CN104009287B - 一种天线及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天线及电子设备，该天线包括：载体；导体薄膜，贴附在载体之上；天线主体，设置于所述导体薄膜的第一部分之上；馈电传输线，设置于导电薄膜的与第一部分不同的第二部分之上，其中，馈电传输线包括第一网状导电层、第二网状导电层和传输线，传输线位于第一网状导电层与第二网状导电层之间，传输线与天线主体连接。通过该天线，能够增大天线的有效辐射面积，提高天线效率。

Description

一种天线及电子设备

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种天线及电子设备。

背景技术

天线是一种以电磁波形式把前端射频信号功率向某特定的方向接收或者辐射出去的装置，是电路与空间的界面器件，用来实现导行波与自由空间波能量的转化。

随着科技的发展和用户需求的提高，透明化天线开始进入到人们的生活中，例如具有良好驾驶视野的透光率的车辆用透明天线。

现有技术中具有基于导电薄膜例如ITO(锡掺杂三氧化铟)的透明天线或基于网状导电层例如网状铜丝的透明天线。

本申请发明人在实现本申请实施例技术方案的过程中，至少发现有技术中存在如下技术问题：

在基于ITO的透明电线中，由于ITO导电性能较差，并且ITO目前可实现的厚度远低于天线在工作频段上所要求的趋肤深度，其中，趋肤深度为趋肤效应中导线表面一层的厚度，趋肤效应使导体的有效电阻增加，频率越高，趋肤效应越显著。当频率很好的电流通过导线时，可以认为电流只在导线表面上很薄的一层中流过，这等效于导线的截面减小，等效电阻增大，所以使得天线效率低。

在基于网状铜丝的透明天线中，由于此类天线为了实现较高的透光率，网眼的尺寸较大，导电性能较差，导致天线的有效辐射面积减小，所以使得天线效率低。

综上，现有技术中的基于导电薄膜和网状导电层的透明天线中均存在天线效率低的技术问题。

发明内容

本申请实施例提供一种天线及电子设备，解决了现有技术中存在的天线效率低的技术问题。

本申请实施例一方面提供了一种天线，所述天线包括：载体；导电薄膜，贴附在所述载体之上；天线主体，设置于所述导电薄膜的第一部分之上；馈电传输线，设置于所述导电薄膜的与所述第一部分不同的第二部分之上，其中，所述馈电传输线包括第一网状导电层、第二网状导电层和传输线，所述传输线位于所述第一网状导电层与所述第二网状导电层之间，所述传输线与所述天线主体连接。

可选的，所述载体由具有绝缘性的透明材料制成。

可选的，所述导电薄膜具体为透明的金属导电薄膜、透明的氧化物导电薄膜、透明的高分子导电薄膜或透明的复合导电薄膜。

可选的，所述第一网状导电层和所述第二网状导电层的网眼尺寸在1-5mm的范围内。

可选的，所述第一网状导电层和所述第二网状导电层的网眼形状具体为N边形或圆形，其中所述N为大于等于3的整数。

可选的，所述传输线具体为共面波导传输线。

另一方面，本申请一实施例提供一种电子设备，所述电子设备包括：机壳；第一通信模块，设置在所述机壳内；如前述的任一方案中的天线，设置在所述机壳内或所述机壳上；其中，通过所述第一通信模块，所述天线，第二电子设备中的与所述天线匹配的第二天线及与所述第一通信模块匹配的第二通信模块，所述电子设备能够与第二电子设备进行通信。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于天线包括：载体；导电薄膜，贴附在所述载体之上；天线主体，设置于所述导电薄膜的第一部分之上；馈电传输线，设置于所述导电薄膜的与所述第一部分不同的第二部分之上，其中，所述馈电传输线包括第一网状导电层、第二网状导电层和传输线，所述传输线位于所述第一网状导电层与所述第二网状导电层之间，所述传输线与所述天线主体连接。本申请采用导电薄膜与网状导电层结合的方式，由于网状导电层位于导电薄膜之上，所以与现有技术中只基于导电薄膜的天线相比，本申请中天线的导电薄膜的等效电阻减小，进一步，与现有技术中只基于网状导电层的天线相比，本申请中天线的网状导电层的导电性能提高，本申请解决了现有技术中存在的天线效率低的技术问题，能够增大天线的有效辐射面积，提高天线效率。

进一步，由于天线包括载体，能够将天线主体隐藏于无形状态，有效避免因天线外露易受外力折损，增加额外组装程序及成本的缺点。

再进一步，由于第一网状导电层和第二网状导电层位于传输线两侧，既能保证传输线上的信号无衰减又能够屏蔽射频信号的干扰。

更进一步，由于载体、导电薄膜、天线主体和传输线由透明材质制成，第一网状导电层、第二网状导电层在1-5mm的范围，不能被人眼识别，能够提供一种透明天线，使用该天线能够在不影响美观的情况下，天线不仅可以设置在设置部位受限制的小型无线设备上，而且通过天线设置在设备的表面或显示器的窗口上，能够使电子设备内部的电子器件远离天线，减小电子器件对天线的影响，使天线的设计更加容易。

附图说明

图1为本申请一实施例中天线的结构图；

图2为本申请一实施例中天线效率对比图；

图3a为本申请一实施例中电子设备的第一架构图；

图3b为本申请一实施例中电子设备的第二架构图。

具体实施方式

本申请实施例提供一种天线及电子设备，解决了现有技术中存在的天线效率低的技术问题。

本申请一实施例的技术方案为解决上述的问题，总体思路如下：

本申请提供一种天线，该天线包括：载体；导体薄膜，贴附在所述载体之上；天线主体，设置于所述导体薄膜的第一部分之上；馈电传输线，设置于所述导体薄膜的与所述第一部分不同的第二部分之上，其中，所述馈电传输线包括第一网状导电层、第二网状导电层和传输线，所述传输线位于所述第一网状导电层与所述第二网状导电层之间，所述传输线与所述天线主体连接。本申请采用导电薄膜与网状导电层结合的方式，由于网状导电层位于导电薄膜之上，所以与现有技术中只基于导电薄膜的天线相比，本申请中天线的导电薄膜的等效电阻减小，进一步，与现有技术中只基于网状导电层的天线相比，本申请中天线的网状导电层的导电性能提高，本申请解决了现有技术中存在的天线效率低的技术问题，能够增大天线的有效辐射面积，提高天线效率。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对本申请实施例中的天线进行详细的说明。

本申请实施例中天线的各个元件的尺寸、形状等物理性质根据不同实际应用情况而不同，本申请不作限制。

下面请参考图1，为本发明实施例中天线的结构图。

本申请实施例中的天线包括：载体10，导体薄膜11，贴附在载体10之上；天线主体12，设置于导电薄膜11的第一部分之上；馈电传输线，设置于导体薄膜11的与第一部分不同的第二部分之上，其中，馈电传输线包括第一网状导电层13，第二网状导电层14和传输线15，传输线15位于第一网状导电层13与第二网状导电层14之间，传输线15与天线主体12连接。

为了能够实现天线的透明化设计，其中，天线的载体10由具有绝缘性的透明材料例如PET(Polyethylene terephthalate，聚对苯二甲酸类塑料)制成，载体10的透光率大于等于70％。其中，透光率为透明或者半透明体的光通量与其入射光通量的百分率，能够反映载体的透明度。用强度为I2的单色光照射载体时，一部分单色光将被载体10吸收，一部分单色光将透过载体10，假设透过载体10的单色光强度为I2，那么透光率T为：如果天线的透光率小于70％，则例如当在汽车的前窗玻璃上粘着天线时，前窗玻璃的透光率与天线的透光率之差变大，天线的天线图像看起来变暗。因此，天线的存在挡住用户视线，特别是如果在前窗玻璃上阻碍驾驶视野，则安全性也存在问题。

其中，PET又俗称涤纶树脂，是苯二甲酸与乙二醇的缩聚物，PET塑料分子结构高度对称，具有一定的结晶取向能力，故而具有较高的成膜性。PET塑料具有很好的光学性能和耐候性，非晶态的PET塑料具有良好的光学透明性，另外PET塑料具有优良的耐磨耗摩擦性和尺寸稳定性及电绝缘性。采用PET做成的载体10具有强度大、透明性好、无毒、防渗透、质量轻、生产效率高的优点因而受到广泛地应用。

当然，载体10也可以采用其他具有绝缘性透明材料制成，例如PBT(Polyetyleneterephthalate，聚对苯二甲酸丁二醇酯)、玻璃或PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)聚合物，本发明不作限制。

导体薄膜11具体为透明的金属导电薄膜、透明的氧化物导电薄膜、透明的高分子导电薄膜或透明的复合导电薄膜，导体薄膜的透光率大于或者等于70％。

导电薄膜是一种既能导电又在可见光范围内具有高透明率的一种薄膜，主要有金属膜系、氧化物膜系、其他化合物膜系、高分子膜透明膜系、复合膜系等。当前应用最广泛的是金属膜系和氧化物膜系，常见的透明导电薄膜为ITO(锡掺杂三氧化铟)透明导电薄膜、FTO(氟掺杂二氧化锡)透明导电薄膜和AZO(铝掺杂氧化锌)透明导电薄膜等。

ITO透明导电薄膜具有很好的导电性和透明性，在氧化物导电膜中，以ITO透明导电薄膜的透光率最高和导电性能最好，其中透光率达90％以上。

FTO透明导电薄膜作为ITO透明导电薄膜的替换用品，FTO透明导电薄膜具有透光性好、紫外吸收系数大、电阻率低、化学性能稳定以及抗酸碱能力强等优点。

AZO透明导电薄膜不仅具有与传统ITO透明导电薄膜相比拟的光电性质，而且原料丰富，价格低，无毒性，热稳定高和化学稳定性高。由于氧化锌薄膜的外延生长温度较低，所以有利于降低设备成本，抑制固相外扩散，提高薄膜质量，也易于实现掺杂。

本申请实施例以ITO透明导电薄膜为例进行说明，利用具有导电特性的透明材料例如铟锡氧化物或氧化锡等材料作为靶材，通过物理气相沉积，在真空系统中，先对导入的氩气进行离子化，令氩气因电离现象分解成氩离子和电子，其中氩离子将撞击铟锡氧化物靶材，令铟锡氧化物靶材中的成分被撞击出来，飞溅且附着于载体10上，并在载体10表面形成均匀的ITO透明导电薄膜。

当然，在本申请另一实施例中，可以采用其他方法在载体10表明形成均匀的ITO透明导电薄膜，例如热蒸发法、溶胶凝胶法，本发明不作限制。

当然，在本申请另一实施例中，可以通过采用透明粘接剂或者粘着剂例如透明的丙烯类黏着材料在载体10上粘合导体薄膜11，本申请不作限制。

在形成ITO透明导电薄膜后，就在导电薄膜上制作天线主体12，在实际运用中，制作天线主体12的方式有多种，以下仅用于举例说明，并非用于限制本发明：首先在整面溅渡ITO透明导电薄膜的载体10上涂布一层光阻剂并在75°-85°软烤预定时间，然后将设有天线图案的光罩置于光阻剂表表面上，并以紫外线进行曝光，再将完成曝光后的载体10浸置于显影液进行显影，以去除其中未硬化的光阻剂并在110°-130°下进行硬烤预定时间，最后再将水、盐酸、及硝酸以1：1：0.08的比例予以混合加热，并以混合液对载体10上的ITO透明导电薄膜进行蚀刻，并将残留的光阻剂清除，刻在ITO透明导电薄膜上形成天线主体12。在载体10的另一面则可以以相同的材料印制界面或留白，以使天线主体12隐藏于无形状态，有效避免因结构外露易受外力折损，增加额外组装程序及成本的缺点。

图1中的天线主体为平面倒F状天线，当然，在本申请另一实施例中，天线主体可以为其他天线例如单级天线，可以根据实际应用情况选择不同的天线，本申请不作限制。

第一网状导电层13和第二网状导电层14由丝状或带状导体构成，第一网状导电层13和第二网状导电层14能够保证传输线上的信号无衰减又能够屏蔽射频信号的干扰。

第一网状导电层13和第二网状导电层14的网眼通过规则地连续形成相同尺寸、相同形状的几何图形例如N边形或圆形而构成，其中，N为大于或者等于3的整数。

当几何图像为N边形时，第一网状导电层的纵向导线和横向导线的线宽分别形成为30um以下的相等线宽，因为当线宽在30um以下，天线的网眼不能够被人眼识别，能够实现天线的透明化。而当线宽在30um以上，则天线的网眼变得醒目，能够被人眼识别。第一网状导电层13和第二网状导电层14的透光率能够通过调节网眼的开口面积来控制，使得第一网状导电层13和第二网状导电层的网眼尺寸在1-5mm的范围内，使第一网状导电层13和第二网状导电层14的透光率大于或者等于70％。

当几何图形为圆形时，在圆与圆相切的物理位置上，由于组成圆的导线在相切的物理位置上紧挨在一起，即圆与圆相切的位置上相当于有两条导线，所以在圆与圆相切的位置的线宽为2倍的导线线宽，因此，第一网状导电层的线宽为15um以下，以使网眼不能够被人眼识别。

进一步，对第一网状导电层13和第二网状导电层14进行低反射处理，能够抑制导体的反射颜色，使得第一网状导电层13和第二网状导电层14的存在变得不醒目。

以金属导体制作的第一网状导电层13和第二网状导电层14作为低反射处理的具体例子，有化学被膜生成处理及电镀处理等表面处理。化学被膜生成处理是利用氧化处理、硫化处理而在金属表明形成低反射层的过程，例如在极细金属线的材料中使用铜，如果在其表面经过氧化处理而形成氧化膜，则能够在不会减少极细金属线的剖面尺寸的情况下对该极细金属线的表面进行具有防止光反射性的黑色处理。

在本申请另一实施例中，可以采用不同的低反射处理，例如电镀处理，如果对极细金属线实施黑色镀铬，则能够对极细金属线的表面进行具有防止光反射性的黑色处理。或者对极细金属线实施高电流密度的镀铜，则能够进行茶褐色处理，本申请不作限制。

传输线15具体为CPW(共面波导)传输线，共面波导传输线的一端与天线主体12连接，另一端与射频电路连接，其中，共面波导传输线的透光率大于等于70％。

在本申请的实施例中载体10、导电薄膜11、天线主体12和传输线15的透光率的值是根据实际需要或者制作工艺而定，由于通常情况下当载体10、导电薄膜11、天线主体12和传输线15的透光率大于等于70％时，人眼无法识别，所以能够实现天线透明化。当然，在实际应用过程中，载体10、导电薄膜11、天线主体12和传输线15的透光率的值与70％之间的差值可以在一预设差值范围内，本申请不作限制。

另外，在制作工艺允许的条件下，载体10、导电薄膜11、天线主体12和传输线15的透光率越大，越能够增强天线的透明化效果，因此在实际应用中，优选地选取透光率较大值。

由于本申请中的天线采用导电薄膜11和网状导电层结合的方式，第一网状导电层13和第二网状导电层14位于导电薄膜11的第二部分之上，与现有中只基于导电薄膜的天线相比，本申请中天线的导电薄膜的等效电阻减小，进一步，与现有技术中只基于网状导电层的天线相比，本申请中天线的网状导电层的导电性能提高。与现有技术相比，本申请中的天线的有效辐射面积增大，天线效率提高。请参考图2，图2为天线效率对比图，曲线20为现有技术中只基于导电薄膜的天线的效率曲线，曲线21为现有技术中只基于网状导电层的天线的效率曲线，曲线22为本申请实施例结合导电薄膜11和网状导电层的天线的效率曲线，根据图2可知，在频率相同的情况下，本申请实施例的天线的效率高于现有技术中的天线的效率。

本发明另一实施例提供一种电子设备，请参考图3a和图3b，图3a和图3b为本实施例电子设备的第一架构图和第二架构图。

如图3a所示，本实施例提供的一种电子设备，电子设备包括：机壳201；第一通信模块202，设置在机壳201内；如前各实施例中任一天线203，设置在机壳201内，其中通过第一通信模块202，天线203，第二电子设备中的与天线203匹配的第二天线及与第一通信模块202匹配的第二通信模块，第一电子设备能够与第二电子设备进行通信。

如图3b所示，本实施例提供的一种电子设备，与图3a中不同的是，天线203设置在机壳201上。

其中，本申请图3a和图3b中的天线203与前述各实施例中的天线相同，在前述实施例中对天线的结构已经做出了详细地描述，为了说明书的简洁，在此不再详述。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于天线包括：载体；导电薄膜，贴附在所述载体之上；天线主体，设置于所述导电薄膜的第一部分之上；馈电传输线，设置于所述导电薄膜的与所述第一部分不同的第二部分之上，其中，所述馈电传输线包括第一网状导电层、第二网状导电层和传输线，所述传输线位于所述第一网状导电层与所述第二网状导电层之间，所述传输线与所述天线主体连接。本申请采用导电薄膜与网状导电层结合的方式，由于网状导电层位于导电薄膜之上，所以与现有技术中只基于导电薄膜的天线相比，本申请中天线的导电薄膜的等效电阻减小，进一步，与现有技术中只基于网状导电层的天线相比，本申请中天线的网状导电层的导电性能提高，本申请解决了现有技术中存在的天线效率低的技术问题，能够增大天线的有效辐射面积，提高天线效率。

进一步，由于天线包括载体，能够将天线主体隐藏于无形状态，有效避免因天线外露易受外力折损，增加额外组装程序及成本的缺点。

再进一步，由于第一网状导电层和第二网状导电层位于传输线两侧，既能保证传输线上的信号无衰减又能够屏蔽射频信号的干扰。

更进一步，由于载体、导电薄膜、天线主体和传输线由透明材质制成，第一网状导电层、第二网状导电层在1-5mm的范围，不能被人眼识别，能够提供一种透明天线，使用该天线能够在不影响美观的情况下，天线不仅可以设置在设置部位受限制的小型无线设备上，而且通过天线设置在设备的表面或显示器的窗口上，能够使电子设备内部的电子器件远离天线，减小电子器件对天线的影响，使天线的设计更加容易。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种天线，其特征在于，所述天线包括：

载体；

导电薄膜，贴附在所述载体之上；

天线主体，设置于所述导电薄膜的第一部分之上；所述载体由具有绝缘性的透明材料制成，所述导电薄膜具体为透明的金属导电薄膜、透明的氧化物导电薄膜、透明的高分子导电薄膜或透明的复合导电薄膜；

馈电传输线，设置于所述导电薄膜的与所述第一部分不同的第二部分之上，其中，所述馈电传输线包括第一网状导电层、第二网状导电层和传输线，所述传输线位于所述第一网状导电层与所述第二网状导电层之间，所述传输线与所述天线主体连接。

2.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一网状导电层和所述第二网状导电层的网眼尺寸在1-5mm的范围内。

3.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一网状导电层和所述第二网状导电层的网眼形状具体为N边形或圆形，其中所述N为大于等于3的整数。

4.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述传输线具体为共面波导传输线。

5.一种电子设备，其特征在于，包括：

机壳；

第一通信模块，设置在所述机壳内；

如权利要求1-4中任一权项所述的天线，设置在所述机壳内或所述机壳上；

其中，通过所述第一通信模块，所述天线，第二电子设备中的与所述天线匹配的第二天线及与所述第一通信模块匹配的第二通信模块，所述电子设备能够与第二电子设备进行通信。