CN106549224A - 天线及终端设备 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种天线及终端设备，其中，该天线包括：介质基板、辐射阵子和耦合部件；所述辐射阵子设置于所述介质基板上；耦合部件设置于至少一个所述辐射阵子的辐射方向的两侧，且与所述辐射阵子的辐射面之间形成有间隙；所述耦合部件的长度短于与之所配合的所述辐射阵子的长度。由此，在辐射阵子处设置耦合部件实现对辐射阵子的辐射引向，进而能够提高天线的辐射效率。

Description

天线及终端设备

技术领域

本申请涉及无线通信领域，尤其涉及一种天线及终端设备。

背景技术

天线作为无线通信不可缺少的一部分，其基本功能是辐射和接收无线电波。发射时，把高频电流转换为电磁波；接收时，把电磁波转换为高频电流。随着无线通信技术的不断发展，2G、3G和4G移动通信系统将存在长期共存的局面，且路由器等终端功能也不断增强，兼容2G、3G、4G和WiFi的无线模块集成度不断提高，路由器终端基本可以兼容所有移动通信制式频段，在市场和技术的推动下，路由器等终端设备急切需要配备高效率的终端天线，以提升市场竞争力。

目前市场上的终端天线，存在着效率较低的问题，无法满足高端路由器等终端产品的需求。

发明内容

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请的第一个目的在于提出一种天线，该天线在辐射阵子处设置耦合部件实现对辐射阵子的辐射引向，由此能够提高天线的辐射效率。

本申请的第二个目的在于提出一种终端设备。

为达上述目的，本申请第一方面实施例提出了一种天线，包括：

介质基板；

辐射阵子，设置于所述介质基板上；

耦合部件，设置于至少一个所述辐射阵子的辐射方向的两侧，且与所述辐射阵子的辐射面之间形成有间隙；所述耦合部件的长度短于与之所配合的所述辐射阵子的长度。

本申请实施例的天线，包括介质基板和设置在介质基板上的辐射阵子，通过在辐射阵子的两侧设置耦合部件，通过耦合部件与辐射阵子的电磁耦合，实现对天线的电磁波的向外辐射引向的作用，增强了天线对外辐射的能力，提高了天线的辐射效率。

为达上述目的，本申请第二方面实施例提出了一种终端设备，包括主体，在所述主体上安装有上述的天线。

本申请实施例的终端设备，由于包括了上述的天线，而该天线包括介质基板和设置在介质基板上的辐射阵子，通过在辐射阵子的两侧设置耦合部件，通过耦合部件与辐射阵子的电磁耦合，实现对天线的电磁波的向外辐射引向的作用，增强了天线对外辐射的能力，提高了天线的辐射效率，进而提高了终端设备的使用性能。

本发明的附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请一个实施例的天线的内部结构示意图；

图2是本申请实施例的天线的内部结构反面示意图；

图3是本申请实施例的另一种天线的内部结构正面示意图；

图4是本申请实施例的第三种天线的内部结构正面示意图；

图5是本申请实施例的第四种天线的内部结构正面示意图；

图6是本申请实施例的第五种天线的内部结构正面示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

下面参考附图描述本申请实施例的天线及终端设备。

图1是本申请一个实施例的天线的内部结构示意图；图3是本申请实施例的另一种天线的内部结构正面示意图；图4是本申请实施例的第三种天线的内部结构正面示意图；图5是本申请实施例的第四种天线的内部结构正面示意图；图6是本申请实施例的第五种天线的内部结构正面示意图。本实施例所提供的天线可以用于路由器等终端设备。

如图1、图3、图4、图5或图6所示，该天线100包括：介质基板10、辐射阵子20和耦合部件30。其中，辐射阵子20设置于介质基板10上，耦合部件30设置于至少一个上述的辐射阵子20的辐射方向的两侧，且与辐射阵子20的辐射面之间形成有间隙；耦合部件30的长度短于与之所配合的辐射阵子20的长度。

本实施例中的介质基板10可以为采用绝缘材料制成的薄板，例如可以为PCB板基材。在本实施例中，为减小整个天线的体积以及节约成本，介质基板10的形状可以为长条形，并且介质基板10的顶部可以为弧形，需要说明的是，介质基板10的顶部为弧形时，相对应的，如图1所示，位于顶部的第一辐射阵子21的顶部外轮廓形状可以与介质基板的顶部外轮廓形状相匹配，即，第一辐射阵子21的顶部也可以为弧形状，由此，可在不过多增加天线尺寸的状态下，充分利用天线内部空间，增加天线的电长度，使得低频驻波较好。当然，为便于装配，第一辐射阵子21与介质基板10外轮廓之间应留有间隙。

需要说明的是，图3-图6中第一辐射阵子21的结构为简化画法，并不应理解为限定图3-图6所示结构的第一辐射阵子21的形状。

上述的辐射阵子20、耦合部件30可以采用铜箔浅镀到介质基板10上。本实施例中的天线100可以包括有多个辐射阵子20，每个辐射阵子20的工作频率可以不同，通过工作在不同工作频率的辐射阵子20，由此，能够保证整个天线所需要达到的工作频段，出于制作成本和性能的综合考虑，本实施例优选的，辐射阵子20的数量可以为三个，具体可以包括第一辐射阵子21、第二辐射阵子22和第三辐射阵子23，每个辐射阵子所分别对应的工作频段可以根据实际需要而具体设置，在此，本发明实施例不做限定。第一辐射阵子21可以位于介质基板10的顶部，作为主辐射阵子，第二辐射阵子22和第三辐射阵子23可以位于第一辐射阵子21的下方。

耦合部件30可以设置在第一辐射阵子21的辐射方向的两侧，耦合部件30可以与第一辐射阵子21平行设置，由此，可以使得耦合部件30能够起到最佳的引向效果，另外，在第一辐射阵子21的每侧的耦合部件30的数量可以为至少一个(一个、两个或多个)。

另外，耦合部件30的长度应短于第一辐射阵子21的长度，由此，可以保证辐射阵子21不会将耦合部件30所辐射的电磁波产生很强的反射效果，辐射阵子21和耦合部件30的各自的辐射能量能够同向叠加，从而增强辐射效果。

现有技术中的天线仅通过在介质基板上加载辐射阵子来进行信号传输。但是，当天线的工作频段较宽时，天线的尺寸相对工作频率的高频段尺寸大于高频段1/2波长。

例如，若天线的要求工作频段为698MHz-960MHz&1710MHz-2700MHz，工作频点2700MHz是960MHz频点的2.8倍。960MHz频点的工作波长(即在自由空间下960MHz频点对应的波长长度)是为其波长(312mm)的1/4(78mm)；该长度相当于2700MHz频点的波长(111mm)0.7个波长，大于2700MHz频点的1/2波长，由于波动性，会产生反向电流，从而抵消了正向电流的辐射，辐射效率降低。

各个耦合部件30的长度可以不同之外，各个耦合部件30的宽度也可以不同，例如，耦合部件30的宽度最窄可以为0.015个波长。各个耦合部件30之间的间距也可以不同，例如，最窄可以为0.025个波长，本实施例可以通过调节耦合部件30的长度、宽度以及耦合部件30与第一辐射阵子21之间的间距，使得耦合部件30的电流相位超前于第一辐射阵子21，由此减小了上述反向电流的对辐射的抵消影响，实现了对天线的辐射引向作用，增强了天线对外辐射的能力，由此进一步提高了天线的辐射效率。

当然，该天线100还可以包括罩设介质基板10以及介质基板10上的部件结构的外壳(图中未示出)，以防止雨水、灰尘等异物对天线的损害,影响仪器的使用寿命和工作精度。

本实施例提供的天线，包括了介质基板和设置在介质基板上的辐射阵子，通过在辐射阵子的两侧设置耦合部件，通过耦合部件与辐射阵子的电磁耦合，实现对天线的电磁波的向外辐射引向的作用，增强了天线对外辐射的能力，提高了天线的辐射效率。

优选的，在与耦合部件配合的辐射阵子的每侧可以包括多个耦合部件，多个耦合部件的长度从辐射阵子的辐射面向外逐渐变短，且各个耦合部件之间分别形成有间隙。

具体地，如图4或图5所示，在第一辐射阵子21的每侧可以包括有多个不同长度的耦合部件30，由此，满足不同频段的引向效果，例如，如图3和图4所示，在第一辐射阵子21的每侧可以包括三个耦合部件30，各个耦合部件30之间、以及耦合部件30与第一辐射阵子21的辐射面之间均保持有间隙，以实现耦合引向。第一辐射阵子21的两侧的耦合部件30可以以第一辐射阵子21为中心对称或不对称设置，本实施例并不限定。

特别的，请继续参照图4或图5，上述的耦合部件30的长度从第一辐射阵子21的辐射面向外逐渐变短，从而使得每个耦合部件30均能够接收到前一个耦合部件30所辐射的电磁波，由此，逐级辐射，进一步增强天线辐射的引向作用，进一步提高了对外辐射的能力和辐射效率。

更具体的，上述的耦合部件30的形状可以为如图4所示的矩形，或者为如图5所示的椭圆形，椭圆形的耦合部件30相较于矩形的耦合部件30，在长度尺寸相同的状态下，椭圆形的耦合部件30的频带更宽。

另外，如图6所示，还可以在耦合部件30上设置感抗和/或容抗元件31，通过感抗和/或容抗元件31可以适当调节耦合部件30上的电流幅度和相位，提高灵活性，从而可以在所需要的工作频段达到最佳的引向效果，提高天线的辐射效率。

介质基板10可以包括第一表面11，以及与第一表面11相对设置的第二表面12。本实施例中天线的三个辐射阵子：第一辐射阵子21、第二辐射阵子22和第三辐射阵子23可以设置在介质基板10的同一表面。

第一辐射阵子21的底部可以连接有微带传输线40，微带传输线40连接至馈电点；从馈电点处接收发信机所发送的信号后通过辐射阵子20和耦合部件30以电磁波的形式辐射出去。

第二辐射阵子22和第三辐射阵子23分别位于第一辐射阵子21的下方、且分别位于微带传输线40的两侧，优选的，第二辐射阵子22和第三辐射阵子23可以对称设置于微带传输线40的两侧，微带传输线40可以与第二辐射阵子22和第三辐射阵子23接触或通过缝隙耦合(电流耦合)，从而能够保证介质基板10的第一表面11的电流通畅。

在一些实施例中，在微带传输线40的传输方向上，微带传输线40可以包括高阻抗段41和低阻抗段42，优选的，高阻抗段41相对于低阻抗段42更靠近于第一辐射阵子21。通过采用高阻抗段41与低阻抗段42的微带传输线40，可以匹配，通过调节微带传输线40的阻抗，可以调节天线的输入阻抗，保证天线在较宽的频带内实现阻抗匹配，以减小天线的回波损耗，增大前向能量的传输，保证天线的辐射效率。

在介质基板10的第二表面12上可以设置有接地部件50，第二辐射阵子22、第三辐射阵子23和微带传输线40可以分别与接地部件50电连接。

具体的，可以在第二辐射阵子22、第三辐射阵子23和微带传输线40上开设有连通至的接地部件50的导通孔60，第二辐射阵子22、第三辐射阵子23和微带传输线40通过导线穿过导通孔60与接地部件50电连接。

接地部件50可以包括用于接地的金属片体，金属片体的各分支之间形成有至少一个缝隙51。接地部件50上的缝隙可以用于改变电流路径，由此可以进一步地增加天线的工作频段宽度。

需要说明的是，金属片体的形状可以为不规则形状，并形成有多个分支，多个分支之间可以形成有多个缝隙51。

在上述实施例中的，馈电点可以设置在接地部件50的底部，具体可在接地部件50上开设馈电导通孔70，该馈电导通孔70外部设置一圆环结构71，该圆环结构71上涂覆有铜箔，在该圆环结构71周围没有覆铜的部分，可实现绝缘作用，该具有绝缘作用的圆环结构71内部和外部分别用于连接内导体和外导体，从而对整个天线实现馈电。

另外，图2是本申请实施例的天线的内部结构反面示意图；如图2所示，更进一步的，在介质基板10的第二表面12上还设置有用于产生次级辐射的寄生部件80。寄生部件80的形状也可以为不规则形状，并且寄生部件80的数量也不限定，可以理解的是，寄生部件80的数量越多，更能达到增加带宽的效果。多个寄生部件80可以分散布置于介质基板10上，由此可以更好的覆盖天线的频段，充分增加天线的带宽。考虑到整个天线的体积和成本，本实施例的天线的寄生部件80的数量为五个。

需要说明的是，本发明实施例中的辐射阵子、耦合部件、微带传输线、接地部件和寄生部件均可以采用铜箔浅镀于介质基板上。本发明实施例的天线提高了辐射效率，并且保证了在宽频带内较高的增益和优异的全向性，采用印刷结构可以在提高天线性能的基础上进一步减小天线的物理尺寸，具有成本低廉，结构简单且重量较轻的优点。

在本发明的另一实施例中，还提供一种终端设备，该终端设备包括有主体，在主体上安装有上述实施例所提供的天线。

本实施例的终端设备中的天线的结构与上述实施例相同，在此不再赘述。

本实施例的终端设备，由于包括了上述实施例提供的天线，而该天线包括介质基板和设置在介质基板上的辐射阵子，通过在辐射阵子的两侧设置耦合部件，通过耦合部件与辐射阵子的电磁耦合，实现对天线的电磁波的向外辐射引向的作用，增强了天线对外辐射的能力，提高了天线的辐射效率，进而提高了终端设备的使用性能。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。

在本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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。

Claims (15)

1.一种天线，其特征在于，包括：

介质基板；

辐射阵子，设置于所述介质基板上；

耦合部件，设置于至少一个所述辐射阵子的辐射方向的两侧，且与所述辐射阵子的辐射面之间形成有间隙；所述耦合部件的长度短于与之所配合的所述辐射阵子的长度。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，

所述辐射阵子的每侧分别设置有至少一个耦合部件。

3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，

在与耦合部件配合的辐射阵子的每侧包括多个耦合部件，多个所述耦合部件的长度从所述辐射阵子的辐射面向外逐渐变短，且各个所述耦合部件之间分别形成有间隙。

4.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，

所述耦合部件的形状为矩形或者椭圆形。

5.根据权利要求2-4任一项所述的天线，其特征在于，

所述耦合部件上还设置有感抗和/或容抗元件。

6.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，

所述介质基板包括第一表面，以及与所述第一表面相对设置的第二表面；

所述天线包括以下三个辐射阵子：第一辐射阵子、第二辐射阵子和第三辐射阵子；

第一辐射阵子、第二辐射阵子和第三辐射阵子均设置于所述介质基板的第一表面上。

7.根据权利要求6所述的天线，其特征在于，

第一辐射阵子位于所述介质基板的顶部，所述第一辐射阵子的底部连接有微带传输线，所述微带传输线连接至馈电点；

第二辐射阵子和第三辐射阵子分别位于所述第一辐射阵子的下方、且分别位于所述微带传输线的两侧，所述微带传输线与所述第二辐射阵子和所述第三辐射阵子接触或通过缝隙耦合。

8.根据权利要求7所述的天线，其特征在于，

所述第一辐射阵子的顶部的外轮廓形状与所述介质基板的顶部外轮廓形状相匹配，所述第一辐射阵子与所述介质基板外轮廓之间形成有间隙。

9.根据权利要求7所述的天线，其特征在于，

在所述微带传输线的传输方向上，所述微带传输线包括高阻抗段和低阻抗段，所述高阻抗段相对于所述低阻抗段更靠近于所述第一辐射阵子。

10.根据权利要求6所述的天线，其特征在于，

在所述介质基板的第二表面上设置有接地部件，所述第二辐射阵子、所述第三辐射阵子和所述微带传输线分别与所述接地部件电连接。

11.根据权利要求10所述的天线，其特征在于，

在所述第二辐射阵子、所述第三辐射阵子和所述微带传输线上开设有连通至的所述接地部件的导通孔，所述第二辐射阵子、所述第三辐射阵子和微带传输线通过导线穿过所述导通孔与所述接地部件电连接。

12.根据权利要求10或11所述的天线，其特征在于，

所述接地部件包括用于接地的金属片体，所述金属片体的各分支之间形成有至少一个缝隙。

13.根据权利要求11所述的天线，其特征在于，

在所述介质基板的第二表面上还设置有用于产生次级辐射的寄生部件。

14.根据权利要求13所述的天线，其特征在于，所述寄生部件包括有多个，多个所述寄生部件分散布置于介质基板上。

15.一种终端设备，包括主体，其特征在于，在所述主体上安装有如权利要求1-14任一项所述的天线。