CN104218324A - 天线 - Google Patents

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CN104218324A
CN104218324A CN201310421545.5A CN201310421545A CN104218324A CN 104218324 A CN104218324 A CN 104218324A CN 201310421545 A CN201310421545 A CN 201310421545A CN 104218324 A CN104218324 A CN 104218324A
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李炅呼
黄艺瑟
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Abstract

本发明涉及一种天线，尤其涉及一种由以下结构构成的天线：线路板；供电线路，其在所述线路板的一面形成；接地面，其在所述线路板的另一面形成；短路残段，其在所述供电线路的终端延长形成，能确保与所述接地面接触；缝隙，其在所述接地面上，与所述供电线路交叉形成。

Description

天线
技术领域
本发明涉及一种天线，尤其涉及一种缝隙天线。
背景技术
天线具有在无线设备中发送接收信号的作用，是决定无线通讯品质的核心元件。最近，随着IT技术的发展，无线设备出现小型化和轻型化发展趋势，为了适应这种发展趋势，无线设备中安装的天线也由原来的外装型天线发展成了内装型天线。
另一方面，为了提升内装型天线的性能，正在展开多种多样的研究与开发。作为其中重要一环，正在开发研究能够提升内装型天线的宽带特性的天线。天线的特点是，电流沿着具有一定长度及幅度的槽流动，这样就能够拓宽天线的宽带。但是，现存的天线如图1所示，放射模式只能从槽向上部竖直的方向(即，线路板的上部方向)形成，放射模式也只能在一个方向可以看到峰值增益(Peak Gain)。根据无线设备使用的环境不同，天线有必要向槽的上部方向或者其它方向形成放射模式。但是，现存的天线不能满足这种要求。
发明内容
本发明的实施例是为使用者提供一种向不同于普通天线的放射模式的方向，形成放射模式的天线。
本发明的一个实施例的天线包括以下几个部分构成：线路板；供电线路，其在所述线路板的一面形成；接地面，其在所述线路板的另一面形成；短路残段，其在所述供电线路的终端延长形成，能确保与所述接地面接触；缝隙，其在所述接地面上，与所述供电线路交叉形成。
本发明天线，其特征在于：所述接地面使用金属后壳。
本发明天线，其特征在于：所述线路板使用铁氧体薄板。
本发明天线，其特征在于：所述天线还包括追加残段，其在所述供电线路的一侧上延长形成。
本发明天线，其特征在于：所述缝隙的至少一个末端在所述接地面的末端上，向外部空间开放形成。
本发明天线，其特征在于：所述缝隙在所述接地面的一端到所述接地面的另一端之间形成，所述缝隙的两端分别在所述接地面的末端，向外部空间开放形成。
本发明天线，其特征在于：所述缝隙在所述接地面上，与所述供电线路直交形成。
本发明天线，其特征在于：所述缝隙形成与所述供电线路产生耦合的耦合点，所述缝隙以所述耦合点为中心，到所述缝隙的两端的长度相同。
本发明天线，其特征在于：所述天线还包括：追加缝隙，其在所述接地面上，与所述缝隙交叉形成。
本发明的实施例通过在线路板的一面上形成供电线路，在线路板的另一面，与供电线路交叉形成缝隙，在缝隙的两端形成槽，可以向着与一般的天线的放射模式形成方向不同的方向形成放射模式，向着通过一般天线不能实现的方向，天线具有指向性。
而且，供电线路与缝隙之间耦合的电流可以向在缝隙的两端形成的槽分配放射。此时，如果供电线路与缝隙竖直交叉，耦合的强度可以实现最大化，在槽中放射的强度可以实现最大化。因此，可以实现天线的小型化，可以提高天线的增益及天线效率等。并且，通过向外部空间开放形成缝隙的至少一个末端，不需要另外的槽，可以向在缝隙的末端上形成的外部空间开口方向形成天线的放射模式。
附图说明
图1是传统的天线的放射模式的附图。
图2是本发明的第1实施例的天线的前面斜视图。
图3是本发明的第1实施例的天线的背面斜视图。
图4是显示图1中I-I'部分的断面图。
图5是本发明的第1实施例的天线的放射模式的附图。
图6是供电线路与缝隙倾斜交叉情况的附图。
图7是供电线路与缝隙竖直交叉情况的附图。
图8是本发明的第1实施例的天线的电流分布特性的附图。
图9是本发明的第1实施例的天线的反射损失(S11)的图表。
图10是本发明的第2实施例的天线的附图。
图11是本发明的第3实施例的天线的附图。
图12是本发明的第4实施例的天线的附图。
图13是本发明的实施例的天线，根据缝隙的对称与否，放射模式的方向变化的附图。
图14是本发明的第5实施例的天线的附图。
标号说明
100：   天线
102：   线路板
104：   接地面
106：   供电线路
108：   短路残段
109：   供电点
110：   缝隙
112：   槽
114：   追加残段
116：   追加缝隙
具体实施方式
以下，将参照附图2到图14，对本发明天线的实例例加以详细说明，依据附图说明的本发明的构造和作用仅仅作为一个实施例进行说明，而本发明的上述技术思想和核心构成及作用并不局限于此。
对于本发明天线的说明，当判断与本发明相关联的共知技术的具体说明对于本发明的概要来说是不必要说明的情况下，省略掉其详细的说明。并且，后面说明中所使用的用语作为考虑本发明的功能，进行定义的用语，其可以按照使用者，运用者的意图或者相关联人的不同有所不同。因此，其定义应该以本发明的前面部分内容为基础，而下定义。
本发明的技术思想由权利要求项决定，以下实施例仅仅是将本发明的先进的技术思想对本发明所属的技术领域中，普通技术人员有效率进行说明的一种手段。
图2是本发明的第1实施例的天线的前面斜视图。图3是本发明的第1实施例的天线的背面斜视图。图4是显示图1中I-I'部分的断面图。
参照附图2到图4，我们可以看出，本发明的第1实施例的天线(100)包括如下结构：线路板(102)，接地面(104)，供电线路(106)，短路残段(108)，缝隙(Slit)(110)，机槽(Slot)(112)。
在线路板(102)的一面上形成供电线路(106)及短路残段(108)。比如，线路板(102)可以由具有规定电熔率的电介质构成。这里，优选地，根据线路板(102)的电熔率及厚度的不同，天线(100)的共振频率不同。但是，也并不是非限定如此，线路板(102)也可以由具有规定电熔率及透磁率的部材构成。比如，线路板(102)也可以由铁氧体薄板构成。当线路板由铁氧体薄板构成的情况下，由于可以缩短天线(100)的共振长度(即，电的长度)，天线(100)的大小也可以缩短。天线(100)的共振长度可以按照如下数学公示1计算出来。
【数学公示1】
λ = λ 0 ϵ r × μ r
这里，优选地，λ代表天线(100)收发的信号的波长，λ0代表自由空间的信号的波长，εr代表铁氧体薄板的非电熔率，μr代表铁氧体薄板的非透磁率。根据数学公示1我们可以看出，铁氧体薄板(即，线路板(102))的非电熔率及非透磁率越大，天线(100)的共振长度越短。即，由于铁氧体薄板不仅具有电熔率，而且还有透磁率，如果线路板(102)使用铁氧体薄板，可以缩短天线(100)的共振长度，可以实现天线(100)的小型化。当线路板使用铁氧体薄板的情况下，通过天线(100)，低频率带宽(比如，13.56MHz)的信号也可以收发。
接地面(104)在线路板(102)的另一面形成。接地面(104)由导电性材质构成。比如，接地面(104)可以使用金属后壳(Metal Rear Case)。即，当天线(100)安装在移动通讯终端机上的情况下，接地面(104)可以使用移动通讯终端机内的金属后壳。此时，接地面(104)的一部分除去，缝隙(110)及槽(112)形成。当接地面(104)使用金属后壳的情况下，金属后壳的一部分除去，形成缝隙(110)及槽(112)。
供电线路(106)在线路板(102)的一面形成，其具有一定长度，为了阻抗匹配，为了确保其成为50Ω线路，可以调整其长度。比如，在线路板(102)的一面，沿着线路板(102)的幅度方向(即，y轴方向)，可以形成供电线路(106)，但是也并不仅仅限定于此。比如，供电线路(106)也可以使用微带线形成。供电线路(106)在供电线路(106)的一端形成的供电点(109)上供给电力，执行供电功能。此时，供电线路(106)可以直接供电或者通过耦合供电方式进行供电。但是，供电线路的供电方式也并不仅仅限定于此，其也可以采取除此之外的多种供电方式进行供电。
短路残段(108)是在供电线路(106)的另一端，与供电线路(106)连接形成。短路残段(108)比如，可以具有3λ/4的长度形成。这里，优选地，λ代表的是随着天线(100)的共振频率的不同而不同的波长。通过以3λ/4的长度形成短路残段(108)，可以执行对天线(100)的共振频率的频率调谐。此时，短路残段(108)的终端贯通线路板(102)形成，可以在接地面(104)上接触。但是，也并非仅仅限定于此，短路残段也可以以短路残段(108)与接地面(104)接触的多种形态形成。
缝隙(110)是在接地面(104)上，与供电线路(106)交叉形成。此时，在之间设置线路板(102)的厚度，与供电线路(106)保持一定间隔形成缝隙(110)，通过这样设置，缝隙(110)与供电线路(106)之间产生耦合。
这里，优选地，当与供电线路(106)直交，形成缝隙(110)的情况下，缝隙(110)与供电线路(106)之间产生的耦合的强度可以实现最大化。比如，沿着线路板(102)的长度方向(即，x轴方向)，形成缝隙(110)，与沿着线路板(102)的幅度方向(即，y轴方向)形成的供电线路(106)相互竖直交叉的情况下，缝隙(110)与供电线路(106)之间产生的耦合的强度可以实现最大化。下面对这一内容进行详细说明。
缝隙(110)包括耦合点(P)，其通过耦合，从供电线路(106)接收供电。耦合点(P)可以在缝隙(110)与供电线路(106)交叉的部分形成。缝隙(110)比如，以耦合点(P)为中心，向两侧具有相同的长度。此时，缝隙(110)以耦合点(P)为中心，向两侧各自形成λ/4的长度。通过以耦合点(P)为中心，向两侧各自形成λ/4的长度的缝隙(110)，可以执行对天线(100)的共振频率的频率调谐。另一方面，可以根据缝隙(110)的长度，调整天线(100)的共振频率。
槽(112)可以在接地面(104)上缝隙(110)的两端分别形成。这里，优选地，图示了槽(112)在缝隙(110)的两端分别形成，但是，也并非仅仅限定于此，槽(112)也可以只在缝隙(110)的一端形成。槽(112)通过与缝隙(110)连接形成，槽(112)具有开放部，其依靠缝隙(110)。在这种情况下，在槽(112)中，放射(Radiation)能够更加顺利完成。而且，这里，尽管没有图示，槽(112)也可以在与缝隙(110)连接的部分的反面开放，在这种情况下，通过开放的部分，可以对天线(100)的共振频率进行调谐。
比如，槽(112)可以形成圆形的开口。当槽形成圆形开口的情况下，在槽(112)中，电流的流动可以顺利地进行。但是，槽(112)开口的形状并不仅仅限定在圆形，也可以是圆形以外的多种形状。这里，优选地，随着槽(112)的大小的不同，天线(100)的共振频率也不同。
按照上述构成的天线(100)，如果从供电点(109)向供电线路(106)供给电流的话，供给的电流沿着供电线路(106)及短路残段(108)流动。此时，沿着供电线路(106)流动的电流，通过在供电线路(106)与缝隙(110)交叉的部分产生的耦合，向缝隙(110)供电。
而且，通过耦合向缝隙(110)供电的电流以耦合点(P)为中心向缝隙(110)的两端供给。此时，通过耦合向缝隙(110)供电的电流以耦合点(P)为中心，每1/2分配，向槽(112)流入。这里，优选地，缝隙(110)发挥电流通路作用，其从供电线路(106)接收耦合供电电流，向槽(112)传达。
向槽(112)流入的电流沿着槽(112)的周长流动，此时，在槽(112)中放射呈现出来。这里，优选地，如果槽(112)的开口形成圆形，在槽(112)中电流的流动顺利地进行，放射圆满地完成。当槽的开口形成圆形的情况下，由于通过槽(112)，电流进行放射，在天线(100)的共振频率带宽下，可以扩张频率宽带。即，由于电流沿着具有一定大小的槽(112)的周长流动的同时，进行放射，在天线(100)的共振频率带宽中，可以拓宽频率宽带。
并且，由于槽(112)的一部分依靠缝隙(110)开放，在一个槽(112)中，通过缝隙(110)，向其它槽(112)方向产生电流的流动，电流的流动可以顺利地进行。在这种情况下，由于即使通过缝隙(110)，放射也能呈现出来，放射光束的强度大，可以提高天线(100)的性能(比如，天线增益及天线效率)。即，本发明的一个实施例的天线(100)具有槽(112)及缝隙(110)收发信号的放射体功能。
另一方面，天线(100)的共振频率与频率宽带由线路板(102)的厚度和电熔率，缝隙(110)的长度及槽(112)的大小决定。
图5是本发明的第1实施例的天线的放射模式的附图。
参照图5，我们可以看出，本发明的第1实施例中的天线(100)的特点是，由于电流从缝隙(110)的中央向缝隙(110)的两端上形成的槽(112)流入，沿着槽(112)分布，从缝隙(110)的中央向着各个槽(112)的方向(即，线路板的两侧面方向)，形成放射模式，可以看出放射模式在两个方向显示峰值增益。
像这样，本发明的天线，由于向不同于普通天线的放射模式的方向，可以形成放射模式，所以，天线向着通过一般的天线，不能具体体现的方向，具有指向性。
另一方面，本发明的实施例的天线(100)在之间设置线路板(102)，供电线路(106)和缝隙(110)之间产生耦合，此时，耦合的强度随着缝隙(110)与供电线路(106)交叉的角度的不同而不同。即，如果从供电点(109)开始，向供电线路(106)供给电流，供给的电流沿着供电线路(106)进行，在与缝隙(110)交叉的部分，与缝隙(110)形成耦合。此时，随着供电线路(106)与缝隙(110)的交叉角度角度的不同，耦合的强度不同。随着耦合的强度不同，从槽(112)中放射的放射射束的强度也不同。
图6是供电线路与缝隙倾斜交叉情况的附图。参照附图6，我们可以看出，当缝隙(110)与供电线路(106)倾斜交叉的情况下，以通过耦合的耦合点(P)为中心，向缝隙(110)的左侧端流动的电流(I1)及向缝隙(110)的右侧端流动的电流(I3)分别与在供电点(109)上，向短路残段(108)流动的电流(I2，I4)冲突，耦合的量减少。
相反，如图7所示，当缝隙(110)与供电线路(106)竖直交叉形成的情况下，通过耦合，以耦合点(P)为中心，向缝隙(110)的两端流动的电流(I1，I3)由于不受到在供电点(109)上向短路残段(108)流动的电流(I2，I4)的影响，耦合的强度可以实现最大化。在这种情况下，由于在槽(112)中放射的强度可以实现最大化，天线(100)能够实现小型化。即，由于在槽(112)中放射强，即使天线(100)的大小实现小型化，也可以获得希望的天线的性能。
图8是本发明的第1实施例的天线的电流分布特性的附图。
参照附图8，我们可以看出，在天线(100)上电流沿着槽(112)的周长流动。并且，可以看出在一个槽(112)上，通过缝隙(110)，电流向其它槽(112)流动。此时，在槽(112)及缝隙(110)上，放射圆满完成，天线(100)可以发挥作为天线的功能。
图9是本发明的第1实施例的天线的反射损失(S11)的图表。这里，线路板使用非电熔率是9.9的氧化铝线路板，线路板的厚度是0.8mm，大小是25mm×15mm。
参照图9，我们可以看出，天线(100)在2.45GHz下形成共振频率。此时，可以知道，天线(100)的反射损失是-28.5dB，因此Wi-Fi及蓝牙带宽下，可以确认其发挥作为优秀天线的作用。另一方面，当线路板(102)使用铁氧体薄板的情况下，天线(100)连低频率带宽的信号也可以收发。
图10是本发明的第2实施例的天线的附图。
参照附图10，我们可以看出，在线路板(102)的一面上形成供电线路(106)。供电线路(106)可以沿着线路板(102)的幅度方向(即，y方向)形成。此时，在供电线路(106)的一侧可以延长形成追加残段(114)。追加残段(114)可以发挥对天线(100)的共振频率进行调整的作用。追加残段(114)可以是开放残段，但是，也并非仅仅限定于此，其也可以是短路残段。
在线路板(102)的另一面上形成接地面(104)。接地面(104)比如，可以使用金属后壳。在接地面(104)上可以形成缝隙(110)及槽(112)。此时，缝隙(110)的一端可以在接地面(104)的末端向外部空间开放形成。即，在缝隙(110)的一端上可以形成外部空间开口。并且，在缝隙(110)的另一端上可以形成槽(112)。缝隙(110)沿着线路板(102)的长度方向(即，x方向)形成，可以确保与供电线路(106)直交形成。
这里，优选地，在缝隙(110)的一端形成的外部空间开口发挥某种槽的作用。此时，天线(100)的放射模式向在缝隙(110)的一端形成的外部空间开口方向倾斜显示。
因此，天线(100)的放射模式具有特定的方向性。
图11是本发明的第3实施例的天线的附图。
参照附图11，我们可以看出，在线路板(102)的一面上形成供电线路(106)。供电线路(106)可以沿着线路板(102)的幅度方向(即，y方向)形成。此时，在供电线路(106)的一侧，可以延长形成追加残段(114)。
在线路板(102)的另一面上形成接地面(104)。在接地面(104)上可以形成缝隙(110)。缝隙(110)可以从接地面(104)的一端到接地面(104)的另一端，沿着接地面(104)的长度方向(即，x方向)形成。此时，缝隙(110)的两端可以向外部空间开放形成。即，在缝隙(110)的两端，可以分别形成外部空间开口。当在缝隙的两端分别形成外部开口空间的情况下，由于在缝隙(110)的两端形成的外部空间开口发挥某种槽的作用，不需要另外安装其它的槽(112)。此时，天线(100)的放射模式向着在缝隙(110)的两端形成的外部空间开口方向形成。这里，图示了供电线路(106)在线路板(102)的上侧方向形成，但是，也并非仅仅限定于此，供电线路(106)也在可以与缝隙(110)的中央部分交叉形成。
图12是本发明的第4实施例的天线的附图。
参照附图12，在线路板(102)的一面形成供电线路(106)。供电线路(106)可以沿着线路板(102)的长度方向(即，x方向)形成。此时，在供电线路(106)的一侧，可以延长形成追加残段(114)。
在线路板(102)的另一面上形成接地面(104)。在接地面(104)上可以形成缝隙(110)。缝隙(110)可以从接地面(104)的一端到接地面(104)的另一端，沿着接地面(104)的幅度方向(即，y方向)形成。此时，缝隙(110)的两端可以向外部空间开放形成。即，在缝隙(110)的两端上，可以分别形成外部空间开口.在这种情况下，由于在缝隙(110)的两端上形成的外部空间开口起到某种槽的作用，没有必要安装其它的槽(112)。此时，天线(100)的放射模式向缝隙(110)的两端形成的外部空间开口方向形成。这里，优选地，图示了供电线路(106)在线路板(102)的左侧方向形成，但是，并非仅仅限定于此，供电线路(106)可以与缝隙(110)的中央部分交叉形成。
图13是本发明的实施例的天线，根据缝隙的对称与否，放射模式的方向变化的附图。
参照附图13的(a)，缝隙(110)在接地面(104)的一端，向接地面(104)的长度方向形成，其具有规定长度。并且，在线路板(102)上形成的供电线路(106)可以在缝隙(110)的中央部分，与缝隙(110)直交形成。即，供电线路(106)可以横穿线路板(102)的中央部分形成。此时，缝隙(110)以供电线路(106)为中心对称。即，以供电线路(106)为中心，缝隙(110)的左侧部分(A)与右侧部分(B)具有相同的长度。在这种情况下，天线(100)的放射模式向接地面(104)竖直的方向形成。
参照附图13的(b)，缝隙(110)在接地面(104)的一端，向接地面(104)的长度方向形成，其具有规定长度。此时，缝隙(110)可以只在接地面(104)的一端上，向外部空间开放形成。即，缝隙(110)可以从接地面(104)的一端到接地面(104)的另一端形成，其具有没有达到的规定长度。并且，供电线路(106)可以横穿线路板(102)的中央部分形成。此时，缝隙(110)以供电线路(106)为中心非对称。即，以供电线路(106)为中心，缝隙(110)的左侧部分(A)比右侧部分(B)具有更短的长度。在这种情况下，天线(100)的放射模式向缝隙(110)的右侧部分(B)的方向倾斜形成。
参照附图13的(c)，缝隙(110)在接地面(104)的另一端，向接地面(104)的长度方向形成，其具有规定长度。此时，缝隙(110)可以只在接地面(104)的一端上，向外部空间开放形成。即，缝隙(110)可以从接地面(104)的一端到接地面(104)的另一端形成，其具有没有达到的规定长度。并且，供电线路(106)可以横穿线路板(102)的中央部分形成。此时，缝隙(110)以供电线路(106)为中心，非对称。即，以供电线路(106)为中心，缝隙(110)的左侧部分(A)比右侧部分(B)具有更长的长度。在这种情况下，天线(100)的放射模式向缝隙(110)的左侧部分(A)的方向倾斜形成。
像这样，缝隙(110)以供电线路(106)为中心对称形成的情况下，天线(100)的放射模式与接地面(104)竖直形成。并且，缝隙(110)以供电线路(106)为中心，非对称形成的情况下，缝隙(110)以供电线路(106)为中心，天线(100)的放射模式向着长度长的方向倾斜形成。
图14是本发明的第5实施例的天线的附图.
参照附图14，缝隙(110)在接地面(104)的一端，向接地面(104)的长度方向形成，其具有规定长度。此时，缝隙(110)可以只在接地面(104)的一端上向外部开放形成。但是，并非仅仅限定于此，缝隙(110)可以从接地面(104)的一端到另一端连接形成。
并且，在接地面(104)上，可以形成追加缝隙(116)。追加缝隙(116)可以与缝隙(110)交叉形成。当在接地面(104)上形成追加缝隙(116)的情况下，通过全体缝隙的长度扩张，可以将天线(100)的共振频率向低的频率带宽移动。这里，优选地，追加缝隙(116)与缝隙(110)交叉，同时，以“横竖横”形状形成。但是，追加缝隙(116)的形状并非仅仅限定于此，其也可以由除此以外的多种形状形成。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。
因此，本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种天线，其特征在于：
包括：
线路板；
供电线路，其在所述线路板的一面形成；
接地面，其在所述线路板的另一面形成；
短路残段，其在所述供电线路的终端延长形成，能确保与所述接地面接触；
缝隙，其在所述接地面上，与所述供电线路交叉形成。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于：
所述接地面使用金属后壳。
3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于
所述线路板使用铁氧体薄板。
4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于：
所述天线还包括追加残段，其在所述供电线路的一侧上延长形成。
5.根据权利要求1所述的天线，其特征在于：
所述缝隙的至少一个末端在所述接地面的末端上，向外部空间开放形成。
6.根据权利要求5所述的天线，其特征在于：
所述缝隙在所述接地面的一端到所述接地面的另一端之间形成，所述缝隙的两端分别在所述接地面的末端，向外部空间开放形成。
7.根据权利要求1所述的天线，其特征在于：
所述缝隙在所述接地面上，与所述供电线路直交形成。
8.根据权利要求1所述的天线，其特征在于：
所述缝隙形成与所述供电线路产生耦合的耦合点，所述缝隙以所述耦合点为中心，到所述缝隙的两端的长度相同。
9.根据权利要求1所述的天线，其特征在于：
所述天线还包括：
追加缝隙，其在所述接地面上，与所述缝隙交叉形成。
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