CN109216894A - 一种天线结构及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种天线结构及电子设备，天线结构包括：第一阵面和第二阵面，第一阵面和第二阵面相背设置；其中，第一阵面上设置有至少一个第一阵元，第二阵面上设置有至少一个第二阵元，以使得天线结构在第一方向上所形成的辐射参数满足预设的第一条件并且在第二方向上所形成的辐射参数满足预设的第二条件。可见，本申请中通过无线辐射信号来实现与其他通信组件或终端之间通信连接，从而避免有线的FPC长时间使用而受损导致连接通信而无法正常进行的情况，进一步的，本申请中在天线结构中的两个阵面上分别设置阵元，从而在天线结构的两个方向上的辐射参数均能够满足相应的条件，由此能够进一步提高天线结构的通信性能及可靠性。

Description

一种天线结构及电子设备

技术领域

本申请涉及通信终端技术领域，尤其涉及一种天线结构及电子设备。

背景技术

随着技术的发展，笔记本等电子设备的应用越来越广泛。而具有两个本体的电子设备，如具有显示本体和输入本体的笔记本，通常在两个本体之间通过有线的柔性线路板FPC(Flexible Printed Circuit)连接，由此导致存在数据传输因为FPC长时间使用受损而无法正常进行的情况。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种天线结构及电子设备，用以解决现有技术中笔记本的两个本体之间存在FPC长时间使用受损而连接无法正常进行的技术问题。

本申请提供了一种天线结构，包括：

第一阵面和第二阵面，所述第一阵面和所述第二阵面相背设置；

其中，所述第一阵面上设置有至少一个第一阵元，所述第二阵面上设置有至少一个第二阵元，以使得所述天线结构在第一方向上所形成的辐射参数满足预设的第一条件并且在第二方向上所形成的辐射参数满足预设的第二条件。

上述天线结构，优选的，所述第一阵面的第一阵元之间呈正方形排列或三角形排列。

上述天线结构，优选的，所述第一阵面包括16个、4个、9个或3个所述第一阵元。

上述天线结构，优选的，所述第二阵面中包括16个所述第二阵元，且所述第二阵元之间呈4*4的正方形排列。

上述天线结构，优选的，所述第二阵面的第二阵元的排列结构与所述第一阵面的第一阵元的排列结构不同；

和/或

所述第二阵面的第二阵元的个数与所述第一阵面的第一阵元的个数不同。

上述天线结构，优选的，所述第一阵面上的第一阵元为片状金属结构或层叠金属结构；

其中，所述第一阵元为层叠金属结构，具体为：

所述第一阵元中包括多个金属片，所述金属片之间呈阶梯结构且相邻金属片之间相连。

上述天线结构，优选的，所述第一阵元为目标尺寸，所述目标尺寸与所述天线结构所传输的信号频率相关。

上述天线结构，优选的，所述第一方向为垂直于所述天线结构且所述第一阵面所朝向的方向；所述第二方向为垂直于所述天线结构且所述第二阵面所朝向的方向。

上述天线结构，优选的，所述第一条件包括：所述天线结构在所述第一方向上所形成的辐射增益值满足预设的第一增益范围；

所述第二条件包括：所述天线结构在所述第二方向上所形成的辐射增益值满足预设的第二增益范围。

本申请还提供了一种电子设备，包括：

第一本体和第二本体，所述第一本体能够相对于所述第二本体运动；

其中，所述第一本体及所述第二本体上均设置有如权利要求1-9中任一项所述的天线结构，且所述第一本体与所述第二本体之间通过各自所设置的天线结构进行数据传输。

从上述技术方案可以看出，本申请公开的一种天线结构及电子设备，通过在天线结构的两个阵面上分别设置第一阵元和第二阵元，由此，使得天线结构在第一方向上所形成的辐射参数满足第一条件而在第二方向上所形成的辐射参数满足第二条件。可见，本申请中通过无线辐射信号来实现与其他通信组件或终端之间通信连接，从而避免有线的FPC长时间使用而受损导致连接通信而无法正常进行的情况，进一步的，本申请中在天线结构中的两个阵面上分别设置阵元，从而在天线结构的两个方向上的辐射参数均能够满足相应的条件，由此能够进一步提高天线结构与其他通信组件或终端之间的通信性能及可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例一提供的一种天线结构的结构示意图；

图2、图3、图4a、图4b分别为本申请实施例一的示例图；

图5a、图5b、图6-图13分别为本申请实施例一的部分结构示意图；

图14a、图14b、图14c分别为本申请实施例一的其他示例图；

图15、图16分别为本申请实施例二提供的一种电子设备的结构示意图；

图17及图18分别为本申请实施例二的示例图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参考图1所示，为本申请实施例一提供的一种天线结构的结构示意图，该天线结构可以设置在需要进行数据通信的通信终端中，如笔记本、pad、虚拟现实VR(VirtualReality)眼镜等终端中，用以进行数据通信。

在本实施例中，该天线结构的整体外形可以为片状结构，具体的，天线结构可以包括以下结构组成：

第一阵面1和第二阵面2，其中，第一阵面1和第二阵面2是相背设置，也就是说，第一阵面1与第二阵面2分别为天线结构的正反面，第一阵面1和第二阵面2之间的关系为天线结构的正面与反面的关系，第一阵面1可以作为正面也可以作为反面，相应的第二阵面2可以为反面也可以为正面。

具体的，在第一阵面1上设置有至少一个第一阵元3，第一阵面1上的第一阵元3可以单独或者组合进行信号辐射，第二阵面2上设置有至少一个第二阵元4，第二阵面2上的第二阵元4可以单独或者组合进行信号辐射，由此，位于第一阵面1的第一阵元3和位于第二阵面2的第二阵元4能够一起结合形成信号辐射场，具体的，第一阵元3和第二阵元4能够使得天线结构在第一方向和第二方向上分别形成信号辐射场，如图2中所示，并且，通过调整第一阵元3和第二阵元4的设置状态能够使得天线结构在第一方向上所形成的辐射参数满足预设的第一条件并且使得天线结构在第二方向上所形成的辐射参数满足预设的第二条件，由此，天线结构在第一方向上和第二方向上均可以存在辐射信号，且辐射参数均满足相应的条件。

其中，第一方向可以为垂直于天线结构且第一阵面1所朝向的方向，而第二方向则可以为垂直于天线结构且第二阵面2所朝向的方向，如图3中所示，第一阵元3和第二阵元4组合使得天线结构在第一方向和第二方向上分别形成信号辐射场，而且在第一方向上的辐射参数满足第一条件，在第二方向上的辐射参数满足第二条件。

具体的，第一条件可以为天线结构在第一方向上所形成的辐射增益值满足预设的第一增益范围，而第二条件可以为天线结构在第二方向上所形成的辐射增益值满足预设的第二增益范围，例如，如图4a中辐射范围曲线所示，天线结构在第一方向上所形成的辐射增益值为5dBi或7.8dBi，其处于第一增益范围内，如0到10dBi的范围等，而在第二方向上所形成的辐射增益值为15.2dBi或14.3dBi，其处于第二增益范围内，如9到15.5dBi的范围等。

从上述技术方案可以看出，本申请实施例一提供的一种天线结构，通过在天线结构的两个阵面上分别设置第一阵元和第二阵元，由此，使得天线结构在第一方向上所形成的辐射参数满足第一条件而在第二方向上所形成的辐射参数满足第二条件。可见，本实施例中通过无线辐射信号来实现与其他通信组件或终端之间通信连接，从而避免有线的FPC长时间使用而受损导致连接通信而无法正常进行的情况，如图4b中用户在使用VR眼镜进行游戏体验时，避免了数据传输线会绊倒用户的情况，进一步的，本实施例中在天线结构中的两个阵面上分别设置阵元，从而在天线结构的两个方向上的辐射参数均能够满足相应的条件，由此能够进一步提高天线结构与其他通信组件或终端之间的通信性能及可靠性。

其中，本实施例中的第一阵元3和第二阵元4可以为工作在60GHz的毫米波天线阵元实现，其阵元的目标尺寸可以2.5毫米*2.5毫米，阵元尺寸与天线结构所传输的信号频率相关。而如果天线结构是工作在其他信号频率的毫米波天线阵元，那么阵元尺寸可以通过150mm/工作频率(GHz)计算得到，相应的阵面尺寸相应改变，例如，如果工作在28GHz，则阵面尺寸要加倍。

由图4a中的增益图示可知，本实施例中在天线结构中的背面如第一阵面1上增加了阵元之后，后瓣增益(第一方向上的辐射增益)由原始的-6.9dBi增加到5.1dBi，而主瓣的增益(第二方向上的辐射增益)也由15.6dBi降到15.2dBi，进一步的，为了使得后瓣增益和主瓣增益更加贴近用户需求，可以根据需求进一步设置第一阵面1上的第一阵元1的个数和/或排列方式。如下：

在一种实现方式中，第一阵面1上的第一阵元3之间可以呈正方形排列，具体的，第一阵面1上包含16个第一阵元3，这些第一阵元3在第一阵面1上呈4*4的正方形排列，即方形栅格，第一阵元3之间相邻设置，第一阵面1的尺寸为10毫米*10毫米，第一阵元3为2.5毫米*2.5毫米，如图5a中所示；或者，第一阵面1上包含9个第一阵元3，这些第一阵元3在第一阵面1上呈3*3的正方形排列，即方形栅格，如图5b中所示；或者第一阵面1上包含4个第一阵元3，这些第一阵元3在第一阵面1上呈2*2的正方形排列，而第一阵元3之间的距离可以设置为4.0毫米，如图6中所示，等等。

在另一种实现方式中，第一阵面1上的第一阵元3之间可以呈三角形排列，如图7中所示，第一阵面1上包含3个第一阵元，这些第一阵元3在第一阵面1上呈三角形排列，即三角栅格。

需要说明的是，第一阵元3的个数不同和排列方式不同对天线架构在第一方向和第二方向上的增益参数影响是不同的，例如，如图4a(附图中部分标号1、3、4遮挡，但不影响附图所表征的曲线特征)中辐射范围曲线所示，在第一阵面1上设置3*3个第一阵元3时，后瓣增益(高角度范围增益)由2*2个第一阵元3的5dBi增加到7.8dBi，但主瓣的增益(低角度范围增益)也由15.2dBi降到14dBi；相比于第一阵面1的2*2个第一阵元3的设计，第一阵面1的3*3个第一阵元3给主辐射方向带来了过多的损耗，同时增加了设计难度、功耗和成本，在后瓣增益要求不高的场景下优势远不如第一阵面1的2*2个第一阵元3的设计方案。

而在第二阵面2上，第二阵面2的尺寸可以与第一阵面1的尺寸相同也可以不同。而第二阵元4的个数可以与第一阵面1上的第一阵元3的个数相同也可以不同，第二阵元4的排列方式可以与第一阵元3的排列方式相同也可以不同。如图8中所示，第二阵面2上可以包含有16个第二阵元4，这些第二阵元4之间呈4*4的正方形排列，与图5a中所示的第一阵面1上第一阵元3的4*4排布方式相同；或者，如图9中所示，第二阵面2上的第二阵元4的2*2的菱形排列与图6中所示的第一阵面1上第一阵元3的2*2排布方式不同；或者，如图10中所示，第二阵面2上可以包括有4个第二阵元4，这些第二阵元4之间呈2*2的正方形排列，与图7中所示的第一阵面1上第一阵元3的排布方式不同；或者，如图11中所示，第二阵面2上可以包含有6个第二阵元4，这些第二阵元4之间呈金字塔结构的三角形排列，与图7中所示的第一阵面1上第一阵元3的排布方式相同，而阵元个数不同；等等。

另外，以上实现方式中，在第一阵面1上的第一阵元3上可以为平整的片状金属结构，如以上各图中的贴片结构所示，并按照相应的排列结构排列在第一阵面1上，由此第一阵元3利用其自身的金属特征作为天线阵元能够形成信号辐射场，从而与第二阵面2上的第二阵元4结合，使得天线结构在第一方向和第二方向上均形成信号辐射场且辐射参数满足相应的条件。而为了实现天线结构所形成的信号辐射场能够囊括更大的辐射角度范围，增加通信可靠性，本实施例中可以将第一阵面1上的第一阵元3设置为非平整的层叠金属结构，如图12中所示，第一阵元3中包括有多个金属片5，这些金属片5之间呈阶梯结构且相邻金属片之间相连。

具体的，如图13中所示，第一阵元3可以采用毫米波的多层印制板工艺，将原来的单层贴片金属改成多层，且层与层之间通过密集的过孔相连，以确保射频信号的连贯，从而形成辐射角度更加宽的信号辐射场，如图14a中第一阵元3所形成的辐射场所示，相应的，阵元的辐射角度范围以及天线结构的辐射角度范围都会明显的因为阵元的层叠金属结构而变大变广，如图14b中第一阵元3的辐射角度范围及图14c中天线结构的辐射角度范围所示，由此，无论本实施例中天线结构与其他通信组件或终端之间的相对角度为多少，如90度、180度等，均可以处于天线结构的辐射角度范围内，从而就能够实现有效通信，从而增加本实施例中天线结构的通信性能。

进一步的，由图14c中可知，天线结构E面即主极化面方向图3dB波束宽度165，而在H面方向图3dB波束宽度95.5度，由此，除了对第一阵元3设置层叠金属结构，还可以对第二阵面2上的第二阵元4也可以设置为层叠结构，由此，对天线结构的两侧面天线阵元进行这种层叠的阶梯化的设计，将H面的方向图波束宽度进一步展宽，由此，由于天线结构的扫描角度依赖于阵元的波束宽度，因此，本实施例中通过层叠金属结构的阵元设计有利于提升毫米波阵列的扫描范围，从而进一步增加天线结构的通信性能。

另外，在一种实现方式中，可以在天线结构中设置阵面开关，以控制第一阵面1或第二阵面2上的阵元是否处于工作状态，例如，在某种场景下，不需要使用第一阵面1的第一阵元3使得天线结构在第一方向上形成信号辐射场，从而可以关闭第一阵面1上的第一阵元3，以降低损耗。或者可以考虑增加阵面开关带来的损耗以及常开第一阵面1所带来的损耗量级来确定是否设置阵面开关，例如，如果常开第一阵面1所带来的损耗要远小于增加阵面开关带来的损耗，那么就不需要设置阵面开关，由此，本实施例中可以满足用户不同的通信需求。

参考图15，为本申请实施例二提供的一种电子设备的结构示意图，该电子设备可以为需要设置天线结构进行外部或内部通信的设备，如笔记本或VR眼镜等。

在本实施例中，该电子设备中可以包括有以下结构：

第一本体6和第二本体7，第一本体6能够相对于第二本体7运动，由此，第一本体6相对于第二本体7可能处于各种不同的角度，如图15中的小于180度的角度，或者，可以如图16中的180度的角度，即book模式，等等。

其中，第一本体6和第二本体7上均设置有本申请实施例一种的天线结构，如天线结构8设置在第一本体6上，天线结构9设置在第二本体7上，而天线结构8和天线结构9的具体组成结构可以参考前文中图1～图14中的各天线结构示意图，由此，第一本体6和第二本体7之间通过天线结构8和天线结构9进行数据传输。

具体的，如图17中所示，第一本体6和第二本体7之间呈小于180度的角度，而天线结构8和天线结构9基于其设置的位置和方向通常也是呈相同的角度，由此，基于本实施例中天线结构中第一阵面和第二阵面上分布设置阵元的设计方案，本实施例中天线结构8和天线结构9之间的辐射场存在交集，从而能够分别处于对方的扫描范围内，从而实现有效通信。

而如图18中所示，第一本体6和第二本体7之间呈180度的角度，而天线结构8和天线结构9基于其设置的位置和方向通常也是呈相同的角度，由此，基于本实施例中天线结构中两个阵面上的阵元的层叠金属结构的设计方案，本实施例中天线结构8和天线结构9除了会在垂直于阵面的上下方向上形成辐射场，也会在其他角度形成辐射场，从而天线结构8和天线结构9之间辐射场仍然存在交集，从而仍然能够分别处于对方的扫描范围内，从而实现有效通信。

进一步的，本实施例中在第一本体6和第二本体7之间的相对角度不同时，为了能够进一步在实现有效通信时，提高通信性能，本实施例中可以通过采集第一本体6和第二本体7之间的相对角度来控制信号发生源所输出信号的相位，从而使得输出的信号能够在当前相对角度下仍然能够使用所在本体中的天线结构进行数据传输，从而进一步提高通信性能。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种天线结构，包括：

第一阵面和第二阵面，所述第一阵面和所述第二阵面相背设置；

其中，所述第一阵面上设置有至少一个第一阵元，所述第二阵面上设置有至少一个第二阵元，以使得所述天线结构在第一方向上所形成的辐射参数满足预设的第一条件并且在第二方向上所形成的辐射参数满足预设的第二条件。

2.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述第一阵面的第一阵元之间呈正方形排列或三角形排列。

3.根据权利要求1或2所述的天线结构，其特征在于，所述第一阵面包括16个、4个、9个或3个所述第一阵元。

4.根据权利要求1或2所述的天线结构，其特征在于，所述第二阵面中包括16个所述第二阵元，且所述第二阵元之间呈4*4的正方形排列。

5.根据权利要求1或2所述的天线结构，其特征在于，所述第二阵面的第二阵元的排列结构与所述第一阵面的第一阵元的排列结构不同；

和/或

所述第二阵面的第二阵元的个数与所述第一阵面的第一阵元的个数不同。

6.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述第一阵面上的第一阵元为片状金属结构或层叠金属结构；

其中，所述第一阵元为层叠金属结构，具体为：

所述第一阵元中包括多个金属片，所述金属片之间呈阶梯结构且相邻金属片之间相连。

7.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述第一阵元为目标尺寸，所述目标尺寸与所述天线结构所传输的信号频率相关。

8.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述第一方向为垂直于所述天线结构且所述第一阵面所朝向的方向；所述第二方向为垂直于所述天线结构且所述第二阵面所朝向的方向。

9.根据权利要求8所述的天线结构，其特征在于，所述第一条件包括：所述天线结构在所述第一方向上所形成的辐射增益值满足预设的第一增益范围；

所述第二条件包括：所述天线结构在所述第二方向上所形成的辐射增益值满足预设的第二增益范围。

10.一种电子设备，包括：

第一本体和第二本体，所述第一本体能够相对于所述第二本体运动；

其中，所述第一本体及所述第二本体上均设置有如权利要求1-9中任一项所述的天线结构，且所述第一本体与所述第二本体之间通过各自所设置的天线结构进行数据传输。