呈直線型連接的天線單元100、天線單元101、天線單元102以及天線單元103，其中，天線單元101可以是上文所述的第一天線單元，天線單元102可以是上文所述的第二天線單元。天線單元100可以通過一天線匹配單元與信號(hào)源11連接，該天線匹配單元可以包括l型匹配電路12、第一開關(guān)器件13以及接地匹配器件141和142。天線單元101與天線單元102之間可以設(shè)置有第二開關(guān)器件15以及接地匹配器件16，其中，第二開關(guān)器件15可以是上文所述的開關(guān)單元，接地匹配器件16可以是上文所述的對(duì)地匹配器件。天線單元103通過第三開關(guān)器件17以及接地匹配器件18接地。

在上述實(shí)例中，接地匹配器件141、接地匹配器件142、接地匹配器件16以及接地匹配器件18均可以由電容器和/或電感器組成，用于對(duì)阻抗進(jìn)行匹配，從而可以實(shí)現(xiàn)諧振頻率的調(diào)諧。

另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，除接地匹配器件141和142之外，天線匹配單元還可以包括其他接地匹配器件，以便于多種諧振頻率的調(diào)諧。

在圖1所示的實(shí)例中，第一開關(guān)器件13、第二開關(guān)器件15以及第三開關(guān)器件17可以是傳統(tǒng)意義上的物理開關(guān)，然而，通過軟件以及/或者通過軟件與硬件結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)的開關(guān)也屬于本公開保護(hù)的范圍。

下面將討論天線裝置為陣列天線的情況。

在第二開關(guān)器件15連接至天線單元102且第三開關(guān)器件17斷開的情況下，天線單元100、天線單元101、天線單元102和天線單元103收尾連接并構(gòu)成一陣列天線?？梢酝ㄟ^信號(hào)源11與天線單元100之間的天線匹配單元來對(duì)該陣列天線的諧振頻率進(jìn)行調(diào)諧，例如，可以通過將第一開關(guān)器件13連接至不同阻抗的接地匹配器件來實(shí)現(xiàn)諧振頻率的調(diào)諧。此外，諧振頻率的調(diào)諧可以由天線裝置的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景決定，在本實(shí)例中，對(duì)接地匹配器件阻抗的具體數(shù)值不作具體限定。

圖2示出了根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方式的陣列天線的極化方式的示意圖。

當(dāng)天線裝置為陣列天線時(shí)，天線裝置的極化方式為定向極化方式，在圖2中，主波瓣20的方向?yàn)樘炀€裝置的最大極化方向，副波瓣21為天線裝置較雜散的極化輻射，在副波瓣21方向上天線的增益較弱。另外，可以在天線裝置中設(shè)置一輸入相位切換裝置(未示出)，借助于該輸入相位切換裝置通過不同長(zhǎng)度的同軸線/微帶線的切換、采用鎖相環(huán)以及/或者其他改變相位的設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)主波瓣20方向的改變，本示例性實(shí)施方式中對(duì)此不做特殊限定。

接下來，將討論在天線裝置為loop天線的情況。

在第二開關(guān)器件15連接至接地匹配器件16的情況下，天線單元100和天線單元101構(gòu)成一loop天線。類似地，可以通過信號(hào)源11與天線單元100之間的天線匹配單元來對(duì)該陣列天線的諧振頻率進(jìn)行調(diào)諧。

圖3示出了在這種情況下的loop天線的極化方式的示意圖，當(dāng)天線裝置切換到loop天線時(shí)，天線裝置的極化方式為全向極化方式。極化區(qū)域如圖3中區(qū)域30所示。

參考圖3，第三開關(guān)器件17可以與接地匹配器件18連接，此時(shí)，天線單元102、天線單元103、第三開關(guān)器件17以及接地匹配器件18構(gòu)成一非天線用金屬體，通過接地匹配器件18可以使天線單元102和天線單元103不在原諧振頻率工作，以實(shí)現(xiàn)最大程度減小該非天線用金屬體耦合對(duì)loop天線造成的輻射吸收。

圖4示出了由兩個(gè)天線單元構(gòu)成的陣列天線與loop天線的極化方式的示意性對(duì)比圖。圖中陰影部分為loop天線相比于陣列天線在主波瓣方向上增益大的部分。應(yīng)當(dāng)理解的是，附圖僅是示意性描述，不代表loop天線與陣列天線真實(shí)的增益關(guān)系。

上述實(shí)例描述了由兩個(gè)天線單元構(gòu)成的loop天線，本公開不限于此，還可以由除兩個(gè)之外的任意數(shù)量的天線單元構(gòu)成loop天線。

圖5示意性示出了根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方式的另一種可重構(gòu)天線裝置的電路圖。參考圖5，在此實(shí)例中，開關(guān)器件51以及對(duì)地匹配器件52可以設(shè)置在天線單元500與天線單元501之間，其中，開關(guān)器件51可以是上文所述的開關(guān)單元。當(dāng)開關(guān)器件51連接天線單元500與天線單元501且開關(guān)器件53斷開時(shí)，天線單元500、天線單元501、天線單元502和天線單元503可以構(gòu)成一陣列天線。此外，當(dāng)開關(guān)器件51連接天線單元500與對(duì)地匹配器件且開關(guān)器件53閉合時(shí)，天線單元500構(gòu)成loop天線，此外，天線單元503可以與一l型接地匹配電路54(即，上文所述的阻抗調(diào)諧單元)連接，通過對(duì)匹配電路進(jìn)行調(diào)整以對(duì)天線單元501、天線單元502以及天線單元503進(jìn)行阻抗調(diào)諧，使得天線單元501、天線單元502以及天線單元503不在原諧振頻率上自諧振，以避免對(duì)loop天線的干擾。

進(jìn)一步的，本公開還提供了一種電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括上文所述的天線裝置。該電子設(shè)備可以包括移動(dòng)通信終端(例如，手機(jī)、平板等)或大型通信設(shè)備(例如，基站)。

為了確保天線裝置具有良好的工作性能，天線裝置可以優(yōu)選地位于電子設(shè)備的非金屬區(qū)域內(nèi)，以避免金屬吸收天線裝置輻射的電磁波。此外，為了不影響電子設(shè)備中電路芯片對(duì)天線極化方向的判斷，還可以在電子設(shè)備內(nèi)配置一同頻干擾源。

應(yīng)當(dāng)注意，盡管在上文詳細(xì)描述中提及了裝置的若干模塊或者單元，但是這種劃分并非強(qiáng)制性的。實(shí)際上，根據(jù)本公開的實(shí)施方式，上文描述的兩個(gè)或更多模塊或者單元的特征和功能可以在一個(gè)模塊或者單元中具體化。反之，上文描述的一個(gè)模塊或者單元的特征和功能可以進(jìn)一步劃分為由多個(gè)模塊或者單元來具體化。

本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說明書及實(shí)踐這里公開的發(fā)明后，將容易想到本公開的其它實(shí)施方式。本申請(qǐng)旨在涵蓋本公開的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本公開的一般性原理并包括本公開未公開的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識(shí)或慣用技術(shù)手段。說明書和實(shí)施例僅被視為示例性的，本公開的真正范圍和精神由權(quán)利要求指出。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本公開并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu)，并且可以在不脫離其范圍進(jìn)行各種修改和改變。本公開的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限制。