CN102769179A - 一种内置型天线及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种内置型天线，该天线包括：一介质基板，包括第一表面和与第一表面相对的第二表面；一天线单元，包括对应设置于第一表面和第二表面的第一天线振子和第二天线振子；一接地单元；一馈电单元；第一天线振子通过信号传输线与馈电单元电连接，第二天线振子通过接地线与接地单元电连接，信号传输线与接地线形成微带线；本发明还提供了一种应用该内置型天线的电子设备。本发明的内置型天线结合现有电子设备的内部架构，在保持电子设备结构设计不变的前提下，将天线内置于电子设备中，不需要改变原有的电路板设计和天线结构设计，同时解决了电路板与天线工作时产生干扰的问题，使天线具有良好的收发效果，使电子设备实现良好的无线信息交互。

Description

一种内置型天线及电子设备

技术领域

本发明属于通信设备领域，具体涉及一种Wi-Fi或蓝牙通讯的内置型天线及使用该天线的电子设备。

背景技术

Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备(如PDA、手机)等终端以无线方式互相连接的技术。Wi-Fi在通讯领域的设备上应用越来越广泛，如无线智能设备、无线路由器及家庭数字机顶盒等。Wi-Fi具有更大的覆盖范围和更高的传输速率，因此Wi-Fi设备成为了目前移动通信业界的时尚潮流。

特别现在基于IEEE 802.11n\e等协议的无线移动互联网高速发展，无线移动互联网设备、系统及子系统对天线器件提出更高的技术参数(增益值、驻波及多天线隔离度等参数)要求，天线也成为制约线移动互联网设备、系统及子系统一个重要技术瓶颈。因此需要提供用于无线电子设备的改进的天线、天线系统及及其应用。

进一步地，内置型天线方案需要考虑现有设备的内部架构，因此要求在电子装置机构设计基本保持不变化的同时，将天线内设于设备壳体之中，在不改变天线和主板布局的条件下，实现了天线尽可能前向辐射并提高天线增益面临的一个技术问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明通过在电子设备中的有限空间内对天线结构进行设计，实现天线的内置，并且产生辐射效率高、匹配好的效果，为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种内置型天线，所述天线包括：一介质基板，包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；一天线单元，包括对应设置于所述第一表面和所述第二表面的第一天线振子和第二天线振子；一接地单元；一馈电单元；所述第一天线振子通过信号传输线与所述馈电单元电连接，所述第二天线振子通过接地线与所述接地单元电连接，所述信号传输线与所述接地线形成微带线。

进一步地，所述第一天线振子为金属带向所述信号传输线、所述微带线两次垂直弯折而成。

进一步地，所述天线单元为偶极天线单元。

进一步地，所述天线单元呈近似开口矩形状。

进一步地，所述接地线包括从所述微带线处背离所述接地单元的延伸部分。

进一步地，所述介质基板组分包括玻纤布、环氧树脂以及包含与所述环氧树脂发生交联反应的化合物。

进一步地，还包括设置于所述介质基板边沿处的固定部。

进一步地，所述固定部呈半圆环状，与所述馈电单元相间隔的设置在所述介质基板的一边沿处。

本发明还提供一种电子设备，包括电路板，还包括与所述电路板电连接的所述的内置型天线。

进一步地，所述介质基板与所述电路板配合的拼接，所述接地单元和所述馈电单元通过焊接方式与所述电路板的电路电连接。

本发明的内置型天线结合现有电子设备的内部架构，在保持电子设备结构设计不变的前提下，将天线内置于电子设备中，不需要改变原有的电路板设计和天线结构设计，同时解决了电路板与天线工作时产生干扰的问题，使天线具有良好的收发效果，使电子设备实现良好的无线信息交互。

附图说明

图1是本发明内置型天线一种实施方式的一视角的示意图；

图2是图1内置型天线另一视角的示意图；

图3是本发明电子设备一种实施方式中内置型天线和电路板的示意图；

图4是本发明电子设备整机测试电压驻波比曲线图；

图5是本发明电子设备整机测试的史密斯圆图。

具体实施方式

现在详细参考附图中描述的实施例。为了全面理解本发明，在以下详细描述中提到了众多具体细节。但是本领域技术人员应该理解，本发明可以无需这些具体细节而实现。在其他实施方式中，不详细描述公知的方法、过程、组件和电路，以免不必要地使实施例模糊。

参见图1和图2所示分别为本发明内置型天线两视角下的示意图，其中图1所示视角为天线介质基板1第一表面朝上的示意图，图2所示视角为天线介质基板1第二表面朝上的示意图。该内置型天线包括介质基板1、天线单元、信号传输线3、馈电单元4、固定部5、接地线7和接地单元8，天线单元为偶及天线单元，包括第一天线振子2和第二天线振子6，第一天线振子2和信号传输线3均设置于介质基板1的第一表面，经信号传输线3与馈电单元4电连接，第二天线振子6和接地线7均设置于介质基板1的第二表面，经接地线7与接地单元8电连接，固定部5呈半圆环状，设置于介质基板1边沿处，与馈电单元4处于介质基板1的同一边沿处，便于介质基板1的固定和天线的连接。

图1中所示，第一天线振子2为EFGH段，信号传输线3为ADE段，其中A处电连接馈电单元4；图2中所示，第二天线振子6为IJKL段，接地线7为BDI段，其中B处电连接接地单元8；位于第一表面的信号传输线3与位于第二表面的接地线7形成微带线，接地单元8还包括其上从微带线D处背向延伸的部分，共同组成天线地。

介质基板1组分包括玻纤布、环氧树脂以及与该环氧树脂发生交联反应的化合物，以下通过具体实施方式说明该介质基板。

第一类实施方式如下：

在该类实施方式中，用于生产加工本发明中的介质基板(包括单层或多层层压板片、覆铜基板、PCB板、芯片载体件或类似应用件等)的一些低介电常数低损耗的浸润溶液。所述浸润溶液包括：第一组份，包含环氧树脂；第二组份，包含与所述环氧树脂发生交联反应的化合物；及一种或者多种溶剂。其中第一组份和第二组份按照一定比例配置混合。上述第一组份、第二组份及所述一种或者多种溶剂配成所述浸润溶液。所述浸润溶液经过搅拌后、将所述一玻纤布浸润所述浸润溶液中使第一组份与第二组份吸附在玻纤布中或者表面上；然后烘拷所述玻纤布使所述一种或者多种溶剂挥发，并使第一组份与第二组份相互化合交联形成半固化物或者固化物。半固化物是指将吸附第一组份与第二组份的玻纤布在烘拷温度相对较低环境中，第一组份包含环氧树脂与第二组份包含化合物部分发生化合交联反应的软性混合物。固化物是指将吸附第一组份与第二组份的玻纤布在烘拷温度相对较高环境中，第一组份包含环氧树脂与第二组份包含化合物部分发生化合交联反应的相对较硬的混合物。

在本实施方式中，所述浸润过的玻纤布通过低温烘烤形成半固化物(呈片状)，然后所述半固化物剪裁成剪裁片，根据厚度需要将所述多片剪裁片叠合并进行热压成本实施所述的多层介质基板(即多层层压板或片)。其中热压工序目的就是使得第一组份包含环氧树脂与第二组份包含化合物全部发生化合交联反应。

当然也可以理解，所述浸润过的玻纤布直接通过高温烘烤形成固化物，即本发明所述的单层介质基板(即单层层压板或片)。

在具体的实施例中，所述第二组份的化合物可选用包含由极性高分子与非极性高分子化合的共聚物，如苯乙烯马来酸酐共聚物。可以理解的是，可以与环氧树脂发生化合交联反应的共聚物均可用于本实施方式的配方成份。其中本实施方式的苯乙烯马来酸酐共聚物，其分子式如下：

在上述苯乙烯马来酸酐共聚物分子式中包含4个苯乙烯。在其他实施方式中，可以选择相应分子量，如苯乙烯马来酸酐共聚物分子式中包含6、8个苯乙烯或者任意个数。环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物。

在其他的实施例中，所述第二组份的化合物还可以选用氰酸酯预聚体或者选用苯乙烯马来酸酐共聚物与氰酸酯预聚体按照任意比例混合的混合物。

在具体的实施例中，所述环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物按照官能值的比例进行配制，然后加入一定量的溶剂配成溶液。所述环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物混合工艺采用常规设备进行加工，如普通搅拌桶以及反应釜使环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物均匀混合，从而使所述溶液中的环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物均匀混合后即是本发明所述浸润溶液。

在具体的实施例中，通过加入一定的促进剂促使上述浸润溶液200-400秒内胶化(选用胶化环境温度171℃)，其中促进上述浸润溶液胶化时间260秒左右(如258-260秒、或250-270秒等)效果较好。所述促进剂可选用包括但不限于叔胺类，咪唑类以及三氟化硼单乙胺中的任意一类或他们之间混合物。

所述一种或者多种溶剂可以选用包括但不限于丙酮、丁酮、N，N-二甲基甲酰胺、乙二醇甲醚、甲苯中任意一种或上述两种以上溶剂之间混合形成的混合溶剂。

在另一实施例中，所述浸润溶液包括：第一组份，包含环氧树脂；第二组份，包含与所述环氧树脂发生交联反应的化合物；及一种或者多种溶剂。所述第二组份的化合物选用苯乙烯马来酸酐共聚物与氰酸酯预聚体按照任意比例混合的混合物。其中所述氰酸酯预聚体浓度75%。促进剂选用二甲基咪唑；所述溶剂选用丁酮。该实施方式浸润溶液具体配方如下表：

在上述配方中同时加入了苯乙烯马来酸酐共聚物和氰酸酯预聚体，两者均与环氧树脂均能发生化合交联反应。

第二类实施方式如下：

在本发明第二类实施方式中，生产本发明中的介质基板(包括单层或多层层压板片、覆铜基板、PCB板、芯片载体件或类似应用件等)的一些低介电常数低损耗的组合物(也可称之复合物或复合材料)，所述组合物包括玻纤布、第一组份及第二组份，第一组份包含环氧树脂；第二组份包含与所述环氧树脂发生交联反应的化合物。其中所述组合物在1GHz频率下工作，具有≤4.0的标称介电常数和≤0.01的电损耗正切量。其中本实施方式中，所述组合物在1GHz频率下工作，具有≤0.005的电损耗正切量。

所述组合物制造过程还包括如下工艺：

首先，将第二组份包含与所述环氧树脂发生交联的反应的化合物与所述环氧树脂按照官能值的比例进行配制，然后加入一定量的溶剂配成溶液。在具体的实施例中，所述化合物包含极性高分子与非极性高分子化合的共聚物，其中较佳实施例的共聚物可以选用苯乙烯马来酸酐共聚物。所述环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物混合工艺采用常规设备进行加工，如普通搅拌桶以及反应釜使环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物均匀混合。其中本实施方式的苯乙烯马来酸酐共聚物，其分子式如下：

在上述苯乙烯马来酸酐共聚物分子式中包含4个苯乙烯。在其他实施方式中，可以选择相应分子量，如苯乙烯马来酸酐共聚物分子式中包含6、或8个苯乙烯。环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物。

在其他的实施例中，所述第二组份的化合物还可以选用氰酸酯预聚体或者选用苯乙烯马来酸酐共聚物与氰酸酯预聚体按照任意比例混合的混合物。

在具体的实施例中，使所述溶液中的环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物在一定条件下能进行化合交联反应，发生化合交联反应后依附于所述玻纤布，从而形成本发明的介质基板。

所述一种或者多种溶剂可以选用包括但不限于丙酮、丁酮、N，N-二甲基甲酰胺、乙二醇甲醚、甲苯中任意一种或上述之间混合溶剂。

所述溶液一具体实施例各种成分比例如下表：

上述溶液配方包括环氧树脂、苯乙烯马来酸酐共聚物、氰酸酯预聚体、促进剂二甲基咪唑及一种溶剂丁酮。在上述配方中同时加入了苯乙烯马来酸酐共聚物和氰酸酯预聚体，两者均与环氧树脂能化合交联。

然后，从上述溶液中提取所述少量测试样本，在某一特定温度环境测试所述溶液胶化时间，通过添加促进剂来调节所述溶液在该定温度环境胶化时间。可以通过加入一种或多种促进剂促使上述溶液在200-400秒时间内胶化，其中所述某一特定温度环境可是单一一温度值或者一选定的特定温度范围，在本实施方式，通过设定在171摄氏度环境进行胶化时间，使得上述溶液在胶化时间260秒左右(如258-260秒、或250-270秒等)效果较佳。所述促进剂可选用包括但不限于选用叔胺类，咪唑类以及三氟化硼单乙胺中的任意一类或他们之间混合物。

第三步，当上述测试样本在200-400秒时间范围内胶化时，将玻纤布在所述溶液中浸润后取出烘干，形成组合物。在该具体步骤中，将玻纤布浸入溶液中充分浸润保证所述环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物吸附在玻纤布中或者表面上，然后浸入溶液的玻璃布通过悬挂于鼓风干燥箱在180℃烘烤5分钟左右，目的就是将溶剂丁酮充分挥发，并且使得所述环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物化合交联反应，玻璃布与所述化合交联反应的产物制得半固化组合物。可以理解的是，延长烘烤时间和或提高烘烤温度，即可形成固化组合物。一般大量工业生产采用垂直上胶机中浸胶子系统和烘箱子系统中完成。

最后，将烘干的化组合物与导电箔进行压合。在该具体步骤中，将烘干的化组合物(半固化板或半固化片)与导电箔在真空热压机中压合。所述导电箔选用包含铜、银、金、铝或上述材料合金材料等制得的导电材料。由于铜材料的价格相对较低，因此选用铜制成的导电箔适用产业化。

同时为了适用天线系统或电子设备一些性能参数要求，将多片半固化板或半固化片进行层压形成多层层压板。应用这些层压板可以有效减少天线复合损耗，进而保证天线辐射增益值。

利用上述组合物、单层片半固化板或半固化片、多层层压板加工成天线基板、PCB板、覆铜基板、芯片载体件或类似应用件，通过引入极性与非极性高分子共聚物的形式来降低上述制件(天线基板、PCB板、覆铜基板、芯片载体件或类似应用件、单层或多层压压板片)的介电常数以及介电损耗，从而满足其在电子设备中应用的需求。

如图3所示为电子设备中电路板和天线部分的示意图，该电子设备包括的外壳部分均为示出，天线采用图1和图2所示的实施方式，只示出了介质基板1第一表面的结构，包括了第一天线振子2，第二天线振子则没有示出，该电子设备的电路板包括主电路板202和第二电路板201，介质基板1与第二电路板201相接，天线的馈电单元4和接地单元8焊接在第二电路板201上，将天线与第二电路板201上的电路电连接，固定部5的空心半圆环内充满焊锡并延至介质基板1与第二电路板201的上下部分表面，防止馈电单元4和接地单元8焊接处过分受力，提高电连接的稳定性。

电子设备的电路板上可以设置wifi通信模块或者蓝牙通信模块等，满足电子设备相应的通信要求，本发明中电子设备包括但是不限于PDA、手机、笔记本、电视等。

参见图4和图5所示为图3所示电子设备整机测试的电压驻波比图和史密斯圆图，该电子设备在2400MHz、2440MHz和2480MHz的电压驻波比分别为2.8、1.37和2.52，体现了电子设备在2.4GHz波段下具有良好的匹配效果，能够满足电子设备在2.4GHz波段下的通信要求。

上面结合附图对本发明的较佳实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下做出的，均在本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种内置型天线，其特征在于，所述天线包括：一介质基板，包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；一天线单元，包括对应设置于所述第一表面和所述第二表面的第一天线振子和第二天线振子；一接地单元；一馈电单元；所述第一天线振子通过信号传输线与所述馈电单元电连接，所述第二天线振子通过接地线与所述接地单元电连接，所述信号传输线与所述接地线形成微带线。

2.根据权利要求1所述的内置型天线，其特征在于，所述第一天线振子为金属带向所述信号传输线、所述微带线两次垂直弯折而成。

3.根据权利要求1或2所述的内置型天线，其特征在于，所述天线单元为偶极天线单元。

4.根据权利要求3所述的内置型天线，其特征在于，所述天线单元呈近似开口矩形状。

5.根据权利要求1所述的内置型天线，其特征在于，所述接地线包括从所述微带线处背离所述接地单元的延伸部分。

6.根据权利要求1所述的内置型天线，其特征在于，所述介质基板组分包括玻纤布、环氧树脂以及包含与所述环氧树脂发生交联反应的化合物。

7.根据权利要求1所述的内置型天线，其特征在于，还包括设置于所述介质基板边沿处的固定部。

8.根据权利要求7所述的内置型天线，其特征在于，所述固定部呈半圆环状，与所述馈电单元相间隔的设置在所述介质基板的一边沿处。

9.一种电子设备，包括电路板，其特征在于，还包括与所述电路板电连接的权利要求1-8所述的内置型天线。

10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述介质基板为所述电路板的一部分，所述接地单元和所述馈电单元通过焊接方式与所述电路板的电路电连接。

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