CN103682602B - 一种双频天线及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双频天线，该双频天线包括：一介质基板、对称地设置于所述介质基板表面的第一天线振子和第二天线振子、一馈电点和一接地点；第一天线振子包括一金属片、金属片两侧同向延伸出的第一和第二导体条、均与第一和第二导体条相交且开口相背的第三和第四导体条，以及位于第一和第二导体条之间且连接第三和第四导体条的第五导体条；第一天线振子和第二天线振子的相对的端部互为馈电点和接地点；本发明还提供了一种应用该双频天线的电子设备。本发明的双频天线通过简单的结构设计实现天线具有两个工作频段，结合使用的低损耗介质基板，能够进一步降低双频天线的损耗，提高其增益，使应用该天线的电子设备实现良好的无线信息交互。

Description

一种双频天线及电子设备

技术领域

本发明属于通信设备领域，具体涉及一种可用于Wi-Fi或蓝牙等通讯的双频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 802.11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、天线系统及其应用。

进一步地，双频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，本发明通过对天线结构进行设计，可以使天线在电子设备中内置或者外置，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：

一种双频天线，所述天线包括：一介质基板、对称地设置于所述介质基板表面的第一天线振子和第二天线振子、一馈电点和一接地点；所述第一天线振子包括一金属片、所述金属片两侧同向延伸出的第一和第二导体条、均与所述第一和第二导体条相交且开口相背的第三和第四导体条，以及位于所述第一和第二导体条之间且连接所述第三和第四导体条的第五导体条；所述第一天线振子和所述第二天线振子的相对的端部互为馈电点和接地点。

进一步地，所述第一和第二导体条为相互平行且相同的金属带。

进一步地，所述第五导体条与所述第一、第二导体条平行。

进一步地，所述第五导体条位于所述第一和第二导体条的中间。

进一步地，所述第三和第四导体条为横截面为矩形的导体条。

进一步地，所述第三导体条与所述第四导体条对称分布。

进一步地，所述第三和第四导体条各自关于所述第一和第二导体条之间的所述金属片的中心线对称。

进一步地，所述第三和第四导体条分别相交于所述第一导体条的两远端，且所述第三和第四导体条均不与所述所述第一导体条的端部相交。

进一步地，所述第一和第二导体条、所述第三和第四导体条以及第五导体条的横截面均为相同的矩形。

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，还包括与所述电路板电连接的上述的双频天线。

本发明的双频天线通过简单的结构设计实现天线具有两个工作频段，实现天线对两个频段电磁信号的无线收发，结合使用的低损耗介质基板，能够进一步降低双频天线的损耗，提高其增益，使天线具有良好的无线信号收发效果，应用该天线的电子设备实现良好的无线信息交互。

附图说明

图1是本发明双频天线一种实施方式的结构示意图；

图2是图1双频天线一种尺寸标注图；

图3是图2双频天线的S11仿真曲线图；

图4是图2双频天线的电压驻波比曲线图；

图5是图2双频天线的史密斯圆图。

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所示为本发明双频天线一种实施方式的结构示意图，图中斜线部分表示金属层，该双频天线包括介质基板1、第一天线振子2、第二天线振子3、馈电点4和接地点5，第一天线振子2和第二天线振子3设置在介质基板1的一表面上，第一天线振子2和第二天线振子3关于介质基板1横向中心线对称，因此第一天线振子2和第二天线振子3形状、大小相等，因此只对第一天线振子2的结构做进一步描述。第一天线振子2包括金属片21、第一导体条22、第二导体条23、第三导体条24、第四导体条25、第五导体条26，金属片21呈矩形状，第一导体条22、第二导体条23、第三导体条24、第四导体条25和第五导体条26的横截面为相同的矩形，也即上述导体条的宽度和厚度均相等。第一导体条22和第二导体条23从金属片21的两侧同向并且平行的延伸出来的金属带，且其长度相等。第三导体条24和第四导体条25与第一导体条22和第二导体条23相交，分别位于第一导体条22和第二导体条23的远端，并且与第一导体条22和第二导体条23的端部均不相交；第三导体条24和第四导体条25对称的分布，且两导体条各自关于金属片21纵向的中心线对称；第三导体条24和第四导体条25均具有一个开口，且该两开口相背。第五导体条26位于第一导体条22和第二导体条23的中间，与第一导体条22和第二导体条23平行，该第五导体条26两端分别与第三导体条24和第四导体条25相连接。馈电点4和接地点5分别设置在第一天线振子2和第二天线振子3的相对的端部，用于信号的输入输出。

第一天线振子和第二天线振子的材料为金属或者导电油墨，金属材料可以采用金、银、铜、铝或者铁等，出于成本和效果等综合考虑，可以选用铜作为第一天线振子和第二天线振子的材料。

在其他实施方式中，第三和第四导体条可以是不对称的，各自的拐角也可以是圆弧角，或者是直角基础上切除一个三角形等。

由于第一天线振子和第二天线振子的对称分布，馈电点和接地点可以互换的连接相应接触点，而不会影响到天线的整体性能。

其中，kdgh和k’d’g’h’分别为第一导体条22和第二导体条23，fee’f’和jii’j’分别为第三导体条24和第四导体条25，bc为第五导体条，在本实施方式中a处为馈电点4，akdgh、akdgij、akdbcgh、akdbcgij及其在第一天线振子的对称部分均为低频部分，akdef和ak’d’e’f’均为高频部分，调节bc长度可以使低频部分的频率偏移，调节fee’f’的长度可以使高频部分的频率偏移，调节ab之间的空白区域对高频和低频均有影响。

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。

再如图2所示，第一天线振子2中fj间直线长21.5mm，ij长度6.3mm，kh长度15.5mm，ff’间直线长度7.5mm，各导体条的宽度均为0.5mm，如图3、图4和图5所示为图2所示双频天线的S11仿真曲线图、电压驻波比图和史密斯圆图，其中S11仿真曲线图上选取特定频点标注如下表：

频点/GHz	损耗/dB
		2.4	-18.435
2.44	-18.529
		2.48	-16.237
5.7	-23.783
		5.8	-21.695
5.9	-12.519

电压驻波比曲线图上选取特定频点标注如下表：

频点/GHz	VSWR
		2.4	1.2721
2.44	1.2687
		2.48	1.3647
5.7	1.1389
		5.8	1.1793
5.9	1.6203

结合上述表格及图4所示的史密斯圆图，该电子设备在2.4-2.48GHz和5.7-5.9GHz两电磁波段下的回波损耗较小，电压驻波比多在1.2-1.6之间，体现了天线在上述电磁波段下具有较小的回波损耗和良好的匹配效果。

本发明的双频天线可以直接与电子设备的电路板电连接，在电路板上可以设置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。

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 (5)

1.一种双频天线，其特征在于，所述天线包括：一介质基板、对称地设置于所述介质基板表面的第一天线振子和第二天线振子、一馈电点和一接地点；所述第一天线振子包括一金属片、所述金属片两侧同向延伸出的第一和第二导体条、均与所述第一和第二导体条相交且开口相背的第三和第四导体条，以及位于所述第一和第二导体条之间且连接所述第三和第四导体条的第五导体条；所述第一天线振子和所述第二天线振子的相对的端部互为馈电点和接地点；

所述第一和第二导体条为相互平行且相同的金属带；所述第五导体条位于所述第一和第二导体条的中间且与所述第一、第二导体条平行；

所述第三和第四导体条各自关于所述第一和第二导体条之间的所述金属片的中心线对称；所述第三和第四导体条分别相交于所述第一导体条的两远端，且所述第三和第四导体条均不与所述所述第一导体条的端部相交。

2.根据权利要求1所述的双频天线，其特征在于，所述第三和第四导体条为横截面为矩形的导体条。

3.根据权利要求1所述的双频天线，其特征在于，所述第一和第二导体条、所述第三和第四导体条以及第五导体条的横截面均为相同的矩形。

4.根据权利要求1所述的双频天线，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。

5.一种电子设备，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1-4任一项所述的双频天线。