CN106299662A - 新型缝隙天线 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种新型缝隙天线，包括金属壳体，金属壳体的边缘处开有半封闭式的缝隙，缝隙上方设有介质基板，介质基板上方设有馈电结构，所述馈电结构横跨缝隙，通过调节缝隙的尺寸和馈电结构的形式及馈电结构与缝隙的相对位置调整产生的谐振频率。采用在金属壳体边缘上设置半封闭式缝隙的方法，突破了常规全闭合缝隙天线的辐射方向图无法克服的明显凹陷问题，结合馈电结构与缝隙的相对位置的设置，产生的辐射方向图圆度效果好，该缝隙天线，结构紧凑，在尽量保证产生多谐振的同时，还能够具有良好的辐射方向图，在实际工程中有应用广泛基础。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信领域，更具体地，涉及新型缝隙天线。
背景技术
随着当今电子科技的发展，各种移动终端设备越发趋于小型化和金属化，如手机和笔记本电脑，其小型化和金属化已成为必不可少的卖点。电子产品的小型化和金属化的确拥有更优的用户体验，但对于天线设计工程师而言，小型化直接压缩了天线可设计区域，直接加大天线设计的难度，而由于金属对电磁波具有吸收特性，金属化更是给天线的设计带来了极大挑战。另一方面，吞吐量（指对网络、设备、端口、虚电路或其他设施，单位时间内成功地传送数据的数量）对于电子产品尤其是笔记本和平板电脑上市之前都需要过认证，在认证过程中，辐射方向图对吞吐量大小非常重要，辐射方向图圆度越好，表示辐射越均匀，越容易通过吞吐量的测试。
缝隙天线作为一种基于金属结构的天线形式，天然具有解决小型化和金属化挑战的优势。因此，缝隙天线的研究成为近年的研发热点，现有技术中采用全封闭式的理想缝隙天线，但是由于理想缝隙和与它对偶的电对称振子为互补天线，辐射方向图都是面包圈形状，如图1 所示，辐射方向图有明显的凹陷，在凹陷的地方辐射性很差，具有辐射死角，没法进行信号的接收和发送，导致应用该类型天线的电子产品吞吐量认证很难通过。目前的研究大部分仍然存在这个问题。且现有设计还存在只能实现单谐振辐射的问题，或即使实现了双谐振辐射，但的缝隙形式复杂，导致对工艺要求高，很难满足产品的美观性需求，并且仍然是存在死角问题。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种新型缝隙天线。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：一种新型缝隙天线，包括金属壳体，金属壳体的边缘处开有半封闭式的缝隙，缝隙上方设有介质基板，介质基板上方设有馈电结构，所述馈电结构横跨缝隙，通过调节缝隙的尺寸和馈电结构的形式及馈电结构与缝隙的相对位置调整产生的谐振频率。
所述缝隙为长条形，一端为处于金属壳体边缘的开放端，另一端为延伸至金属壳体内部的短路端。
所述缝隙的长度为天线所需最低频率的四分之一波长到二分之一波长之间；所述缝隙段的宽度为1mm~3mm。
所述介质基板紧贴设置在缝隙上方，介质基板为介电体基板。
所述介质基板的长度大于或等于缝隙段的长度，介质基板的宽度为5mm~12mm；所述介质基板的高度为0.2mm~1.5mm。
所述馈电结构包括Monopolo天线形式、PIFA天线形式或耦合馈电天线形式。
所述馈电结构包括进行信号的馈送与接收的馈电部分，以及馈电部分激励缝隙产生谐振的辐射部分。
所述馈电部分从介质基板靠金属壳体内侧的一端的中部的下方作为馈电点并向上延伸至缝隙上方，于缝隙上方向金属壳体外侧延伸一段作为辐射段，所述馈电点上方的馈电部分向外延伸一小段后下地连接。
所述馈电部分从介质基板靠金属壳体内侧的一端的中部的下方作为馈电点并向上延伸至缝隙上方，于缝隙上方向金属壳体外侧延伸一段作为辐射段，还包括寄生分支，寄生分支设置于缝隙和辐射段的上方，并在中部向下延伸一段与缝隙交叉后下地连接。
所述馈电部分从介质基板靠金属壳体内侧的边缘处向金属壳体外侧的方向呈阶梯状延伸，并向下延伸一分支连接馈电点，还包括寄生分支，寄生分支设置于介质基板上方边缘上，并向金属壳体外侧延伸一段后向下延伸与缝隙交叉后下地连接。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明提供一种新型缝隙天线，采用在金属壳体边缘上设置半封闭式缝隙的方法，突破了常规全闭合缝隙天线的辐射方向图无法克服的明显凹陷问题，结合馈电结构与缝隙的相对位置的设置，产生的辐射方向图圆度效果好，该缝隙天线，结构紧凑，在尽量保证产生多谐振的同时，还能够具有良好的辐射方向图，在实际工程中有应用广泛基础。
附图说明
图1为本发明理想缝隙天线的辐射方向图。
图2为本发明原理结构立体图。
图3为本发明实施例1的天线结构图。
图4为本发明实施例1的回波损耗图。
图5为本发明实施例1的辐射方向图。
图6为本发明实施例2的天线结构图。
图7为本发明实施例2的回波损耗图。
图8为本发明实施例2的辐射方向图。
图9为本发明实施例3的天线结构图。
图10为本发明实施例3的回波损耗图。
图11为本发明实施例3的辐射方向图。
其中，1为金属壳体，2为介质基板，3为缝隙，4为辐射部分，5为馈电部分，6为馈电点，7为接地点，8为寄生分支。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本发明进行进一步详细描述。
一种新型缝隙天线，通过在金属壳体上开设半封闭式缝隙结构，并在缝隙上方设置介质基板，采用不同的馈电结构设置在介质基板上，利用馈电结构与缝隙共同激励产生辐射，能够产生为WLAN/Bluetooth服务的2G和5G双频谐振，其中，馈电结构包括PIFA形式、耦合Loop、Monopole等形式。所产生的辐射方向图的方向性良好，没有明显的凹陷。
如图2所示，该缝隙天线设置在电子产品的金属壳体1上，于金属壳体的一侧边向内侧开缝隙3，形成长条形的半封闭式缝隙3，缝隙的一端于金属壳体的边缘上开口，另一端于金属壳体的中部封闭，该缝隙的长度为所需设计的天线的最低频率的四分之一波长到二分之一波长之间；所述缝隙段的宽度为1mm~3mm。缝隙可以电子产品的金属壳体边缘保持平行，也可以与其有一定的斜角。
缝隙的上方紧贴设置介质基板2，该介质基板为由电解质制成的板状介电体基板，介质基板的长度大于或等于缝隙段的长度，介质基板的宽度为5mm~12mm；所述介质基板的高度为0.2mm~1.5mm。
介质基板表面设有馈电结构，馈电结构横跨缝隙，包括馈电部分5和辐射部分4。所述馈电部分，连接馈电点6，给馈电结构进行信号的馈送与接收，可以采用同轴线与信号源连接；所述辐射部分，包括馈电部分中的辐射段以及馈电部分与缝隙激励产生的共同辐射，从而产生谐振，采用耦合馈电的方式，与所述缝隙不直接连接，隔着介质基板对缝隙进行激励，通过调节缝隙的尺寸和馈电结构的形式及位置等来调整本发明的缝隙天线产生的谐振频率。需注意的是馈电结构的形式，可以采用常规的PIFA形式、耦合馈电形式、Monopole等形式。
该缝隙天线的辐射方向图比较好，主要是通过所述馈电结构激励起所述缝隙段产生的辐射与所述的馈电结构自身产生的辐射混合在一起互补后所导致；也可以是通过所述馈电结构激励其的所述缝隙段产生不是纯缝隙天线的电流模式所导致。
其中，电子产品为笔记本电脑或平板电脑。
实施例1
如图3所示，新型缝隙天线的一种具体实施方式，在电子产品金属壳体设置缝隙3，缝隙尺寸为40mm*2mm，缝隙上方紧贴设置介质基板，介质基板102的尺寸为40mm*10mm*0.6mm。介质基板上方铺设馈电结构，馈电结构包括馈电部分5以及与缝隙激励产生谐振的辐射部分，辐射部分采用PIFA形式，馈电部分从介质基板靠金属壳体内侧的一端的中部的下方作为馈电点6并向上延伸至缝隙上方，于缝隙上方像金属壳体外侧延伸一段作为辐射段4，所述馈电点上方的馈电部分向外延伸一小段后连接接地点7。图4为本实施例的缝隙天线所获得的回波损耗图，从图中可以得出，该缝隙天线能够获得WLAN应用的2G和5G的双频谐振。图5为本实施例的缝隙天线所获得的辐射方向图，该缝隙天线的E面和H面的辐射方向图圆度较好，尤其在0度、90度、180度和-90度的四个方向上没有明显的凹陷，使得电子产品的天线性能够更容易通过吞吐量认证。
实施例2
如图6所示，在电子产品金属外壳边缘处开设缝隙段3，尺寸为45mm*2mm，介质基板102的尺寸为45mm*10mm*0.6mm。馈电结构的辐射部分采用耦合馈电形式，所述馈电部分5从介质基板2靠金属壳体内侧的一端的中部的下方作为馈电点6并向上延伸至缝隙上方，于缝隙上方向金属壳体外侧延伸一段作为辐射段4，还包括寄生分支8，寄生分支设置于缝隙和辐射段的上方，并在中部向下延伸一段与缝隙交叉后连接接地点7。图7为本实施例的缝隙天线所获得的回波损耗图，从图中可以得出，该缝隙天线能够获得WLAN应用的2G和5G的双频谐振。图8为本实施例的缝隙天线所获得的辐射方向图，该缝隙天线的E面和H面的辐射方向图圆度较好，尤其在0度、90度、180度和-90度的四个方向上没有明显的凹陷，使得电子产品的天线性能够更容易通过吞吐量认证。
实施例3
如图9所示，在电子产品金属壳体边缘开设缝隙3，尺寸为38mm*2mm，介质基板102的尺寸为38mm*10mm*0.6mm。馈电结构的辐射部分采用耦合Loop形式，其馈电部分5从介质基板2靠金属壳体1内侧的边缘处向金属壳体外侧的方向呈阶梯状延伸，并向下延伸一分支连接馈电点6，还包括寄生分支8，寄生分支8设置于介质基板上方边缘上，并向金属壳体外侧延伸一段后向下延伸与缝隙交叉后连接接地点7。图10为本实施例的缝隙天线所获得的回波损耗图，从图中可以得出，该缝隙天线能够获得WLAN应用的2G和5G的双频谐振。图11为本实施例的缝隙天线所获得的辐射方向图，该缝隙天线的E面和H面的辐射方向图圆度较好，尤其在0度、90度、180度和-90度的四个方向上没有明显的凹陷，使得电子产品的天线性能够更容易通过吞吐量认证。
以上为本发明的其中具体实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种新型缝隙天线，其特征在于：包括金属壳体（1），金属壳体的边缘处开有半封闭式的缝隙（3），缝隙上方设有介质基板（2），介质基板上方设有馈电结构，所述馈电结构横跨缝隙，通过调节缝隙的尺寸和馈电结构的形式及馈电结构与缝隙的相对位置调整产生的谐振频率。
2.根据权利要求1所述的新型缝隙天线，其特征在于：所述缝隙为长条形，一端为处于金属壳体边缘的开放端，另一端为延伸至金属壳体内部的短路端。
3.根据权利要求2所述的新型缝隙天线，其特征在于：所述缝隙的长度为天线所需最低频率的四分之一波长到二分之一波长之间；所述缝隙段的宽度为1mm~3mm。
4.根据权利要求1所述的新型缝隙天线，其特征在于：所述介质基板紧贴设置在缝隙上方，介质基板为介电体基板。
5.根据权利要求4所述的新型缝隙天线，其特征在于：所述介质基板的长度大于或等于缝隙段的长度，介质基板的宽度为5mm~12mm；所述介质基板的高度为0.2mm~1.5mm。
6.根据权利要求1所述的新型缝隙天线，其特征在于：所述馈电结构包括Monopolo天线形式、PIFA天线形式或耦合馈电天线形式。
7.根据权利要求1所述的新型缝隙天线，其特征在于：所述馈电结构包括进行信号的馈送与接收的馈电部分（5），以及馈电部分激励缝隙产生谐振的辐射部分。
8.根据权利要求7所述的新型缝隙天线，其特征在于：所述馈电部分从介质基板靠金属壳体内侧的一端的中部的下方作为馈电点（6）并向上延伸至缝隙上方，于缝隙上方向金属壳体外侧延伸一段作为辐射段（4），所述馈电点上方的馈电部分向外延伸一小段连接下地点（7）。
9.根据权利要求7所述的新型缝隙天线，其特征在于：所述馈电部分从介质基板靠金属壳体内侧的一端的中部的下方作为馈电点（6）并向上延伸至缝隙上方，于缝隙上方向金属壳体外侧延伸一段作为辐射段（4），还包括寄生分支（8），寄生分支设置于缝隙和辐射段的上方，并在中部向下延伸一段与缝隙交叉后连接下地点（7）。
10.根据权利要求7所述的新型缝隙天线，其特征在于：所述馈电部分从介质基板靠金属壳体内侧的边缘处向金属壳体外侧的方向呈阶梯状延伸，并向下延伸一分支连接馈电点（6），还包括寄生分支（8），寄生分支设置于介质基板上方边缘上，并向金属壳体外侧延伸一段后向下延伸与缝隙交叉后连接下地点（7）。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170104 |