CN105514594B - 开槽天线及具有该开槽天线的无线通信装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种开槽天线，包括绝缘基板、馈入部、导体层及开槽；所述绝缘基板包括相对设置的第一表面及第二表面，所述导体层及馈入部分别设置于该第一表面及第二表面上；所述导体层用于为开槽天线提供接地；所述开槽镂空开设于所述导体层上并贯通至导体层的一边缘；所述馈入部与所述开槽交叉设置，用于馈入电流信号，并与所述导体层耦合以收发无线信号。该开槽天线可提高天线频宽，同时便于无线通信装置的小型化发展的目的。本发明还提供一种具有所述开槽天线的无线通信装置。

Description

开槽天线及具有该开槽天线的无线通信装置
技术领域
本发明涉及一种天线，尤其涉及一种开槽天线及具有该开槽天线的无线通信装置。
背景技术
在无线通信装置中，用来发射、接收无线电波以传递、交换无线电数据信号的天线装置，无疑是无线通信装置中最重要的组件之一。
近年来各种使用不同工作频带的通信系统及应用的不断出现，使得天线的设计朝向涵盖多个系统频带的宽带天线发展。为了确保无线通信装置于使用不同工作频带的多种无线通信系统中均可进行信号传输，该天线装置必须能够收发多种不同频率之信号。另一方面，宽带天线一般结构较为复杂，但由于天线模块的外观亦趋向于轻薄与微型化，使得天线设计除了宽带之外，亦需同时具备有小型化的特征。如何在不增加无线通信装置体积的前提下使天线具有宽带的特性，已成为各家天线厂商最大的挑战。
发明内容
鉴于以上情况，有必要提供一种频宽较宽且体积较小的宽带开槽天线。
一种开槽天线，包括绝缘基板、馈入部、导体层及开槽；所述绝缘基板包括相对设置的第一表面及第二表面，所述导体层及馈入部分别设置于该第一表面及第二表面上；所述导体层用于为开槽天线提供接地；所述开槽镂空开设于所述导体层上并贯通至导体层的一边缘；所述馈入部与所述开槽交叉设置，用于馈入电流信号，并与所述导体层耦合以收发无线信号。
一种无线通信装置，包括开槽天线，所述开槽天线包括绝缘基板、馈入部、导体层及开槽；所述绝缘基板包括相对设置的第一表面及第二表面，所述导体层及馈入部分别设置于该第一表面及第二表面上；所述导体层用于为开槽天线提供接地；所述开槽镂空开设于所述导体层上并贯通至导体层的一边缘；所述馈入部与所述开槽交叉设置，用于馈入电流信号，并与所述导体层耦合以收发无线信号；所述绝缘基板与贴附于其上的导体层共同作为所述无线通信装置的盖体。
所述开槽天线通过馈入部与开设有开槽的导体层耦合，使得该开槽天线可在低频及高频分别产生谐振模态，从而于多个频段下工作，并且通过用于接地的整个导体层直接参与耦合，无需额外设置辐射体，有效提升天线频宽并缩小天线的尺寸，达到降低天线制造成本，便于无线通信装置的小型化。
附图说明
图1为本发明第一实施方式的开槽天线的立体示意图。
图2为图1所示开槽天线的平面示意图。
图3为图2所示开槽天线的回波损耗仿真测试图，示出了当开槽天线的馈入部在不同位置时，开槽天线的回波损耗曲线。
图4为图2所示开槽天线的回波损耗仿真测试图，示出了当开槽天线的第二镂空段在不同位置时，开槽天线的回波损耗曲线。
图5为图2所示开槽天线的辐射效率仿真测试图。
图6至图9分别为本发明第二至第五实施方式的开槽天线的平面示意图。
主要元件符号说明
开槽天线 100、200、300、400、500
基板 10
导体层 20
开槽 30
馈入部 40、240、340
第一表面 102
第二表面 104
第一镂空段 31
第二镂空段 33
第一馈电臂 241、341
第二馈电臂 242、342
第三镂空段 34、36
第四镂空段 35、37
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1，本发明第一实施方式的开槽天线100可应用于移动电话、平板电脑等无线通信装置中，用于收发无线信号。开槽天线100包括绝缘基板10、导体层20、开槽30及馈入部40。
绝缘基板10包括相对设置的第一表面102及第二表面104。在本实施方式中，第一表面102及第二表面104相互平行。绝缘基板10可采用环氧树脂玻璃纤维（FR4）等介电材质制成。
导体层20设置于绝缘基板10的第一表面102上，用于为开槽天线100提供接地。换句话说，导体层20为接地层。在本实施方式中，导体层20为一金属层，其贴附于整个第一表面102上。绝缘基板10与贴附于其上的导体层20共同作为无线通信装置的盖体，例如，作为无线通信装置的后盖。当绝缘基板10与贴附于其上的导体层20共同作为无线通信装置的盖体时，导体层20为该盖体的外表面。
开槽30镂空形成于导体层20一端，并贯通至导体层20的一边缘。在本实施方式中，开槽30大致呈“T”形，其包括第一镂空段31及由第一镂空段31垂直或大致垂直延伸第二镂空段33。开槽30包括两个封闭端及一个开口端，即，第一镂空段31的两端未延伸至导体层20的边缘；第二镂空段33远离第一镂空段31的一端贯通导体层20的一端边缘。第二镂空段33与第一镂空段31之间的结合处与第一镂空段31的中部间隔一定距离。在本实施方式中，第二镂空段33延伸于第一镂空段31的大致三分之一位置处。第一镂空段31及第二镂空段33均呈矩形槽状。可以理解，开槽30的尺寸、形状及第一镂空段31与第二镂空段33的之间的结合位置可根据相应的匹配及谐振频段的需要而进行相应调节。
馈入部40设置于绝缘基板20的第二表面104上，并与无线通信装置的射频电路（图未示）电性连接，用于馈入电流信号，从而馈入部40与导体层20耦合共同收发无线信号。馈入部40为一微带线，且与开槽30交叉设置，即，馈入部40在导体层20的投影与开槽30相交。在本实施例中，该馈入部40为一具有均匀宽度的直条带状体。馈入部40垂直于开槽30的第一镂空段31，且馈入部40的一端延伸至第二表面104的边缘。馈入部40的宽度、长度及形状可根据阻抗匹配需要进行调整，进而使得所述开槽天线100具有最大可用的阻抗频宽。例如，馈入部40的位置可根据需要设置在第二镂空段33至第一镂空段31的末端之间的任一位置，只要保证馈入部40与第一镂空段31相交即可。
请参阅图3，曲线L1-L6分别表示馈入部40设置在图2所示的虚线Y1-Y2范围内不同位置下的回波损耗仿真测试曲线。由图3可看出，馈入部40在不同位置下，开槽天线100均可在低频（例如824-960MHz左右）及高频(例如1710-2690MHz左右)产生谐振模态。同时，随着馈入部40位置的改变，可相应改变低频谐振模态及高频谐振模态的中心频率，从而进一步增加开槽天线100的低频频宽及高频频宽。
请参阅图4，曲线M1-M4分别表示第二镂空段33位于虚线X1-X2范围内不同位置下，开槽天线100的回波损耗仿真测试曲线。由图4可看出，开槽30开设于导体层20的不同位置，开槽天线100均可在低频（例如824-960MHz左右）及高频(例如1710-2690MHz左右)产生谐振模态。同时，随着开槽30开设位置的改变，可相应改变低频谐振模态及高频谐振模态的中心频率，从而进一步增加开槽天线100的低频频宽及高频频宽。
请参阅图5，所示为本实施方式开槽天线100的辐射效率的仿真测试图。由图5可看出，开槽天线100在高频（1710-2690MHz）及低频（824-960MHz）均大于-6dB，甚至大于-4dB，具有较佳的辐射效率。
所述开槽天线100通过馈入部40与开设有开槽30的导体层20耦合，使得该开槽天线100可在低频及高频分别产生谐振模态，从而于多个频段下工作，并且通过用于接地的整个导体层20直接参与耦合，无需额外设置辐射体，有效提升天线频宽并缩小天线的尺寸，达到降低天线制造成本，便于无线通信装置的小型化。
请参阅图6，本发明第二实施方式的开槽天线200具有与开槽天100大致相同的结构，不同之处在于：开槽天线200的馈入部240大致呈“L”形带状体。馈入部240包括相互垂直的第一馈电臂241及第二馈电臂242。第一馈电臂241及第二馈电臂242均呈条状。第一馈电臂241大致垂直于第一镂空段31。第一馈电臂241的末端延伸至第二表面104的边缘，第二馈电臂242的末端电性连接至所述射频电路。本实施方式的开槽天线200同样可在低频及高频分别产生谐振模态，从而于多个频段下工作，并且通过用于接地的整个导体层20直接参与耦合，无需额外设置辐射体，有效提升天线频宽并缩小天线的尺寸，达到降低天线制造成本，便于无线通信装置的小型化。
请参阅图7，本发明第三实施方式的开槽天线300具有与开槽天线100大致相同的结构，不同之处在于：开槽天线300的馈入部340包括第一馈电臂341及由第一馈电臂341一端延伸的第二馈电臂342。第一馈电臂341大致垂直于第一镂空段31，且第一馈电臂341的末端延伸至第二表面104的边缘。第二馈电臂342的末端电性连接至所述射频电路。在本实施方式中，第二馈电臂342呈曲折带状，其由第一馈电臂341一端垂直延伸一段距离后，在沿平行于第一馈电臂341的方向垂直延伸一段距离，最后朝垂直第一馈电臂341的方向垂直延伸一段距离，且第二馈电臂342的末端与第一馈电臂342不相交。本实施方式的开槽天线300同样可在低频及高频分别产生谐振模态，从而于多个频段下工作，并且通过用于接地的整个导体层20直接参与耦合，无需额外设置辐射体，有效提升天线频宽并缩小天线的尺寸，达到降低天线制造成本，便于无线通信装置的小型化。
请参阅图8，本发明第四实施方式的开槽天线400具有与开槽天线100大致相同的结构，不同之处在于：开槽天线400的开槽30进一步包括第三镂空段34及第四镂空段35。第三镂空段34及第四镂空段35分别连接于第一镂空段31的相对两端，并与第二镂空段32位于第一镂空段31的同一侧。第三镂空段34及第四镂空段35均为曲折带状槽。例如，在本实施方式中，第三镂空段34及第四镂空段35均呈大致“L”形槽，二者对称设于第一镂空段31的两端，且第三镂空段34及第四镂空段35的末端相对准。本实施方式的开槽天线400同样可在低频及高频分别产生谐振模态，从而于多个频段下工作，并且通过用于接地的整个导体层20直接参与耦合，无需额外设置辐射体，有效提升天线频宽并缩小天线的尺寸，达到降低天线制造成本，便于无线通信装置的小型化。
请参阅图9，本发明第五实施方式的开槽天线400具有与开槽天线100大致相同的结构，不同之处在于：开槽天线400的开槽30进一步包括第三镂空段36及第四镂空段37。第三镂空段36及第四镂空段37分别连接于第一镂空段31的相对两端；第二镂空段32位于第一镂空段31的其中一侧，第三镂空段36及第四镂空段37位于第一镂空段31的另一侧。第三镂空段36及第四镂空段37均为曲折带状槽。例如，在本实施方式中，第三镂空段36及第四镂空段37均呈大致“L”形槽，且二者的末端相对设置。本实施方式的开槽天线500同样可在低频及高频分别产生谐振模态，从而于多个频段下工作，并且通过用于接地的整个导体层20直接参与耦合，无需额外设置辐射体，有效提升天线频宽并缩小天线的尺寸，达到降低天线制造成本，便于无线通信装置的小型化。

Claims (9)

1.一种开槽天线，包括绝缘基板及馈入部，其特征在于：所述开槽天线还包括导体层及开槽；所述绝缘基板包括相对设置的第一表面及第二表面，所述导体层及馈入部分别设置于该第一表面及第二表面上；所述导体层用于为开槽天线提供接地；所述开槽镂空开设于所述导体层上并贯通至导体层的一边缘；所述馈入部与所述开槽交叉设置，用于馈入电流信号，并与所述导体层耦合以收发无线信号，所述开槽大致呈“T”形，其包括第一镂空段及由第一镂空段垂直或大致垂直延伸第二镂空段，该第二镂空段远离第一镂空段的一端为贯通至导体层边缘的开口端。
2.如权利要求1所述的开槽天线，其特征在于：所述导体层为金属层，其贴附于整个所述第一表面上。
3.如权利要求1所述的开槽天线，其特征在于：所述开槽还包括分别连接于第一镂空段的相对两端的第三镂空段及第四镂空段，所述第三镂空段和/或第四镂空段为曲折带状槽。
4.如权利要求3所述的开槽天线，其特征在于：所述第三镂空段及第四镂空段均呈大致“L”形槽，二者对称设于第一镂空段的两端，且第三镂空段及第四镂空段的末端相对准。
5.如权利要求3所述的开槽天线，其特征在于：所述第二镂空段、第三镂空段及第四镂空段位于所述第一镂空段的同一侧。
6.如权利要求3所述的开槽天线，其特征在于：所述第二镂空段位于第一镂空段的其中一侧，所述第三镂空段及第四镂空段位于第一镂空段的另一侧。
7.如权利要求1所述的开槽天线，其特征在于：所述馈入部为一微带线，其垂直于所述第一镂空段，且所述馈入部的一端延伸至所述第二表面的边缘。
8.如权利要求7所述的开槽天线，其特征在于：所述馈入部为具有均匀宽度的直条带状体或者为大致“L”形的带状体。
9.一种无线通信装置，包括开槽天线，所述开槽天线包括绝缘基板及馈入部，其特征在于：所述开槽天线还包括导体层及开槽；所述绝缘基板包括相对设置的第一表面及第二表面，所述导体层及馈入部分别设置于该第一表面及第二表面上；所述导体层用于为开槽天线提供接地；所述开槽镂空开设于所述导体层上并贯通至导体层的一边缘；所述馈入部与所述开槽交叉设置，用于馈入电流信号，并与所述导体层耦合以收发无线信号；所述绝缘基板与贴附于其上的导体层共同作为所述无线通信装置的盖体，所述开槽大致呈“T”形，其包括第一镂空段及由第一镂空段垂直或大致垂直延伸第二镂空段，该第二镂空段远离第一镂空段的一端为贯通至导体层边缘的开口端。
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