CN102820521A - 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、附着在介质基板一表面的辐射单元、与辐射单元相对的接地单元、馈电点和接地点；辐射单元为弯折迂回的金属带，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通过简单的结构设计即满足了天线的性能要求，能够灵活的应用于电子设备中，结合使用的低损耗的天线介质基材，使得天线内置于电子设备中时的效果与现有的外置天线效果基本相同，能够满足现有电子设备收发无线信号的要求，同时成本较低，适于大规模生产。

Description

一种内置型天线及电子设备

技术领域

本发明属于移动通讯领域，具体涉及一种内置型天线及应用该天线的电子设备。

背景技术

随着无线通讯技术的发展，无线通讯设备有了越来越高的要求，为了满足通讯的要求，现有的各种通讯设备基本上采用外置天线，极大限制产品的工业设计和机构设计发挥的余力，而且外置天线还需要设计适应的阻抗匹配连接器及机构模组，这些连接器及机构模组几乎占了整个天线百分之九十以上的成本。

天线作为最终射频信号的辐射单元和接收器件，其工作特性将直接影响整个电子系统的工作性能。天线的安装不仅需要考虑天线本身的形状，还需要更多的考虑天线所在的装置在工作时产生的电磁辐射，特别是中央处理器的高频工作产生了电磁辐射，这会对天线接收和发送信号造成不良的影响，甚至会因此造成天线无法正常工作，因此，在电子系统中天线的放置是需要花费很多时间考虑和验证。

目前，移动手机电视的需求和应用日益增多，中国移动多媒体广播(CMMB)自开播以来，各种产品与服务不断推出。这些便捷式电视接收装置中，其接收天线通常是可伸缩式拉杆天线(CMMB频率范围474MHz-794MHz)。接收天线通常是可伸缩式拉杆天线以及可调内置天线。可伸缩式拉杆天线通常是四分之一波长约为120～160mm。但外置天线影响美观，也容易损坏。最重要的问题为当拉杆天线未拉出时，此时之手机将无法接收来自CMMB信道广播出来之数字数据内容，造成大量的用户未能接收到信息内容而错失实时信息广播接收功能。这样设置会占用较大的空间，也会影响到电子设备的美观度。

目前业界CMMB内置天线主要有：电路板型天线，一般用柔性电路板FPC工艺制造，粘贴在塑胶支架上构成天线，也有用平面型硬质电路板来设计的；陶瓷型LTCC工艺陶瓷制造；LDS技术用激光塑料在上面形成3D结构天线；磁性电介质制造用特殊磁性材料作为支架，在上面绕线构成天线组件，再合成宽频段天线；但是存在以下问题：PCB设计的天线带宽有限，带内阻抗变化大，性能一般；陶瓷天线外观漂亮，带宽宽、驻波低、增益平坦；LDS技术制造天线，有可能在手机后盖上大面积制造，但是成本高。因此，需要设计一种天线，适于大量制造，置在电子设备内也能够满足其通讯的要求。

发明内容

为了解决现有天线中存在的问题，本发明提供了一种内置型天线，该天线通过简单的结构设计即满足了天线的性能要求，同时实现天线的内置，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，包括：一介质基板、附着在所述介质基板一表面的辐射单元和与所述辐射单元相对的接地单元；所述辐射单元为弯折迂回的金属带。

进一步地，还包括馈电点，所述馈电点设置于所述金属带的起始端。

进一步地，还包括接地点，所述接地点设置于所述接地单元上，与所述馈电点相对。

进一步地，所述金属带的宽度一致。

进一步地，所述金属带的宽度为所述金属带相邻间距的2-5倍。

进一步地，所述接地单元呈矩形状。

进一步地，所述辐射单元的谐振频段为470-860MHz。

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。

一种电子设备，包括电路板，还包括前述的内置型天线。

进一步地，所述电子设备为CMMB终端、DTMB终端、DVB终端、ATSC终端、ISDB终端或通信装置。

本发明的内置型天线通过简单的结构设计即满足了天线的性能要求，能够灵活的应用于电子设备中，结合使用的低损耗的天线介质基材，使得天线内置于电子设备中时的效果与现有的外置天线效果基本相同，能够满足现有电子设备收发无线信号的要求，同时成本较低，适于大规模生产。

附图说明

图1是本发明内置型天线的结构示意图；

图2是图1所示天线的尺寸图；

图3是图2所示天线的辐射方向图；

图4是本发明电子设备的结构示意图。

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所示为内置型天线32的结构示意图，该天线32包括介质基板321和附着在介质基板321上的辐射单元322、接地单元323、馈电点324以及接地点325，其中，辐射单元322为弯折迂回的金属带，在本实施例中，该金属带经过16次弯折，在弯折迂回中，金属带的宽度和间距分别保持不变，接地单元323为矩形状金属片，与辐射单元322相对的设置，馈电点324设置在形成辐射单元322的金属带的起始端，接地点325设置在接地单元323上，与馈电点324的位置相对。

辐射单元和接地单元都为金属材料制成，可以选用金、银、铜、铝等，出于经济和效果考虑，可以优先选用铜作为原材料制备，辐射单元和接地单元即为附着在介质基板上的具有一定形状的铜箔。

金属带的宽度和金属带相邻的间距分别相等，相邻的间距即为金属带一次弯折迂回中的这部分形成的间距，金属带的宽度约为该间距的2-5倍，优选为3倍、4倍。

介质基板321可以是普通的PCB板、FR4板材等，也可以是下述的介质基板，具体地该介质基板组分包括玻纤布、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。其中所述半固化或固化物在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。

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介质基板，通过引入极性与非极性高分子共聚物的形式来降低天线介质基板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2所示为图1中天线的尺寸标注图，辐射单元弯折迂回的长度52mm，金属带宽度1.5mm，弯折迂回处宽度3.5mm，接地板长度35mm，宽度3mm，该天线谐振电磁波的频段为470-860MHz。

如图3所示为图2所示天线的辐射方向图，体现了该天线在0.66GHz下天线增益的变化情况，能够满足天线的性能要求。

参见图4所示为本发明电子设备一种手机的分解结构示意图，该电子设备10包括电路板(图中未示出)、壳体(图中未标出)、摄像头8和显示屏9，壳体包括面框1、边框2和背盖3，在本实施例中，天线设置于背盖3中，该背盖3包括容置槽31、天线32和压盖33，容置槽31设置在背盖3的内侧面，在容置槽31的外边沿处设置了环状的缺口311，天线32可以放置在容置槽31中，压盖33置于环状缺口311上，将天线32固定在容置槽31内，压盖33与容置槽31通过超声波焊接技术将其固定在一起，压盖33的外表面与背盖3的内侧面平齐。

天线32上包括介质基板321和附着在介质基板321表面的辐射单元322、接地单元323、馈电点324和接地点325，馈电点324和接地点325在设置时距离较近，在压盖33上设置了线孔331，该线孔331的位置对应馈电点324和接地点325，在电路板上设置了传输信号的触点(图中未示出)，该触点穿过线孔331与馈电点324和接地点325电连接，因要与馈电点324和接地点325电连接，触点由两个子触点组成，对应与馈电点324和接地点325电连接。

天线与电路板关于信号传输的方式有多种，在其他的实施方式中，天线的馈电点和接地点均凸出线孔形成两触点，与电路板上对应的信号触片电连接，以进行信号的传输；也可以使用信号传输线连接天线和电路板，信号传输线可以穿过压盖上的预设孔或者压盖与背盖接合处。

关于触点、触片的电连接方式，为了接触的良好性和稳定性，触点或者触片可以采用带有弹性的，这种方式在电池的供电中已被采用，不做熬述。

本发明中电子设备包括但是不限于手机、便携式电脑、平板电脑、PDA、电纸书和电子相框，从通信协议讲包括CMMB(China Mobile MultimediaBroadcasting)终端、DTMB(Digital Television Terrestrial Multimedia Broadcasting)终端、DVB(Digital Video Broadcasting)终端、ATSC(Advanced TelevisionSystems Committee)终端和ISDB(Integrated Service Digital Broadcasting)终端，其中，终端是一种电子设备，能够根据一种标准进行多媒体广播。

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，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，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种内置型天线，其特征在于，包括：一介质基板、附着在所述介质基板一表面的辐射单元、与所述辐射单元相对的接地单元、馈电点和接地点；所述辐射单元为弯折迂回的金属带。

2.根据权利要求1所述的内置型天线，其特征在于，所述馈电点设置于所述金属带的起始端。

3.根据权利要求2所述的内置型天线，其特征在于，所述接地点设置于所述接地单元上，与所述馈电点相对。

4.根据权利要求1所述的内置型天线，其特征在于，所述金属带的宽度一致。

5.根据权利要求4所述的内置型天线，其特征在于，所述金属带的宽度为所述金属带相邻间距的2-5倍。

6.根据权利要求1所述的内置型天线，其特征在于，所述接地单元呈矩形状。

7.根据权利要求1所述的内置型天线，其特征在于，所述辐射单元的谐振频段为470-860MHz。

8.根据权利要求1-7任一项所述的内置型天线，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。

9.一种电子设备，包括电路板，其特征在于，还包括权利要求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，所述电子设备为CMMB终端、DTMB终端、DVB终端、ATSC终端、ISDB终端或通信装置。

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