CN108649332A - 一种多频微带天线和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多频微带天线和电子设备，所述多频微带天线包括介质板和天线辐射图案，所述天线辐射图案设置在所述介质板的正面，所述天线辐射图案具有环形开口结构；所述天线辐射图案的下端为第一辐射枝节，在所述环形开口的开口处设置有与第一辐射枝节平行的第二辐射枝节，所述第一辐射枝节和第二辐射枝节之间具有第一缝隙，所述第一辐射枝节和所述第二辐射枝节的一端延伸至所述介质板的边沿。本发明的一个技术效果在于，本发明集成度高，能够在一个天线结构上支持两个频段的通讯频率进行工作。

Description

一种多频微带天线和电子设备

技术领域

本发明涉及通讯设备技术领域，更具体地，涉及一种多频微带天线和电子设备。

背景技术

天线是在无线通讯系统中用来传送与接收电磁波能量的重要组件。相对于其他类型的天线形式，微带天线具有易加工，易集成，并且成本低的优点，在电子产品中的应用越来越多。微带天线是在一个薄介质基片上，一面附上金属薄层作为接地板，另一面制成一定形状的金属贴片，利用微带线或同轴探针对贴片馈电构成的天线，体积小、重量轻、制造工艺简单。

在现有技术中，手机、蓝牙耳机、VR等电子设备的无线信号传递，大多是通过天线通讯系统进行信号的收发，在实际应用中，一个天线往往只支持一个频段，要在同一个电子设备上实现对不同频段的通信频率均能支持，则需要设置相对应数量的天线，对这些频段数量支持的越多，天线设置的数量也就越多，这就对电子设备的天线安装空间提出了要求，天线设置的数量越多，对空间的需求也就越大，这与现在的市场环境下，电子设备小型化、超薄化的发展趋势不相符合。

因此，有必要提供一种改进的微带天线的新技术方案。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种多频微带天线的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种多频微带天线，包括介质板和天线辐射图案，所述天线辐射图案设置在所述介质板的正面，所述天线辐射图案具有环形开口结构，环形开口的开口朝向所述介质板的正面的一侧；

所述天线辐射图案的下端为第一辐射枝节，在所述环形开口的开口处设置有与第一辐射枝节平行的第二辐射枝节，所述第一辐射枝节和第二辐射枝节之间具有第一缝隙，所述第一辐射枝节和所述第二辐射枝节的一端延伸至所述介质板的边沿，所述第二辐射枝节的另一端通过第三辐射枝节与所述天线辐射图案的上端连接，所述第二辐射枝节的与所述天线辐射图案的上端之间具有第二缝隙。

可选地，所述第二辐射枝节与所述第一缝隙等宽。

可选地，所述天线辐射图案的上端与下端相互平行，所述第三辐射枝节将所述天线辐射图案的上端分为第四辐射枝节和第五辐射枝节，所述第二辐射枝节与所述第四辐射枝节形成所述第二缝隙。

可选地，所述天线辐射图案还包括第六辐射枝节，所述第六辐射枝节分别与所述第一辐射枝节和第五辐射枝节远离所述开口的一端连接。

可选地，所述第一辐射枝节与所述六辐射枝节垂直。

可选地，所述天线辐射图案的上端沿着所述介质板正面的上边沿设置。

可选地，所述第四辐射枝节位于所述环形开口的开口处的一端不延伸至所述介质板的边沿。

可选地，所述第一辐射枝节的尺寸为16.5mm×1.0mm，第二辐射枝节的尺寸为3.0mm×0.5mm，第三辐射枝节的尺寸为1.5mm×3.0mm，第四辐射枝节的尺寸为1.0mm×1.0mm，第一缝隙的尺寸为3.0mm×0.5mm，所述第三辐射枝节垂直于所述第一辐射枝节。

可选地，所述介质板的背面的天线净空区的大小与所述天线辐射图案相对应，所述介质板的背面的接地板的高度与所述第一辐射枝节的下端相对应。

根据权利要求的另一个方面，本发明还提供一种电子设备，包括上述的多频微带天线。

根据本公开的一个实施例，本发明集成度高，能够在一个天线结构上支持两个频段的通讯频率进行工作。

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是本发明一些实施方式的正视结构示意图；

图2是本发明一些实施方式2.4GHz频段的电流分布图；

图3是本发明一些实施方式5GHz频段的电流分布图；

图4是本发明一些实施方式的后视结构示意图；

图中：1介质板，2天线辐射图案，21第一辐射枝节，22第二个辐射枝节，23第一缝隙，24第二缝隙，25第三辐射枝节，26第四辐射枝节，27第五辐射枝节，28第六辐射枝节，3馈电线，3天线净空区，4接地板。

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。

本发明一些实施例提供的一种多频微带天线，如图1-3中所示的，包括：介质板1和天线辐射图案2。所述天线辐射图案2设置在所述介质板1的正面上。所述天线辐射图案2包括环形开口结构，所述天线辐射图案2的环形开口的开口朝向所述介质板1正面的一侧，通常情况下，经过设计的环形开口结构的辐射图案能够发射出单一频段的通信频率的信号，其中所述环形可以是指矩形环、多边形环或者其他的环形，本申请对此并不限制。

一些实施例中，所述天线辐射图案2的下端为第一辐射枝节21，第一辐射枝节21与天线辐射图案2的上端之间具有缝隙，形成所述开口。一些实施例中，在所述环形开口的开口处，设置第二辐射枝节22，所述第二辐射枝节22与第一辐射枝节21平行，之间具有第一缝隙23。所述第一辐射枝节21和第二辐射枝节22沿着开口的方向延伸至所述介质板1的边沿。所述天线辐射图案2上还设置有第三辐射枝节25，所述第二辐射枝节22上与延伸至介质板1的边沿相反的一端，即位于所述环内的一端通过第三辐射枝节25与所述天线辐射图案2的上端连接，并且第二辐射枝节22与所述天线辐射图案2的上端之间具有第二缝隙24。通过第二辐射枝节22和第三辐射枝节25的设置，能够增强所述天线辐射图案2的末端耦合，可以在第一缝隙周围激发出另一频段的辐射。通过调整第二辐射枝节22的长度，能够调节新激发出的另一频段的工作频率和带宽。本发明的技术方案，可以使原本仅工作在单一频段的通信频率上的天线，能够工作在两个不同的频段上，实现双频的功能，也就是说，能在一个天线结构上支持两个频段的通讯频率进行工作，使得天线的集成度高。例如，在图1中所示的具体实施方式中，天线辐射图案2上的环形开口结构能够使得天线在WiFi的5GHz工作频段上进行工作，在设置第二辐射枝节22和第三辐射枝节25后，天线如图2和图3所示的，能够覆盖在蓝牙2.4Ghz和WiFi2.4GHz及5GHz的频段上，可以实现双频段的天线性能。

进一步的，当本发明一些实施例提供的天线结构应用于电子设备中时，能够增加电子设备对不同频段的通讯频率的支持数量，减少对设备内部空间的占用，至少在支持两个频段的通讯频率时，只需要设置一个天线，减少天线数量对电子设备内部空间的占用，有利于实现电子设备的小型化、轻薄化的设计。

一些实施例中，所述第二辐射枝节22与所述第一缝隙23等宽设置，使得其天线性能容易达到使用要求，同时能够减少损耗。在其他的具体实施方式中，第一缝隙23也可以设置的更窄或者更宽，本申请对此并不限制，第一缝隙23越窄，天线低频的信号耦合强度越强，天线辐射性能也就越高。

一些实施例中，如图1中所示的，所述天线辐射图案2的上端与下端相互平行，所述第三辐射枝节25将所述天线辐射图案2的上端分为第四辐射枝节26和第五辐射枝节27，所述第四辐射枝节26与所述第二辐射枝节22形成所述第二缝隙24，通过在设计时调整第四辐射枝节26的长度，即调整第二缝隙的长度，能够调节新增频段的工作性能以及带宽，优化天线的性能，第四辐射枝节26越长时，激发出的另一频段的带宽越窄，当第四辐射枝节26越短时，回波损耗越大，本领域技术人员可以根据性能需求来设计第四辐射枝节26的长度。

一些实施例中，没有第四辐射枝节26，即没有第二缝隙24时，新增频段的回波损耗S11＞40dB。

一些实施例中，如图1中所示的，所述天线辐射图案还包括第六辐射枝节28，所述第六辐射枝节28的两端分别与所述第一辐射枝节21和第五辐射枝节27远离开口的一端连接，使得本发明中的天线结构形成所述的环形开口结构。另一方面，本发明采用简单的枝节进行连接，易于大批量生产。

一些实施例中，可以是所述第六辐射枝节28分别垂直于所述第一辐射枝节21与所述第五辐射枝节27，构成具有开口的矩形环形结构，在设置分别与第一辐射枝节21平行第二辐射枝节22和垂直的第三辐射枝节25，使得本发明中的天线结构更加简单，能够减少后续生产过程中的加工误差，适合工业化生产。

一些实施例中，如图1中所示的，所述天线辐射图案2的上端沿着所述介质板1正面的上边沿设置，能够有效地利用介质板正面的空间进行天线布局，或者说，相对于天线辐射图案2的上端没有沿着所述介质板1正面的上边沿设置，而是与上边沿之间具有一段距离，本发明的介质板能够做到更小，缩小出上述这段距离的空间体积，更加有利于天线的小型化；该天线应用到电子设备时，有利于电子设备的小型化。

一些实施例中，如图1中所示的，所述天线辐射图案2的上端位于开口处的一端位于所述介质板1正面的边沿内，不如同所述第一辐射枝节21和第二辐射枝节22一样延伸至介质板1正面的边沿，能够保证第一缝隙23处的耦合效果，当天线辐射图案2的上端也如同所述第一辐射枝节21和第二辐射枝节22一样延伸至介质板1正面的边沿时，新增频段的带宽会变窄，并且天线的新增频段的辐射性能也会显著降低。

一些实施例中，介质板1的尺寸为20.0mm×25.0mm×1.0mm；第一辐射枝节21的尺寸为16.5mm×1.0mm；第二辐射枝节22的尺寸为3.0mm×0.5mm；第三辐射枝节25的尺寸为1.5mm×3.0mm；第四辐射枝节26的尺寸为1.0mm×1.0mm；第五辐射枝节27的尺寸为15.0mm×1.0mm；第六辐射枝节28的尺寸为1.0mm×6.0mm；第一缝隙23的尺寸为3.0mm×0.5mm；可以同时覆盖蓝牙2.4GHz以及WiFi的2.4GHz和5GHz工作频段，在2.4Ghz和5GHz工作频段内，天线的回波损耗S11<-10dB，驻波比<2，天线辐射效率在50％以上，在相同的印制板天线布局空间条件下，尺寸小，结构简单，并且可以实现双频段的天线性能，有利于工业化实施。

可选地，通常情况下，所述介质板1为长方体结构，正面为矩形。

可选地，如图1中所示的，所述介质板1的馈电线3设置在介质板1的正面的中心线上，与所述第一辐射枝节21连接，对所述天线提供微带馈电。

可选地，如图1中所示的，所述馈电线3的尺寸可以为19.0mm×0.4mm。

可选地，如图2中所示的，所述介质板1的背面设置的接地板4通常为金属层或金属片。所述介质板1的背面设置的天线净空区3的大小与所述天线辐射图案2相对应。所述接地板4的高度与所述第一辐射枝节21的下端相对应。当接地板4的高度变高，即天线净空区3减小，天线的辐射性能变差。接地板4的高度，对天线谐振的影响很大，天线的接地板4高度直接影响天线的辐射枝节和接地板4之间的耦合强度，接地板4高度过高和过低，辐射性能都会变差，当接地板4高度与第一辐射枝节21的下端的位置基本一致时，天线辐射图案2和接地板4之间的耦合中强度最大，天线辐射性能最好。

根据本发明的另一个方面，本发明还提供一种电子设备，所述电子包括上述的多频微带天线。使用上述的多频微带天线，集成度高，天线性能好，可以减小设备中的天线数量，进而可以减小电子设备的尺寸，实现电子设备的小型化。

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 (10)

1.一种多频微带天线，其特征在于，包括介质板和天线辐射图案，所述天线辐射图案设置在所述介质板的正面，所述天线辐射图案具有环形开口结构，环形开口的开口朝向所述介质板的正面的一侧；

所述天线辐射图案的下端为第一辐射枝节，在所述环形开口的开口处设置有与第一辐射枝节平行的第二辐射枝节，所述第一辐射枝节和第二辐射枝节之间具有第一缝隙，所述第一辐射枝节和所述第二辐射枝节的一端延伸至所述介质板的边沿，所述第二辐射枝节的另一端通过第三辐射枝节与所述天线辐射图案的上端连接，所述第二辐射枝节的与所述天线辐射图案的上端之间具有第二缝隙。

2.根据权利要求1所述的多频微带天线，其特征在于，所述第二辐射枝节与所述第一缝隙等宽。

3.根据权利要求1所述的多频微带天线，其特征在于，所述天线辐射图案的上端与下端相互平行，所述第三辐射枝节将所述天线辐射图案的上端分为第四辐射枝节和第五辐射枝节，所述第二辐射枝节与所述第四辐射枝节形成所述第二缝隙。

4.根据权利要求3所述的多频微带天线，其特征在于，所述天线辐射图案还包括第六辐射枝节，所述第六辐射枝节分别与所述第一辐射枝节和第五辐射枝节远离所述开口的一端连接。

5.根据权利要求4所述的多频微带天线，其特征在于，所述第一辐射枝节与所述六辐射枝节垂直。

6.根据权利要求3所述的多频微带天线，其特征在于，所述天线辐射图案的上端沿着所述介质板正面的上边沿设置。

7.根据权利要求3所述的多频微带天线，其特征在于，所述第四辐射枝节位于所述环形开口的开口处的一端不延伸至所述介质板的边沿。

8.根据权利要求3所述的多频微带天线，其特征在于，所述第一辐射枝节的尺寸为16.5mm×1.0mm，第二辐射枝节的尺寸为3.0mm×0.5mm，第三辐射枝节的尺寸为1.5mm×3.0mm，第四辐射枝节的尺寸为1.0mm×1.0mm，第一缝隙的尺寸为3.0mm×0.5mm，所述第三辐射枝节垂直于所述第一辐射枝节。

9.根据权利要求1-8任一所述的多频微带天线，其特征在于，所述介质板的背面的天线净空区的大小与所述天线辐射图案相对应，所述介质板的背面的接地板的高度与所述第一辐射枝节的下端相对应。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一所述的多频微带天线。