CN108400430A - 一种天线装置及终端 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种天线装置及终端,该天线装置包括:天线、天线主板、绝缘层和曲流层;其中,曲流层设置在天线主板之上,曲流层的一端与天线主板的接地端通过连接端连接,曲流层的其余部分通过绝缘层与天线主板绝缘;曲流层上具有导流槽。本发明实施例通过新增的具有导流槽的曲流层,延长了主板表面电流路径,改善了天线的低频段效率,从而保证了在较小物理尺寸下,提升了低频段效率。
Description
技术领域
本申请涉及但不限于无线通信技术,尤指一种天线装置及终端。
背景技术
随着无线通信技术的发展和各种通信标准的日益兴起,无线终端的功能变得越来越复杂,一般可以支持多个频段不同通信标准;同时,大多数用户趋向于购买体积小、便于携带的无线终端产品。
随着无线终端的功能变得越来越复杂,无线终端内部的电路变得更加复杂,而在无线终端设计时给天线预留的空间也越来越少,但是,对天线的功能要求却越来越多。电路的高度集成化可以满足无线设备小型化的需求,但是天线的体积往往成为无线终端缩减体积的“瓶颈”。
天线作为无线终端的重要组成部分,不仅直接影响到无线终端的收发性能,也影响着无线终端的整体尺寸和美观,因此设计一款既可以满足结构要求、客户要求,又可以满足天线性能指标要求的天线成为业界目前面临的难题。
通常,无线终端中会包含多个天线,在发射端和接收端同时使用多个天线进行接收和发射,相关技术中,终端的天线系统将不可避免地引起多个天线之间的相互耦合,导致天线之间的相关性减小,从而降低通信容量,而且也会降低天线的辐射效率。为了降低天线之间的耦合,通常会增大天线之间的距离,而无线终端有限的空间又不能满足这个要求,尤其是在700MHz左右的频段,几个天线之间的电气距离通常只有波长的十几分之一,这就更加剧了耦合程度。
目前,无线终端产品对整机尺寸有严格的要求,如何在保证较小的空间上实现多天线技术是目前一个技术难点。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供一种天线装置及终端,能够保证在较小物理尺寸下,提升低频段效率。
为了达到本发明目的,本发明提供了一种天线装置,包括:天线6、天线主板4、绝缘层3和曲流层1,其中,
曲流层1上具有导流槽2;
曲流层1设置在天线主板4之上,曲流层1的一端与天线主板4的接地端通过连接端5连接,曲流层1的其余部分通过绝缘层3与天线主板4绝缘。
可选地,所述连接端5设置在所述曲流层1上,且与所述天线6相对的一端;
或者,所述连接端5设置在天线6的侧面位置;
或者,所述连接端5设置在曲流层1上的任意位置。
可选地,所述天线主板4上包括屏蔽罩。
可选地,所述连接端5通过以下方式形成:
将曲流层1设置在所述屏蔽罩上或者所述天线主板4的接地位置;
或者,所述曲流层1与所述屏蔽罩直接焊接或者通过弹片压接。
可选地,所述导流槽2包括一个或一个以上。
可选地,所述导流槽2设置在曲流层1的顶端和/或侧面。
可选地,所述天线6为主天线;
所述天线装置还包括:分集天线7。
可选地,所述导流槽是所述曲流层上的一个或多个缝隙;
所述导流槽的缝隙的长度和宽度在0~10或50波长变化。
本申请还提供一种终端,包括上述任一项所述的天线装置。
可选地,所述终端包括:无线手表、手环、追踪器、或手机。
本申请技术方案包括:天线装置包括:天线、天线主板、绝缘层和曲流层;其中,曲流层设置在天线主板之上,曲流层的一端与天线主板的接地端通过连接端连接,曲流层的其余部分通过绝缘层与天线主板绝缘;曲流层上具有导流槽。本发明实施例通过新增的具有导流槽的曲流层,延长了主板表面电流路径,改善了天线的低频段效率,从而保证了在较小物理尺寸下,提升了低频段效率。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案,并不构成对本申请技术方案的限制。
图1(a)为相关技术中单极子天线的结构图;
图1(b)为相关技术中单极子天线的等效图;
图2(a)为相关技术中单极子天线主板电流路径示意图;
图2(b)为本申请采用曲流技术后单极子天线主板电流路径示意图;
图3为本申请图2(a)的等效电路图;
图4为设置有本申请天线装置的无线终端整机结构主视图;
图5为设置有本申请天线装置的无线终端整机结构侧视图;
图6为本申请曲流层结构示意图;
图7为本申请天线S11参数对比示意图;
图8为本申请曲流层结构第一实施例的示意图;
图9为本申请曲流层结构第二实施例的示意图;
图10为本申请曲流层结构第三实施例的示意图。
1—天线装置中的曲流层;2—导流槽;3—绝缘层;4—天线主板;5—曲流层与天线主板之间的连接端;6—天线(主天线);7—分集天线。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
通常,无线终端如手机的天线所需要的地板尺寸都比较大,分布在地板上的表面电流也非常强。这就造成天线的总体尺寸大,天线性能不稳定,不利于手机的小型化发展。结构紧凑、性能稳定、在高频仍具有与对称阵子相似的全向辐射特性的多频手机天线的设计仍旧具有一定的难度。
单极子(Monople)天线具有工作带宽宽和良好的辐射特性,而环形天线具有较好的鲁棒特性。采用平面设计的单极子天线和环形天线是手机常用的天线类型。环形天线的基本谐振模式为一个波长,如果要覆盖GSM 900(即877MHz~960MHz),需要比较大的天线尺寸。此外,在频率大于1800MHz后,环形天线难以实现全向辐射,天线不能有效地接收/发射各个方向的信号。
图1(a)为相关技术中单极子天线的结构示意图,如图1(a)所示,单极子天线由长为h的振子和无限大地板组成。因为地板的影响可以用天线的镜像来代替,故可以用图1(b)来等效图1(a)所示的单极子天线。这种等效作用仅仅是对地板上半空间的等效,对于一个地板尺寸无限大的系统而言,地板下半空间是没有辐射的。
为了减小天线与天线之间的相互干扰,通常会在天线净空和布局上做出牺牲。但是,这种方法带来的弊端是:有限尺寸导致低频(698MHz~960MHz)难以实现,也不利于终端产品的小型化设计。甚至为了增加天线的性能不得不加大整机尺寸。
为了提升天线的低频效率,同时保证天线所在无线中断的较小物理尺寸,本申请发明人提出了一种非常规天线装置的设计方案,这里任以单极子天线为例进行分析,根据单极子天线的设计原理,整个地板实际上相当于单极子天线的另外一条臂,其主板电流路径如图2(a)所示。
本申请发明人认为,如果采用曲流技术在主板上进行开槽(也称为导流槽)以产生缝隙,如图2(b)所示,主板上的表面电流绕过缝隙流动,导致电流流经的路径发生了变化,主板表面电流的分布发生了改变。相应地,等效电路模型如图3所示,其中Lp、C分别表示主板本身的电流分布产生的等效回路,Ls表示采用曲流技术后电流绕过缝隙流动产生的附加电感。可以看出,采用曲流技术后,主板表面电流路径加长了,而随着这种主板电流分布的改善,弥补了由于造型和尺寸的原因造成的不足问题,进而改善了天线的低频段(700-900MHz)有源效率。
但是,实际运用中,在主板上无法开导流槽,因此,本申请发明人特别提出通过设置带有导流槽的曲流层,再造一条电流路径,目的就是增加天线的回流路径长度。其中,曲流层是导电装置,可以具体是铜皮、或导电布、或导电漆喷涂等形成。导流槽是曲流层上的一个或多个缝隙,只要能使得缝隙起到导流槽的作用即可。
图4为设置有本申请天线装置的无线终端整机结构主视图,图5为设置有本申请天线装置的无线终端整机结构侧视图,结合图4和图5,本申请提供的天线装置包括:天线6、天线主板4、绝缘层3和曲流层1,其中,
曲流层1,设置在天线主板4之上,曲流层1的一端与天线主板4的接地端通过连接端5连接,曲流层1的其余部分通过绝缘层3与天线主板4绝缘,保持一定的空隙进行耦合;曲流层1上具有导流槽2。
通常,在天线主板4上带有屏蔽罩。
可选地,本申请天线装置还包括有分集天线7。
可选地,曲流层1与天线主板4的连接端5可以设置在天线6的相对端,即连接端5设置曲流层1上且与天线6相对的一端,如图6中的连接端5所示。
可选地,曲流层1与天线主板4的连接端5可以设置在天线6的侧面位置。
值得说明的是,曲流层1与天线主板4连接的位置并不限于上述方式,可以在任意一个方向上,只要接地即可。
可选地,曲流层1与天线主板4连接接地的方式,即连接端5可以是通过将曲流层1设置在天线主板4的屏蔽罩上或者贴在天线主板4的接地位置而形成,也可以是通过天线主板4的屏蔽罩直接焊接或者弹片式压接而形成。
可选地,导流槽2可以设置在曲流层1的顶端(如图6中的导流槽2所示)和/或侧面。导流槽的位置以及宽度不固定,可以根据设计以及频段需要进行更改。
可选地,导流槽2的个数可以包括一个或一个以上。可以根据实际主板表面电流分布情况确定。
值得说明的是,导流槽的开槽位置可以根据天线自身的谐振性能以及天线主板的整个结构来确定的,具体使用时,可以通过实验反复的联调尝试得到。
可选地,曲流表面采用的导流槽的缝隙的长度和宽度在0~10或50波长变化,可以根据实际需要进行微调。
可选地,绝缘层3可以通过绝缘材料形成。
本发明实施例通过新增的具有导流槽的曲流层,加长了主板表面电流路径,而随着这种主板电流分布的改变,改善了天线的低频段(700-900MHz)有源效率,从而保证了在较小物理尺寸下,提升了低频段效率,尤其适用于功能越来越多的小型化无线终端。
本发明天线装置可以应用于无线手表、手环、追踪器等小型尺寸终端产品。也可以应用于大尺寸终端如手机,适用于400MHz频段需求。
图7为本申请天线S11参数对比示意图,如图7所示,曲线1表示未采用本申请天线装置的天线S11参数曲线,曲线2表示采用本申请天线装置后的天线S11参数曲线,很明显,曲线2与曲线1相比,在天线谐振的最低点加深了,整个低频段的谐振都得到加强。
以一款无线追踪器产品为例,如图4和图5所示,假设需要设计一款超级小的终端,整机尺寸30×60mm,电池和天线净空去掉25mm的空间,实际上主板的地长度只有35mm左右,要求天线带有低频700MHz~960MHz。如果采用相关技术中的天线实现方式,那么,低频效率基本只有10%左右。
经过实验室测试,如果采用本申请提供的天线结构,那么,与原始状态天线低频效率对比如表1所示:
表1
表1中的第一效率为采用相关技术中的天线实现方式时天线的低频效率,第二效率为采用本申请天线装置的天线实现方式时天线的低频效率。从表1所示的测试结果来看,采用本申请天线装置后,天线的低频无源效率产生了10%~15%左右的提升。对应的天线有源通过整个辐射球面的发射功率(TRP,Total Radiated Power)指标测试如表2所示:
表2
表2中以长期演进(LTE)B40三个信道的TRP指标为例,其中,第一发射功率为采用相关技术中的天线实现方式时的TRP指标值,第二发射功率为采用本申请天线装置的天线实现方式时的TRP指标值,如表2所示,LTE B40三个信道的TRP指标均分别提升了约1dB左右。
图8为本申请曲流层结构第一实施例的示意图,如图8所示,第一实施例中,曲流层2与天线主板(图中未示出)之间设置有绝缘层3;三个导流槽2分别设置在曲流层1的顶端,以及侧面;曲流层1与带有主板屏蔽罩的天线主板的连接端5设置在天线的相对端。采用第一实施例所示曲流层的天线装置,电流流经路径加长,进一步加深了天线在低频点的谐振,从而提升了整个低频效率。
图9为本申请曲流层结构第二实施例的示意图,如图9所示,曲流层2与天线主板(图中未示出)之间设置有绝缘层3;第二实施例中,根据整机布局的需要,曲流层1与天线主板的地连接的连接端5设置在了主天线的侧面位置;同时,在曲流层1的顶端和底端分别设置有导流槽2,形成双导流槽结构。
图10为本申请曲流层结构第三实施例的示意图,如图10所示,曲流层2与天线主板(图中未示出)之间设置有绝缘层3;第三实施例中,采用复合式导流槽实现方式,如图10中多个导流槽2所示;曲流层1与天线主板的地连接的连接端5设置在了主天线的侧面位置。采用第三实施例所示曲流层的天线装置,将天线的频段做到了更低,可以用于拓展天线的低频带宽,将天线的带宽从689MHz拉到600MHz左右。
本申请还提供了一种终端,包括本申请所述任一项的天线装置。
可选地,本申请终端可以包括但不限于:无线手表、手环、追踪器等小型尺寸产品;频率范围在698兆赫兹MHz~960MHz;或者,本申请终端也可以是大尺寸终端如手机,且适用于400MHz频段需求。
以上所述,仅为本发明的较佳实例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种天线装置,包括:天线(6)、天线主板(4)、绝缘层(3)和曲流层(1),其中,
曲流层(1)上具有导流槽(2);
曲流层(1)设置在天线主板(4)之上,曲流层(1)的一端与天线主板(4)的接地端通过连接端(5)连接,曲流层(1)的其余部分通过绝缘层(3)与天线主板(4)绝缘。
2.根据权利要求1所述的天线装置,其中,所述连接端(5)设置在所述曲流层(1)上,且与所述天线(6)相对的一端;
或者,所述连接端(5)设置在天线(6)的侧面位置;
或者,所述连接端(5)设置在曲流层(1)上的任意位置。
3.根据权利要求1所述的天线装置,其中,所述天线主板(4)上包括屏蔽罩。
4.根据权利要求3所述的天线装置,其中,所述连接端(5)通过以下方式形成:
将曲流层(1)设置在所述屏蔽罩上或者所述天线主板(4)的接地位置;
或者,所述曲流层(1)与所述屏蔽罩直接焊接或者通过弹片压接。
5.根据权利要求1所述的天线装置,其中,所述导流槽(2)包括一个或一个以上。
6.根据权利要求1所述的天线装置,其中,所述导流槽(2)设置在曲流层(1)的顶端和/或侧面。
7.根据权利要求1~6任一项所述的天线装置,其中,所述天线(6)为主天线;
所述天线装置还包括:分集天线(7)。
8.根据权利要求1所述的天线装置,其特征在于,所述导流槽是所述曲流层上的一个或多个缝隙;
所述导流槽的缝隙的长度和宽度在0~10或50波长变化。
9.一种终端,包括权利要求1~7任一项所述的天线装置。
10.根据权利要求8所述的终端,所述终端包括:无线手表、手环、追踪器、或手机。
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WO2019154080A1 (zh) * | 2018-02-06 | 2019-08-15 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种天线装置及终端 |
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