CN105633586B

CN105633586B - 天线装置及电子设备

Info

Publication number: CN105633586B
Application number: CN201610125272.3A
Authority: CN
Inventors: 孙劲; 赵青; 何其娟
Original assignee: Goertek Inc
Current assignee: Goertek Inc
Priority date: 2016-03-04
Filing date: 2016-03-04
Publication date: 2019-02-26
Anticipated expiration: 2036-03-04
Also published as: CN105633586A

Abstract

本发明公开了一种天线装置及电子设备。该天线装置包括：上层天线；和下层天线，其中，上层天线位于下层天线的上方，下层天线为缝隙天线，以及上层天线与下层天线中的未开缝区域相对并以所述未开缝区域作为上层天线的反射地板。与现有技术相比，根据本发明的双层天线结构可以实现较好的天线特性。本发明的一个用途是用于无线通信的电子设备。

Description

天线装置及电子设备

技术领域

本发明涉及天线技术，更具体地，涉及一种天线装置及电子设备。

背景技术

随着无线通信技术的迅速发展，天线技术也迅速地发展起来。当前，越来越多的设备需要支持多个频段，例如，GPS(全球定位系统)频段、ETC(电子收费系统)频段等。

为了支持多个频段，可以在一个电子设备中集成多个天线装置。但是，这些天线装置可能会相互干扰。例如，由于微带贴片天线可以较容易地实现各种极化方式，它被广泛应用于圆极化天线设计中。但是，当采用双层微带贴片天线来实现双频圆极化天线时，上层微带贴片天线的辐射会受到受到下层微带贴片天线的辐射的影响。此外，对于双层微带贴片天线，两个天线的接地方式的实现也成为了本领域中的一个新的技术问题。

在现有技术中，缝隙天线是通过在导体平面上产生缝隙而形成的天线。在缝隙天线中，典型的缝隙形状可以是长条形的。通过在缝隙上激励射频电磁场，而向空间辐射电磁波；或者通过缝隙天线接收电磁波。

因此，需要对现有技术进行改进，以解决现有技术中的至少一个技术问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于天线装置的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种天线装置，包括：上层天线；和下层天线，其中，上层天线位于下层天线的上方，下层天线为缝隙天线，以及上层天线与下层天线中的未开缝区域相对并以所述未开缝区域作为上层天线的反射地板。

优选地，所述天线装置还包括：反射地板，其中，该反射地板位于下层天线的下方。

优选地，所述天线装置还包括：第一介质基板、第二介质基板和第三介质基板，其中，上层天线位于第一介质基板上，下层天线位于第二介质基板上，以及反射地板位于第三介质基板上。

优选地，所述天线装置还包括：馈电网络，该馈电网络包括第一分支和第二分支，第一分支和第二分支分别与下层天线的第一馈电点和第二馈电点连接，以及第一分支和第二分支的长度使得在第一馈电点和第二馈电点的馈电信号产生90°相差。

优选地，下层天线包括作为第一辐射单元的第一缝隙、作为第二辐射单元的第二缝隙、作为寄生单元的第三缝隙和作为寄生单元的第四缝隙，以及第一馈电点接近第一缝隙，第二馈电点接近第二缝隙。

优选地，第一、第二、第三、第四缝隙的形状相同，以及它们按照正方形的四边被依次排列。

优选地，第一、第二、第三、第四缝隙呈“U”形，第一、第三缝隙的“U”形底部相对，以及第二、第四缝隙的“U”形底部相对。

优选地，上层天线是微带贴片天线。

优选地，，上层天线是ETC天线，以及下层天线是GPS天线。

根据本发明的第二方面，提供了一种电子设备，包括根据本发明的天线装置。

与现有技术相比，根据本发明的双层天线结构可以实现较好的天线特性。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是根据本发明的一个实施例的天线装置的顶视图。

图2是根据本发明的一个实施例的天线装置的侧视图。

图3是根据本发明的一个实施例的天线装置中的馈电线路的示意图。

图4是根据本发明的一个实施例的天线装置中的下层天线的S11特性的示意性曲线图。

图5是根据本发明的一个实施例的天线装置中的上层天线的S11特性的示意性曲线图。

图6是根据本发明的一个实施例的天线装置中的下层天线的天线轴比的示意性曲线图。

图7是根据本发明的一个实施例的天线装置中的上层天线的天线轴比的示意性曲线图。

图8是根据本发明的一个实施例的天线装置中的下层天线的天线增益的示意性曲线图。

图9是根据本发明的一个实施例的天线装置中的上层天线的天线增益的示意性曲线图。

图10是根据本发明的一个实施例的天线装置中的下层天线的天线电流分布的示意图。

图11是根据本发明的一个实施例的天线装置中的上层天线的天线电流分布的示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

下面，参照附图说明根据本发明的各个实施例和例子。

图1是根据本发明的一个实施例的天线装置的顶视图。图2是所述天线装置的侧视图。

如图1和图2所示，天线装置包括：上层天线1和下层天线3。上层天线1位于下层天线3的上方。本领域技术人员应当理解，这里的“上方”指的是当天线装置水平放置时上层天线和下层天线的相对位置。使用这种术语是为了在说明书中进行描述的需要,在实际使用时，可以根据需要以任何姿态放置所述天线装置。下层天线3为缝隙天线。上层天线1与下层天线3中的未开缝区域相对并以所述未开缝区域作为上层天线的反射地板。

在这个实施例中，下层天线3为缝隙天线，它能够提供较大的导体面积。因此，下层天线3既作为天线的辐射体使用，又作为上层天线1的地板。这种天线结构可以很好地解决如何实现双层天线的参考地的技术问题。

此外，与现有技术相比，这种双层天线结构可以实现较好的天线特性。

此外，与现有技术相比，所述天线装置中的上层天线和下层天线之间具有较好的隔离度。

上层天线1可以是任意合适的天线，例如，偶极子天线、螺旋天线等。优选地，如图1所示，上层天线1是微带贴片天线。例如，微带贴片天线1可以是经过切角处理的导体片，以产生圆极化波。可以通过调整导体片的尺寸来调节所述上层天线的谐振频率。可通过调整微带贴片天线的切角的大小来调节其圆极化特性。通过这种方式实现的双层天线可以具有较好的双频圆极化特性。此外，该天线装置可以实现较高的增益特性。在图1中，由同轴线经由下层天线3通过馈电点11向上层天线1进行馈电。

如图2所示，天线装置还包括反射地板5。该反射地板5位于下层天线的下方。通过使用反射地板5，可以使得天线装置(尤其是下层天线3)的辐射具有较好的方向性。

如图2所示，天线装置还包括第一介质基板2、第二介质基板4和第三介质基板6。上层天线1位于第一介质基板2上。下层天线3位于第二介质基板4上。反射地板5位于第三介质基板6上。通过使用介质基板，可以增加天线基板的介电常数，从而减小天线的尺寸。

例如，在这个本实施例中使用的介质基板是介电常数为20的陶瓷材料。此外，也可以根据需要使用FR4材料等的介质基板。

如图2所示，天线装置还包括馈电网络40。馈电网络40位于第三介质基板6的背面。图3示出了该馈电网络的示意图。如图3所示，该馈电网络40包括第一分支43和第二分支44。如图1所示，第一分支43和第二分支44分别与下层天线的第一馈电点36和第二馈电点35连接。第一分支43的端点41通过探针连接到第一馈电点36，第二分支44的端点42通过探针连接到第二馈电点35。例如，以及第一分支43和第二分支44的长度使得在第一馈电点36和第二馈电点35的馈电信号产生90°相差。

这种馈电网络具有简单的结构，降低了馈电网络的设计难度。

此外，通过采用90°相差的馈电信号，使得天线更容易产生圆极化频谱。

如图1所示，下层天线3包括作为第一辐射单元的第一缝隙31、作为第二辐射单元的第二缝隙32、作为寄生单元的第三缝隙33和作为寄生单元的第四缝隙34。第一馈电点36接近第一缝隙31，第二馈电点35接近第二缝隙32。可通过调节所述缝隙的长度和宽度来调节缝隙天线3的谐振频率。

在这个实施例中，使用作为寄生单元的第三缝隙33和作为寄生单元的第四缝隙34，从而提高天线增益并降低天线轴比。

例如，如图1所示，第一、第二、第三、第四缝隙31、32、33、34的形状相同，以及它们按照正方形的四边被依次排列。在图1中，第一、第二、第三、第四缝隙31、32、33、34呈“U”形。第一、第三缝隙31、33的“U”形底部相对，以及第二、第四缝隙32、34的“U”形底部相对。

在一个实施例中，上层天线1是ETC天线，以及下层天线3是GPS天线。GPS天线3的谐振频率是1.575GHz频段。ETC天线的谐振频率在5.775GHz-5.845GHz范围内。

可以将根据本发明的天线装置(例如具有图1-3所示的结构的天线装置)包括在电子设备中，从而实现较好的无线通信特性。所述电子设备例如可以是手机、集成了电子收费系统的车载GPS设备等。

图4-11示出了参照图1-3的实施例所制造的一个天线装置的各个特性的示意图。在所述天线装置中，上层天线是ETC天线，下层天线是GPS天线。

图4是所述天线装置中的下层天线的S11特性的示意性曲线图。图5是所述天线装置中的上层天线的S11特性的示意性曲线图。从图4和图5中可以看出，该天线装置实现了较好的双频特性。

图6是所述天线装置中的下层天线的天线轴比的示意性曲线图。图7是所述天线装置中的上层天线的天线轴比的示意性曲线图。从图6和图7中可以看出，该天线装置实现了较好的圆极化特性，例如，θ＝0°，Φ＝0°时天线轴比可以小于3dB。

图8是所述天线装置中的下层天线的天线增益的示意性曲线图。图9是所述天线装置中的上层天线的天线增益的示意性曲线图。从图8和图9中可以看出，该天线装置实现了较好的定向性。例如，GPS天线在辐射方向(Z方向)的最大增益可以达到8.4dB,以及ETC天线在辐射方向(Z方向)的最大增益可以达到10dB。

图10是所述天线装置中的下层天线的天线电流分布的示意图。图11是所述天线装置中的上层天线的天线电流分布的示意图。ETC天线通过微带贴片1进行辐射，而GPS天线则是通过缝隙31、32、33和34进行辐射。如图10所示，U形缝隙31、32、33和34的拐角两两相对，在所述缝隙末端电流分布较强。因此，通过采用这种U形的缝隙可以较容易调整天线的辐射特性和/或获得较好的天线特性。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims

1.一种天线装置，包括：

上层天线(1)；和

下层天线(3)，

其中，上层天线位于下层天线的上方，上层天线是微带贴片天线，下层天线为缝隙天线，以及上层天线与下层天线中的未开缝区域相对并以所述未开缝区域作为上层天线的反射地板；

馈电网络(40)，该馈电网络包括第一分支(43)和第二分支(44)，第一分支和第二分支分别与下层天线的第一馈电点(36)和第二馈电点(35)连接，以及第一分支和第二分支的长度使得在第一馈电点和第二馈电点的馈电信号产生90°相差；

其中，下层天线包括作为第一辐射单元的第一缝隙(31)、作为第二辐射单元的第二缝隙(32)、作为寄生单元的第三缝隙(33)和作为寄生单元的第四缝隙(34)，以及第一馈电点接近第一缝隙，第二馈电点接近第二缝隙。

2.根据权利要求1所述的天线装置，还包括：反射地板(5)，其中，该反射地板位于下层天线的下方。

3.根据权利要求2所述的天线装置，还包括：第一介质基板(2)、第二介质基板(4)和第三介质基板(6)，其中，上层天线位于第一介质基板上，下层天线位于第二介质基板上，以及反射地板位于第三介质基板上。

4.根据权利要求1所述的天线装置，其中，第一、第二、第三、第四缝隙的形状相同，以及它们按照正方形的四边被依次排列。

5.根据权利要求4所述的天线装置，其中，第一、第二、第三、第四缝隙呈“U”形，第一、第三缝隙的“U”形底部相对，以及第二、第四缝隙的“U”形底部相对。

6.根据权利要求1所述的天线装置，其中，上层天线是ETC天线，以及下层天线是GPS天线。

7.一种电子设备，包括根据权利要求1所述的天线装置。