CN103296394B - 天线装置 - Google Patents

Abstract

一种天线装置包括：一介质基板；设置所述介质基板上的电容加载单元、辐射单元、匹配单元、电容、馈电输入端口及接地单元；所述匹配单元包括相对设置的一第一匹配部和一第二匹配部，所述第一匹配部和第二匹配部之间设置有所述电容。通过使用上述内置型的天线装置，在一低损耗的介质基板上蚀刻形成电容加载单元、辐射单元、匹配单元、馈电输入端口及接地单元；其中电容加载单元可以使得天线装置的高度降低，进一步减少天线装置的尺寸；同时，增加匹配单元将天线装置的阻抗匹配接近理想值，上述各个元件整合一体使得本发明天线装置的增益接近现有标准偶极子天线，使得内置的天线装置性能最优化。

Description

天线装置

技术领域

本发明涉及无线通讯领域，更具体地说，涉及一种内置型的天线装置。

背景技术

随着无线通信技术的日益发展，使无线通讯电子设备同时进行多个不同频段通讯需求日益增强。现有无线通讯电子设备一般采用多根射频天线。然而这些天线的尺寸、带宽、增益等重要指标却受到了基本物理原理的限制(固定尺寸下的增益极限、带宽极限等)。这些指标极限的基本原理使得天线的小型化技术难度远远超过了其它器件，而由于射频器件的电磁场分析的复杂性，逼近这些极限值都成为了巨大的技术挑战。

在一些更为复杂的电子系统中，天线需要多模工作，就需要在馈入天线前额外的阻抗匹配网络设计。但阻抗匹配网络额外的增加了电子系统的馈线设计、增大了射频系统的面积同时匹配网络还引入了不少的能量损耗，很难满足低功耗的系统设计要求。在系统无线系统设计时，往往给天线设置的空间相对来说非常有限，随着现代设备的通讯信息流量的增加，单天线的无法满足现有设备的要求，因此利用多天线可以解决这个瓶颈，但是多天线的设置于一体，容易使得天线相互干扰，隔离度很低。

由于现在产品工业设计设计，外置天线影响产品外观，所以天线内置化的愿望强烈。但是，天线的内置化设计要求在小空间、近金属表面等恶劣背景下应用面临很多的困难，对内置天线性能产生很大的负面影响，当如何提高天线内置化带来天线性能降低是无线通讯系统设计时亟待面临的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，当天线内置化后，避免环境因素的干扰，提高以天线的综合性能以满足无线电子设备要求。因此，本发明提供一种的天线装置。

一种天线装置包括：一介质基板；

设置所述介质基板上的电容加载单元、辐射单元、匹配单元、电容、馈电输入端口及接地单元；

所述匹配单元包括相对设置的一第一匹配部和一第二匹配部，所述第一匹配部和第二匹配部之间设置有所述电容。

进一步地，所述电容加载单元、辐射单元、第一匹配部及馈电输入端口刻蚀成一体；第二匹配部和接地单元蚀刻成一体。

进一步地，所述接地单元还包括一巴伦结构。

进一步地，所述天线装置还包括一同轴电缆，所述同轴电缆的外导体点连接所述接地单元，内导体电连接于馈电输入端口。

进一步地，所述介质基板采用在1GHz工作频率下，具有标称的≤0.008的电损耗正切量。

进一步地，所述天线装置还包括一电感，辐射单元延伸出一连接端；所述接地单元上还凸设两个第一连接部和第二连接部，所述连接端通过一电感与第二连接部电连接。

进一步地，所述本天线装置还包括一同轴信号线，主导体电连接所述馈电端；外导体电连接所述第一连接部。

进一步地，所述介质基板采用在1GHz工作频率下，具有标称的≤0.008的电损耗正切量。

进一步地，所述匹配单元、辐射单元、馈电输入端、设电容加载单元及接地单元基于单面覆铜介质基板蚀刻制得。

进一步地，所述电容加载单元和第一匹配部蚀刻形成一体，第二匹配部、辐射单元及馈电输入端口蚀刻连为一体；接地单元以及其上凸设的第一连接部和第二连接部蚀刻连为一体。

相对现有技术，通过使用上述内置型的天线装置，在一低损耗的介质基板上蚀刻形成电容加载单元、辐射单元、匹配单元、馈电输入端口及接地单元；其中电容加载单元可以使得天线装置的高度降低，进一步减少天线装置的尺寸；同时，增加匹配单元将天线装置的阻抗匹配接近理想值，上述各个元件整合一体使得本发明天线装置的增益接近现有标准偶极子天线，使得内置的天线装置性能最优化。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明天线装置内置于电子设备壳体中的示意图；

图2为图1所示天线装置的一实施方式平面示意图；

图3为图2所示天线装置焊接有同轴电缆的实物侧面俯视图；

图4为图3所示天线装置的一方向图；

图5为图3所示天线装置的另一方向图；

图6为图2所示天线装置的驻波比图；

图7为图2所示天线装置的史密斯圆图；

图8为图1所示天线装置的另一实施方式平面示意图；

图9为图8所示天线装置上设置电容和电感元件的平面示意图

图10为图9所示天线装置的立体示意图。

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。

请一并参阅图1和图2，为本发明天线装置内置于电子设备壳体内的示意图。天线装置垂直设置于电子设备的主板11上，包括一介质基板12、设置介质基板12上的电容加载单元13、辐射单元14、匹配单元16、一电容3、馈电输入端口15及接地单元10。所述匹配单元16包括第一匹配部4和第二匹配部5，所述第一匹配部4和第二匹配部5相对设置。所述电容加载单元13、辐射单元14、馈电输入端口15及第一匹配部4蚀刻成一体；第二匹配部5和接地单元10蚀刻成一体；两个独立体通过所述电容3电连接，即第一匹配部4和第二匹配部5之间设置有所述电容3。

所述电容加载单元13、辐射单元14、匹配单元16、馈电输入端口15及接地单元10由单面覆铜介质基板蚀刻成大致形状为“工”字状；其中所述电容加载单元13、辐射单元14、馈电输入端口15及第一匹配部4蚀刻形成一体，第二匹配部5和接地单元10蚀刻连为一体。所述接地单元10还包括一巴伦结构17。在本实施方式中，所述巴伦结构17在所述接地单元10一端蚀刻形成。

请参阅图3，所示天线装置焊接有同轴电缆的实物侧面俯视图。天线装置包括一同轴电缆19，所述同轴电缆19的外导体点连接所述接地单元10，其内导体电连接于馈电输入端口15。

本发明的天线装置内置后，为了避免其辐射损耗降低，所述介质基板12采用在1GHz工作频率下，具有标称的≤0.008的电损耗正切量。所述介质基板12成份包括玻纤布、环氧树脂及与所述环氧树脂发生交联反应的化合物；其中环氧树脂及与所述化合物按照一定比例配置混合。

其中将环氧树脂及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浸润溶液经过搅拌后、将玻纤布浸润所述浸润溶液中使环氧树脂及与所述环氧树脂发生交联反应的化合物吸附在玻纤布中或者表面上；然后烘拷所述玻纤布使一种或者多种溶剂挥发，并使环氧树脂及与所述环氧树脂发生交联反应的化合物形成半固化物或者固化物。然后将上述固化片压合成本发明采用的介质基板12。

通过测试，请参阅图4和图5，为天线装置分别在H面和E面的方向图。通过上述方向图可以看出，其中图4所示的天线装置在水平面(H面)的不圆度小于1.5dB，表明本发明内置型的天线装置较理想的全向性。图5所示的天线装置在纵向面(E面)的波束宽度达110度，其天线装置内置的位置有较大的自由度，便于放置于各种无线电子设备中。

进一步通过对天线装置进行测试，请参阅图6和图7，本发明天线装置的驻波比图及史密斯圆图。其中图6所示的天线装置驻波比谐振点附近VSWR＝1.78，图7所示的天线装置的谐振点归一化阻抗为1.78+j0.05欧。

为了进一步缩小天线的尺寸，以便于天线内置化需求，基于本发明天线设计的思想的另一个天线实施例子：

请参考图8和图9，分别是天线装置的另一实施方式平面示意图及天线装置上设置电容和电感元件的平面示意图。天线装置垂直设置于电子设备的主板11一侧(如图10所示)，包括一介质基板22、设置介质基板22上的电容加载单元23、匹配单元4、辐射单元3、电容34、电感36、馈电输入端25及接地单元27。所述匹配单元4包括第一匹配部24和第二匹配部42；所述第一匹配部24通过所述电容34与第二匹配部42电连接。所述辐射单元3延伸出一连接端26；所述接地单元27上还凸设两个第一连接部52和第二连接部62。所述连接端26通过一电感36与第二连接部62电连接。在本天线装置还包括一同轴信号线的主导体电连接所述馈电端25，其附导体电连接所述第一连接部52。

在本实施方式中，所述匹配单元4、辐射单元3、电容34、电感36、馈电输入端25设置在电容加载单元23于接地单元27之间。所述匹配单元4、辐射单元3、馈电输入端25、电容加载单元23及接地单元27基于单面覆铜介质基板蚀刻成大致形状为“工”字状；其中所述电容加载单元13和第一匹配部4蚀刻形成一体，第二匹配部5、辐射单元3及馈电输入端口25蚀刻连为一体；接地单元27以及其上凸设的第一连接部52和第二连接部62蚀刻连为一体。

通过使用上述内置型的天线装置，在一低损耗的介质基板上蚀刻形成电容加载单元、辐射单元、匹配单元、馈电输入端口及接地单元；其中电容加载单元可以使得天线装置的高度降低，进一步减少天线装置的尺寸；同时，增加匹配单元将天线装置的阻抗匹配接近理想值，上述各个元件整合一体使得本发明天线装置的增益接近现有标准偶极子天线，使得内置的天线装置性能极大优化。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，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 (9)

1.一种天线装置，其特征在于，包括：

一介质基板；

设置在所述介质基板上的电容加载单元、辐射单元、匹配单元、电容、馈电输入端口及接地单元；

其中，所述匹配单元包括相对设置的一第一匹配部和一第二匹配部，所述第一匹配部和第二匹配部之间设置有所述电容，

所述电容加载单元与所述辐射单元和所述匹配单元相连接，并且

所述电容加载单元、辐射单元、匹配单元、馈电输入端口及接地单元在所述介质基板上形成工字形图案，电容加载单元和接地单元分别形成所述工字形图案的两个横向部分，所述辐射单元、匹配单元和馈电输入端口形成所述工字形图案的纵向延伸部分，

所述天线装置还包括一电感，辐射单元延伸出一连接端；所述接地单元上还凸设两个第一连接部和第二连接部，所述连接端通过一电感与第二连接部电连接。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述电容加载单元、辐射单元、第一匹配部及馈电输入端口刻蚀成一体；第二匹配部和接地单元蚀刻成一体。

3.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述接地单元还包括一巴伦结构。

4.根据权利要求3所述的天线装置，其特征在于，所述天线装置还包括一同轴电缆，所述同轴电缆的外导体点连接所述接地单元，内导体电连接于馈电输入端口。

5.根据权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，所述介质基板采用在1GHz工作频率下，具有标称的≤0.008的电损耗正切量。

6.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述天线装置还包括一同轴信号线，主导体电连接所述馈电端；外导体电连接所述第一连接部。

7.根据权利要求1或6所述的天线装置，其特征在于，所述介质基板采用在1GHz工作频率下，具有标称的≤0.008的电损耗正切量。

8.根据权利要求6所述的天线装置，其特征在于，所述匹配单元、辐射单元、馈电输入端、设电容加载单元及接地单元基于单面覆铜介质基板蚀刻制得。

9.根据权利要求8所述的天线装置，其特征在于，所述电容加载单元和第一匹配部蚀刻形成一体，第二匹配部、辐射单元及馈电输入端口蚀刻连为一体；接地单元以及其上凸设的第一连接部和第二连接部蚀刻连为一体。