CN109075448B - 用于通信设备的天线 - Google Patents

Abstract

描述涉及一种用于通信设备的天线的示例。在一个示例中，天线可以包括纵向延伸的基带、以及辐射带。辐射带相对于基带纵向地延伸。天线可以进一步包括联接带，该联接带提供基带与辐射带之间的导电路径。辐射带使得其长度大于基带的长度。

Description

用于通信设备的天线

背景技术

通信设备(如同移动电话)利用它们的用于与无线接入网络无线通信的天线。类似地，计算设备(诸如笔记本电脑或手持式计算机)也可以包括用于连接到无线网络(诸如Wi-Fi)的天线。此类通信设备的设计永远改变，且因此，天线的设计也随着此类通信设备的设计的改变而改变。

附图说明

参照附图提供详细描述。在附图中，附图标记的最左边数字识别其中附图标记首先出现的图。整个附图中使用相同数以引用相似特征和部件。

图1示出用于无线设备的示例天线；

图2A-图2D示出具有多个联接带的天线的各种示例；

图3A-图3C示出具有中间带的天线的各种示例；

图4示出实施示例天线的通信设备；

图5A-图5C示出用于示例天线的辐射方向图；

图6A-图6C示出用于另一示例天线的辐射方向图。

具体实施方式

本主题涉及通信设备或其他电子设备中的天线，通信设备或其他电子设备诸如台式计算机、笔记本电脑、智能手机、智能电视、掌上电脑(PDA)、平板电脑、便携式游戏机、一体化计算机等。如所理解的，电子通信设备(也被称为电子设备)的设计已经正在发展。较新类型的通信设备是更薄且具有更时尚形式因素。此外，此类薄通信设备可以通常包括金属底盘，该金属底盘用于支撑设备内的各种内部部件和电子电路，以及用于改进此类设备的审美情趣。通信设备可以包括射频天线(被称为天线)，该射频天线允许与一个或多个其他设备通过无线网络或通过电信网络经由射频传输进行通信。

对于此类通信设备，可以实施RF天线，其中RF天线的辐射元件被定位在距RF天线的地平面为一具体竖直距离处。由于通信设备的减小尺寸和更细长形式因素，所以具体竖直距离不再可用的，从而限制RF传输。这进而可能影响RF天线的操作。在通信设备的主体是金属的情况下，天线执行RF传输的程度和有效性也可能受到影响，这是因为金属不可能是透明的或有效地用作RF传输的护罩。因此，金属底盘可能降低天线可以执行RF传输的程度。

通常地，金属底盘的覆盖RF天线的部分中可以引入断流器。然后此类断流器可以由非金属材料(诸如塑料或玻璃)来覆盖。然而，使用由金属部分所散布的非金属部分由于金属材料和非金属材料的多个连续部分而可能影响电子设备的结构稳健性，且也可能影响物品的审美情趣。

描述天线和合并此类天线的通信设备的示例。所述天线，如将被解释的，可以提供具有金属底盘的通信设备的最优性能。所述天线在不利用断流器的情况下通过金属底盘提供改进的辐射性能，且能够以不同频带来操作，从而增加操作在不同环境条件的灵活性。应注意，术语通信设备将被大致地构造。通信设备可以包括具有电子电路系统或电气电路系统的任何设备，该任何设备可以在无线网络上或在无线电信网络上通信。

在一个示例中，可以在基板(诸如印刷电路板(PCB))上实施天线。为了实施天线，可以提供至少两个纵向延伸带，即基带和辐射带。在一个示例中，基带可以是被图案化或被蚀刻为基板上的供给带的地平面。地平面可以是被连接到收发器且用作反射表面的传导表面，该反射表面用以反射从其他天线所接收的无线电波。进一步地，如以上所述，地平面被需求以处于距辐射带为一具体竖直距离处，以便于在需求方向上辐射。因此，基带和辐射带可以被设置为平行于彼此且处于一具体竖直距离处。

辐射带可以被视为天线的辐射部件。辐射带可以通过一个或多个联接带被电联接到基带。联接带可以提供短路径或短路针，该短路径或短路针用于提供基带与辐射带之间的导电连接。联接带可以被设置为正交于辐射带和基带。

在另一示例实施方式中，所述天线在被展开时被定位成使得天线的辐射带在远离通信设备的金属底盘的表面0.1mm-0.5mm之间。辐射带与金属表面之间间隔用作电容器。在操作中，天线的辐射带处于与金属底盘的表面电容联接，以用于影响射频传输。由于辐射带与底盘的金属表面之间的联接，所以金属表面也可以被激励用作无线电波辐射元件。在又一示例实施方式中，辐射带长于基带。通过具有长辐射带，辐射带可以能够连同金属底盘一起提供均衡的电容联接效果。在一个示例中，所述天线可以包括位于辐射带与基带之间的多个联接带。多个联接带可以进一步使天线能够多频率操作。

参照图1-图6进一步描述上述主题。应注意的是，描述和附图连同本文所描述的示例一起仅示出本主题的原则，且不应被解释为对本主题的限制。因此应理解，可以设计各种布置，使得尽管本文未明确描述或示出，但是体现本主题的原则。此外，本文叙述本主题的原则、方面以及实施方式的所有陈述，以及其具体示例，意于包括其等同物。

图1提供天线100的示例。在本示例中，天线100可以被实施到基板102(如由虚线所表示的)上。在此类实例中，天线100可以通过蚀刻到基板102上来提供。基板102的示例包括，但不限于，印刷电路板(PCB)。天线100可以进一步包括纵向延伸基带104以及辐射带106，该辐射带106也相对于基带104而纵向地延伸。在所述示例实施方式中，基带104和辐射带106可以被设置为平行于彼此且处于大约2mm的具体竖直距离处。应注意的是，距离仅是示意性的且可以根据天线100操作的频率而改变。其他距离测量也可以被包括在本主题的范围内。

继续本描述，基带104和辐射带106可以与由联接带108所提供的导电路径联接。在不影响本主题的范围的情况下，联接带108形状可以是长方形，或可以是任何形状。如所示出的天线100可以在通信设备的金属底盘内被展开。当被展开时，它被定位使得辐射带106位于距金属底盘的表面为大约0.1mm-0.5mm处。如结合其余附图所讨论的，在操作中，辐射带106与金属底盘的表面电容联接，以用于影响RF传输。辐射带106与金属表面(图1中未示出)之间的间隔用作电容器。在操作中，天线100的辐射带106引起与金属底盘的表面电容联接，以用于影响射频传输。由于辐射带106与底盘的金属表面之间的联接，所以金属表面也可以被激励用作无线电波辐射元件。

在一个示例中，天线100可以包括多个联接带，诸如联接带108。图2A-图2D示出进一步示例，在该进一步示例中，天线200可以包括附加联接带。例如，图2A描绘具有两个联接带202-1和202-2(被共同称为联接带202)的天线200。图2A中所示出的联接带202提供多个供给点，该多个供给点用于输入意于通过辐射带106传输的电能量。联接带202可以根据操作频率在辐射带106的纵向方向上以隔开具体间距布置。在所述示例实施方式中，多个供给点可以是由两个联接带202-1和202-2供给的两个供给点。联接带202-1和202-2可以在一端处与辐射带106直接联接和在另一端处于基带104直接联接。在一个示例中，联接带202的尺寸也可以在不偏离本主题的范围的情况下改变。

联接带202的形状也可以改变。例如，图2B指示联接带202的形状是梯形。如从附图中可见，联接带202在与基带104的接触点处更宽且在与辐射带106的接触点处更窄。联接带202也可以使得，相比于与辐射带106的接触点，与基带104的接触点更窄。在其他示例中，在不限制本主题的范围的情况下也可以使用其他非一致形状(诸如长斜方形)。

在一个示例中，联接带202可以具有不同长度。在此类实例中，联接带202中的一个(假定联接带202-1)可以与辐射带106和基带104这二者接触。另一联接带202-2使得它可以从基带104朝向辐射带106横向延伸，但是不与辐射带106形成接触。通过具有沿着辐射带106的纵向长度的此类改变接触，天线的操作频率可以通过供给用于RF传输的不同水平的电能量而改变。在另一示例中，非接触联接带202-2可以被定位在基带104的一端处(如图2D中所示)。在又一示例中，联接带202可以具有各种非线性形状，诸如圈。在此类实例的每个中，天线200可以被展开在通信设备中(如结合图4所解释的)。在被展开时，天线200可以被定位在金属底盘内，使得辐射带106与金属底盘的内部部分紧密接近。在一个示例中，辐射带106与金属底盘的表面之间的间隔处于大约0.1mm-0.5mm的范围。辐射带106与金属表面(图4中示出)之间的间隔用作电容器。在操作中，天线200的辐射带106引起与金属底盘的表面电容联接，以用于影响射频传输。由于辐射带106与底盘的金属表面之间的联接，所以金属表面也可以被激励用作无线电波辐射元件。

在又一示例中，天线可以进一步包括被散布在辐射带106与基带104之间的中间部分。中间部分意于进一步有助于在辐射带106与金属底盘的表面之间的电容联接的范围。中间部分可以具有具体形状和尺寸，该具体形状和尺寸进而可以基于天线(例如，天线300)内的正在操作的频率而确定。例如，图3A描绘示例天线300。天线300包括基带104和辐射带106。天线300包括存在于辐射带106与基带104之间的中间部分302。

如所示出的，中间部分302是L形，包括横向延伸部分和纵向延伸部分。横向延伸部分从基带104从中间部分302的接触点而延伸。进一步地，纵向延伸部分在沿着辐射带106的方向的方向上从横向延伸部分的另一端延伸。如指示的中间部分302进一步提高辐射带106与金属底盘(图3A中未示出)的电容联接。

图3B-图3C中也描绘中间部分302的其他示例，在图3B-图3C中，中间部分302具有不同形状。在图3B中，中间部分302使得中间部分302的一个边缘靠近辐射带106，而靠近基带104的端部会聚到基带104上的点，以提供三角形中间部分302。在另一示例中，中间部分302的形状是半圆形，其中线性表面邻近辐射带106，中间部分302的弧形表面靠近辐射带106(图3C)。

图4表示容纳天线100的示例通信设备400。图2中所示的通信设备400仅是示意性的。通信设备400可以是静止设备或便携式设备。通信设备400可以包括但不约束于台式计算机、笔记本电脑、智能手机、智能电视、掌上电脑(PDA)、平板电脑、游戏机、一体化计算机等。

在示例实施方式中，通信设备400可以包括用于支撑和保持通信设备400的内部部件、电气电路系统和电子电路系统的底盘402。底盘402可以由能够传导和辐射电磁能量的金属制成。在示例中，金属底盘402可以包括纵向表面404-1和404-2以及横向表面406-1和406-2。

如以上所述，天线100可以包括基带104以及相对于基带104纵向延伸的辐射带106。在示例中，基带104和辐射带106可以被设置为平行于彼此且处于大约2mm的具体竖直距离处。应注意的是，距离仅是示意性的且可以根据天线100操作的频率而改变。其他距离测量也可以被包括在本主题的范围内。

返回到本描述，基带104和辐射带106可以与由联接带108所提供的导电路径联接。在不影响本主题的范围的情况下，联接带108形状可以是长方形，或可以是任何形状。如所指示的天线100可以在通信设备400的金属底盘402内被展开。

在示例实施方式中，当被展开时，辐射带106可以被设置在距金属底盘402的表面(假定，纵向表面404-1)一具体距离408处。在示例中，辐射带106与纵向表面404-1之间的具体距离408可以基于由天线100所辐射的频带而被选自0.1mm-0.5mm的范围。

在一个示例中，辐射带106可以与金属底盘402的纵向表面404-1间隔开大约0.5mm。在所述示例中，具体距离212可以提供辐射带106与金属底盘402的有效电容联接。由于电容联接，所以天线100可以向金属底盘402的纵向表面404-1供给射频能量，使得金属底盘402可以在天线100的操作期间用作天线辐射体。如将理解，天线100的辐射带106与限定底盘的内部部分的纵向表面404-1紧密接近，因此，辐射带106和纵向表面404-1用作电容器。在操作中，天线的辐射带106引起与纵向表面404-1的电容联接以用于影响射频传输。由于辐射带106与纵向表面404-1之间的联接，所以金属表面也可以被激励用作无线电波辐射元件。

因此，通过使纵向表面404-1能够用作天线辐射体，天线100的辐射效率可以被显著地改进，这是因为金属底盘402不可能用作辐射的障碍。进一步地，因为因天线100在通信设备400中的所述布置而引起的未在金属底盘402上作出断流器，所以通信设备400的稳健性和审美外观可以被提高。

图5A-图5C示出示例天线中的一个所获得的辐射模式。如将理解的，辐射模式描绘无线电波的强度相对于方向的关系。在本组模式中，图5A-图5C分别描绘X-Y平面、Y-Z平面以及X-Z平面中的辐射模式。对于本示例，辐射带106的长度可以处于20mm-50mm长度的范围。在示例中，天线100以2.4GHz的操作频率产生大约-4.3dBi的天线增益。在示例中，用于2.4GHz操作频率的测量测试结果展示Y-Z平面中的良好全方向辐射模式。

在图5A-图5C中所描绘的示例中，辐射带106的长度可以处于20mm-50mm长度的范围中。如所示出的，天线100以2.4GHz-2.5GHz的操作频率产生大约-4.3dBi的天线增益。天线增益通常被视为提供作为关键性能元素的指示，该关键性能元素组合天线的方向性和辐射效率。它也描绘关于天线(诸如天线100)如何有效地在指定方向上将输入功率转变为无线电波。并且，当没有指定方向时，天线增益被理解为天线增益或最高增益的峰值。

在示例中，天线增益根据方向的图形被称为辐射模式。例如，在图5A中，辐射模式可以绘制X-Y平面中的由单个示例天线(假定，天线100)被水平定位在X-Y平面中所造成的天线增益。由于天线100的水平位置，所以天线模式可以相对于天线100垂直地延伸。如所示出的，天线100在X-Y平面中以2400MHz频率单独产生大约-4.3dBi天线增益和大约-2.70dBi最大增益。

类似地，在图5B中所示出的另一示例中，天线100可以被水平定位为抵靠Y-Z平面。在所述示例中，由天线100的水平位置所造成的方向辐射模式可以相对于天线100垂直地延伸。通过此类辐射模式，天线100可以在Y-Z平面中以2400MHz频率产生大约-4.3dBi天线增益和大约-1.181dBi最大增益。

在图5C中所示的又一示例中，天线100可以被定位在抵靠Z-X平面的竖直和直立位置中。在所述示例中，方向辐射模式可以相对于天线100的位置而水平地延伸。通过此类辐射模式，天线100可以在Y-Z平面中以2400MHz频率产生大约-4.3dBi天线增益和大约-2.54dBi最大增益。因此，如从图5A-图5C可见，用于2.4GHz操作频率的测量测试结果展示Y-Z平面中的有效全方向辐射模式。

图6A-图6C分别示出，在可以操作具有75mm-150mm长度的辐射带106的所述天线100时，在平面X-Y、平面Y-Z、以及平面X-Z中的辐射模式的测量测试结果。在示例中，天线100以5GHz幅度的操作频率产生大约-6.5dBi的天线增益。

在图6A中所示出的示例中，辐射模式可以绘制X-Y平面中的由被水平定位在X-Y平面中的天线100所造成的天线增益。由于水平位置，所以来自天线100的辐射模式可以相对于天线100垂直地延伸。如所示出的，天线100在X-Y平面中以5150MHz频率单独产生大约-6.5dBi天线增益和大约-1.52dBi最大增益。

类似地，在图6B中所示出的另一示例中，天线100可以被水平定位为抵靠Y-Z平面，由天线100所造成的辐射模式可以相对于天线100垂直地延伸。通过此类辐射模式，天线100可以在Y-Z平面中以5150MHz频率产生大约-6.5dBi天线增益和大约-0.03dBi最大增益。

在图6C中所示的又一示例中，天线100可以被定位在抵靠Z-X平面的竖直和直立位置中。在所述示例中，方向辐射模式可以相对于天线100的位置而水平地延伸。通过此类辐射模式，天线100可以在Y-Z平面中以5150MHz频率产生大约-4.3dBi天线增益和大约-4.02dBi最大增益。

如从图6A-图6C可见，用于5GHz操作频率的测量测试结果展示Y-Z平面中的用于频率5150MHz的有效全方向辐射模式。因此，天线100在接近于金属底盘402的存在通过提高天线100的辐射、频率、以及带宽性能而提供甚至在通信设备400的所有金属设计中的更好性能。

虽然在针对结构特征和/或方法的语言中已经描述本主题的实施方式，但是应理解的是，本主题不限于所述的具体特征或方法。当然，在用于本主题的一些实施方式的上下文中公开和解释具体特征和方法。

Claims (10)

1.一种通信设备，包括：

金属底盘；

容纳在所述金属底盘内的天线，其中所述天线包括：

纵向延伸的基带；

辐射带，相对于所述基带纵向地延伸，其中所述辐射带被设置在距所述金属底盘的表面一具体距离处；

联接带，提供所述基带与所述辐射带之间的导电路径；以及

附加联接带，所述附加联接带横向延伸，

其中所述辐射带的长度大于所述基带的长度，

其中所述附加联接带具有与所述基带接触的一端，并且所述附加联接带的另一端与所述辐射带分离。

2.根据权利要求1所述的通信设备，其中所述辐射带的长度处于25mm到100mm的范围。

3.根据权利要求1所述的通信设备，其中所述基带在距所述辐射带2mm的距离处。

4.一种通信设备，包括：

金属底盘；

容纳在所述金属底盘内的天线，其中所述天线包括：

纵向延伸的基带；

辐射带，相对于所述基带纵向地延伸，其中所述辐射带被设置在距所述金属底盘的表面一具体距离处；以及

多个联接带，所述联接带中的每个提供所述基带与所述辐射带之间的导电路径，其中辐射带的长度大于所述基带的长度，

其中来自所述多个联接带之中的一个联接带从所述基带横向延伸以与所述辐射带形成接触点，

其中来自所述多个联接带之中的另一个联接带进一步横向延伸，该另一个联接带的一端与所述基带接触，该另一个联接带的另一端与所述辐射带分离。

5.根据权利要求4所述的通信设备，其中所述辐射带与所述金属底盘的所述表面之间的所述具体距离从0.1mm变化到0.5mm。

6.根据权利要求4所述的通信设备，其中所述多个联接带中的每个的形状是梯形。

7.一种通信设备，包括：

金属底盘；

被所述金属底盘支撑和保持的天线，其中所述天线包括：

纵向延伸的基带；

辐射带，相对于所述基带纵向地延伸，其中所述辐射带的长度大于所述基带的长度，所述辐射带被设置在距所述金属底盘的表面的提供所述辐射带与所述金属底盘的电容联接的距离处；以及

位于所述基带与所述辐射带之间的中间部分，其中所述中间部分与所述辐射带和所述基带中的一个接触以影响在所述辐射带与所述金属底盘之间的电容联接的范围。

8.根据权利要求7所述的通信设备，其中所述中间部分包括：

从所述基带正交地延伸的横向部分；以及

联接到所述横向部分的纵向部分，其中所述纵向部分在所述辐射带的方向上延伸。

9.根据权利要求7所述的通信设备，其中所述中间部分是三角形，其中所述中间部分的边缘靠近所述辐射带，并且其中靠近所述基带的端部会聚到所述基带上的点。

10.根据权利要求7所述的通信设备，其中所述中间部分是半圆形，其中线性边缘邻近所述辐射带，并且所述中间部分的弧形边缘靠近所述辐射带。

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