CN110165409B - 一种天线装置及通信设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天线装置及通信设备，该天线装置包括触控FPC、天线辐射体、主板以及设置于触控FPC和主板之间的接地辐射体，接地辐射体通过接地接口与主板连接。本发明中通过在触控FPC和主板之间设置接地辐射体，可以在天线辐射体和主板之间的间距较小时，通过接地辐射体将触控FPC上产生的耦合电流耦合至主板上，从而使地电流增加，提高天线的辐射效率、增加天线装置的带宽，有利于在产品小型化的同时确保天线的辐射效率和带宽，进而保障产品性能。

Description

一种天线装置及通信设备

技术领域

本发明实施例涉及无线通信设备技术领域，特别是涉及一种天线装置及通信设备。

背景技术

目前，随着无线通信技术的发展，天线装置的应用越来越广泛。通常，天线元件需要与电路板进行隔离，以避免电路板对天线装置信号辐射的影响，例如，需要在电路板上设置较大的净空区，以容纳天线元件，并且天线元件在电路板的净空区上方需要与电路板间隔开较大的距离(具体请参照图1，其中，01表示天线辐射体，02表示触控FPC，03表示主板)，从而才能够保障天线的辐射效率。因此，天线装置一般会在电子设备中占用较大的空间。

近年来，采用无线传输的可穿戴设备备受关注，在可穿戴设备中，蓝牙耳机因其使用的便利性而受到人们的喜爱。蓝牙耳机的外观丰富多样，蓝牙天线的设计也相应地变化，以便于与蓝牙耳机的外观相适应。通常，在蓝牙耳机中采用柔性电路板(FPC)进行触控操作，并且外观尺寸趋于小型化发展，然而，由于触控FPC与天线在同一空间并距离较近，在耳机尺寸缩小的同时，主板尺寸进一步缩小，如果采用现有技术中的天线装置将缩小天线元件与电路板之间的距离，使触控FPC上的耦合电流增加，导致天线的辐射效率大大降低，影响天线的带宽，难以保障产品的性能。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种天线装置及通信设备，在使用过程中能够提高天线的辐射效率，增加天线装置的带宽，有利于在产品小型化的同时确保天线的辐射效率和带宽，进而保障产品性能。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种天线装置，包括触控FPC、天线辐射体和主板，还包括设置于所述触控FPC和所述主板之间的接地辐射体，所述接地辐射体通过接地接口与所述主板连接。

可选的，所述接地辐射体与所述触控FPC之间的距离小于所述触控FPC与所述主板之间距离的一半。

可选的，所述接地辐射体为片状结构。

可选的，所述接地辐射体与所述触控FPC平行设置。

可选的，所述接地辐射体的面积与所述触控FPC的面积相等。

可选的，所述天线辐射体沿所述主板边缘弯曲设置。

可选的，所述天线辐射体的切面为弧形。

可选的，所述天线辐射体的最高位置位于所述主板所在平面上方的预设高度处，所述天线辐射体的最低位置位于所述主板的上表面所在平面的下方。

可选的，所述天线辐射体在所述主板所在平面的投影的外边缘与所述主板的边缘之间的距离不大于0.5mm。

本发明实施例还提供了一种通信设备，包括如上述所述的天线装置。

本发明实施例提供了一种天线装置及通信设备，该天线装置包括触控FPC、天线辐射体和主板，还包括设置于触控FPC和主板之间的接地辐射体，接地辐射体通过接地接口与主板连接。

可见，本发明中通过在触控FPC和主板之间设置接地辐射体，可以在天线辐射体和主板之间的间距较小时，通过接地辐射体将触控FPC上产生的耦合电流耦合至主板上，从而使地电流增加，提高天线的辐射效率、增加天线装置的带宽，有利于在产品小型化的同时确保天线的辐射效率和带宽，进而保障产品性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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发明的一些实施例，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为现有技术中一种天线装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种天线装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种天线装置的切面示意图；

图4为本发明实施例提供的天线装置的俯视图；

图5为本发明实施例提供的另一种天线装置的切面示意图；

图6为现有技术中的天线装置的一种原理图；

图7为现有技术中的天线装置的另一种原理图；

图8为本发明实施例提供的一种天线装置的原理图；

图9为本发明实施例提供的一种天线装置的另一种原理图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种天线装置及通信设备，在使用过程中能够提高天线的辐射效率，增加天线装置的带宽，有利于在产品小型化的同时确保天线的辐射效率和带宽，进而保障产品性能。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参照图2，图2为本发明实施例提供的一种天线装置的结构示意图。

该天线装置，包括主板1、触控FPC 2和天线辐射体3，还包括设置于触控FPC 2和主板1之间的接地辐射体4，接地辐射体4通过接地接口41与主板1连接。

需要说明的是，本实施例中的触控FPC 2设置于主板1上方间隔一定距离的位置处，并且触控FPC 2与主板1平行设置，触控FPC 2通过连接部与主板1连接，具体可以通过软硬结合板与主板1连接；天线辐射体3与主板1间隔预设高度进行设置，并且天线辐射体3可以通过馈电接口与主板1连接，具体请参照图2，图2中将触控FPC 2设成透射结构，从而示出位于其下方的接地辐射体4。

具体的，由于在降低天线装置的高度时，也即天线辐射体3相对主板1之间的高度降低时，触控FPC 2上的耦合电流会增加，使天线辐射体3上更多的能量会被触控FPC 2耦合，会造成天线辐射体3的辐射效率降低，本实施例中通过在触控FPC 2和主板1之间设置接地辐射体4，并且使接地辐射体4通过接地接口与主板1连接，可以使接地辐射体4将触控FPC2上的耦合电流耦合到主板1上，从而使主板1上的地电流增加，地电流辐射增强，同时回流至天线辐射体3上的辐射电流也得到增强，线性辐射体3的辐射效率得到提升。

其中，本实施例中的馈电接口和接地接口41均可以为弹片或焊接接口，也即，天线辐射体3可以通过天线馈电弹片与主板1连接，也可以通过焊接的方式与主板1连接，接地辐射体4可以通过接地分支弹片与主板1连接，也可以通过焊接的方式与主板1连接，具体连接方式可以根据实际需要进行设定，本实施例不做具体限定。

另外，为了进一步激发地电流，可以将接地辐射体4与主板1之间的接地接口41设置于地电流较小的位置处，通常地电流较小的位置位于与馈电接口呈120°夹角的位置处，又由于主板上的一侧上方设有天线辐射体3，所以本实施例中可以将接地接口41设置在触控FPC 2与主板1的连接部所在的位置与馈电接口沿主板的中心对称位置之间，具体如图2所示。

进一步的，为了使接地辐射体4能够将触控FPC 2上的耦合电流较多的耦合至主板1上，本实施例中的可以使接地辐射体4靠近触控FPC 2进行设置，也即接地辐射体4与触控FPC 2之间的距离小于触控FPC 2与主板2之间距离的一半。

更进一步的，增大接地辐射体4与触控FPC 2之间的相对面积，可以提高接地辐射体4对触控FPC 2上的耦合电流进行耦合的耦合效率，所以本实施例中的接地辐射体4可以为片状结构，其中，接地辐射体4的材质和厚度可以根据天线辐射体3的材质和厚度进行设置。

具体的，在接地辐射体4面积一定的情况下，为了使接地辐射体4和触控FPC 2之间的相对面积达到最大，本实施例中可以使接地辐射体4与触控FPC2平行设置，具体请参照图3，在接地辐射体4与触控FPC 2平行设置时，接地辐射体4与触控FPC 2之间的间距不大于0.2mm，触控FPC 2与主板1之间的间距具体可以参照天线辐射体3与主板之间的距离进行设定，例如不大于1mm，从而保障接地辐射体4能够更高效的将触控FPC 2上的耦合电流耦合至主板1上，以便进一步提高天线辐射体3的辐射效率。

其中，在将接地辐射体4与触控FPC 2平行设置时，可以使接地辐射体4的面积与触控FPC 2的面积相等，从而使接地辐射体4对触控FPC 2的耦合效率达到最佳。接地辐射体4可以为圆形或者方形，其具体形状和面积可以根据主板1上在设置的各个元器件后的剩余空间进行确定，本实施例不做特殊限定。

进一步的，为了在有限的空间内尽量增加天线辐射体3的体积，可以使天线辐射体3沿主板1的边缘弯曲设置，具体参照图4，天线辐射体3的具体长度可以根据实际需要进行确定，本申请不做具体限定，图4中为了示出接地辐射体4，所以将触控PFC 2设为透视结构。

具体的，为了进一步提高天线辐射体3的空间利用率，本实施例中的天线辐射体3的切面可以设置为弧形，具体如图2和图5所示。

其中，为了降低天线辐射体3和主板1之间的相对高度，本实施例中可以使天线辐射体3的最高位置位于主板3所在平面上方的预设高度处，该预设高度可以不超过1mm，也即天线辐射体3的最高处与主板1的上表面之间的间距小于等于1mm，并且天线辐射体3的最低位置位于主板1上表面所在平面的下方，也即天线辐射体3的最低位置低于主板1上表面所在平面的高度。

具体的，当天线辐射体3的切面为弧形时，位于切面上的各个点相距主板1上表面的高度不同，以主板1的上表面为参照面，则天线辐射体3相对主板1上表面的平均高度可以不高于0.5mm，其中，平均高度指的是天线辐射体3上位于同一个切面上的各个点的高度之和，位于主板1上表面上方的点的坐标为正值，位于主板1上表面下方的点的坐标为负值，从而可以在降低天线高度的同时，扩大将天线辐射体3的体积，以保障天线的辐射效率。

需要说明的是，本实施例中的净空区的宽度不大于0.5，其中，净空区指的是天线辐射体3在参照平面投影的外边缘与主板1的边缘之间的区域，参照平面为主板1上表面所在平面，具体请参照图4中的31所指的区域，也即，天线辐射体3在主板1所在平面的投影的外边缘与主板1的边缘之间的距离不大于0.5mm。

还需要说明的是，由于本实施例中的接地辐射体4与触控FPC 2之间的间距可以不大于0.2mm，并且天线辐射体3相对主板1上表面的平均高度可以不高于0.5mm，所以本实施例中的天线装置可以在小型化的同时，通过接地辐射体4将触控PFC 2上的耦合电流耦合至主板1上，从而保障天线辐射体3的辐射效率，增加天线带宽。

下面对本发明实施例中提供的天线装置的原理进行详细介绍，请参照图6-9，其中，天线辐射体电流用虚线表示，触控FPC、接地辐射体以及主板上的电流均为地电流或其组成部分、采用实线表示；图6和图7为没有设置接地辐射体的天线装置的原理图，图8和图9为设有接地辐射体的天线装置的原理图，具体如下：

对于没有设置接地辐射体的天线装置，如图6所示，其中，天线辐射体电流为天线电流71，与天线辐射体相对的主板部分耦合电流为主板耦合电流72，主板耦合电流72与天线电流71方向相反，另一侧主板电流73与天线电流71方向相同，也即均为顺时针方向。由于主板面积小于2.4GHz自然谐振的1/4波长，主板上的电流方向在天线末端形成不同的方向。而，本实施例中所提供的设有接地辐射体的天线装置(如图8所示)，由于接地辐射体的设置，对地电流起到放大作用，具体的图8中的地电流92的路径比图6中的73的路径明显增强，也即地电流辐射增强，同时回流到天线辐射体上的辐射电流也得到增强，其中，天线的辐射电流等于地电流的矢量和。

另外，对于没有设置接地辐射体的天线装置中的触控FPC区域中电流耦合分布如图7所示，由于触控FPC距天线辐射体的间距小，所以会从天线辐射体耦合能量，触控FPC上的耦合电流81方向与天线辐射体上的电流82方向一致，导致天线辐射体上的电流被削弱，同时，触控FPC区域在非天线区域通过与主板的连接部分耦合地电流，也即对图6中的电流路径为73的地电流进行耦合，导致地电流的辐射也在一定程度上减弱。

对于设置了接地辐射体的天线装置，如图8和9所示，接地辐射体可以对触控区域FPC上的耦合电流94进行耦合，形成接地辐射体上的耦合电流93，并通过接地接口将耦合电流93耦合至主板上，从而减小了触控FPC上的耦合电流94，增大了地电流强度，有利于提高耳机系统中天线的辐射效率及增大天线系统的带宽。也即，接地辐射体位于主板与触控FPC的触控区域之间，使触控FPC上耦合的能量不会被主板上的器件所耦合吸收，而是耦合到接地辐射体上，通过接地辐射体进一步增强主板边缘电流、提高地电流辐射。另外，由于接地辐射体通过接地接口与主板连接，所以接地辐射体的长度可以使主板长度增长，例如使主板等效长度达到2.4GHz的1/4波长，从而调节谐振频率。

还需要说明的是，触控FPC 2与主板1连接可能形成主板系统的固有谐振，天线辐射体3无法消除主板1及与主板1连接的触控FPC 2共同形成的固有谐振，而本实施例中在触控FPC 2和主板2之间设置接地辐射体4，还能够进一步打破触控FPC 2与主板1之间的耦合电容，从而降低固有谐振对天线的影响，进一步提高天线的辐射效率。

本发明实施例提供了一种天线装置，包括触控FPC、天线辐射体、主板以及设置于触控FPC和主板之间的接地辐射体，接地辐射体通过接地接口与主板连接。可见，本发明中通过在触控FPC和主板之间设置接地辐射体，可以在天线辐射体和主板之间的间距较小时，通过接地辐射体将触控FPC上产生的耦合电流耦合至主板上，从而使地电流增加，提高天线的辐射效率、增加天线装置的带宽，有利于在产品小型化的同时确保天线的辐射效率和带宽，进而保障产品性能。

在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种通信设备，包括如上述的天线装置。

具体的，本实施例中的通信设备可以为蓝牙耳机，当然也可以为其他的通信设备，具体不做特殊限定。需要说明的是，本实施例中的通信设备具有与上述实施例中的天线装置相同的有益效果，并且对于本实施例中所涉及到的天线装置的具体介绍请参照上述实施例，本申请在此不再赘述。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

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发明。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发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明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 (9)

1.一种天线装置，包括触控FPC、天线辐射体和主板，其特征在于，还包括设置于所述触控FPC和所述主板之间的接地辐射体，所述接地辐射体通过接地接口与所述主板连接；其中：

所述触控FPC位于所述主板上方一定距离处，且所述触控FPC与所述主板平行设置，所述触控FPC通过连接部与所述主板连接，所述天线辐射体与所述主板间隔预设高度进行设置，所述天线辐射体通过馈电接口与所述主板连接；其中：

所述接地辐射体与所述触控FPC之间的距离小于所述触控FPC与所述主板之间距离的一半，并通过所述接地辐射体将所述触控FPC上产生的耦合电流耦合至所述主板上。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述接地辐射体为片状结构。

3.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述接地辐射体与所述触控FPC平行设置。

4.根据权利要求3所述的天线装置，其特征在于，所述接地辐射体的面积与所述触控FPC的面积相等。

5.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述天线辐射体沿所述主板边缘弯曲设置。

6.根据权利要求5所述的天线装置，其特征在于，所述天线辐射体的切面为弧形。

7.根据权利要求6所述的天线装置，其特征在于，所述天线辐射体的最高位置位于所述主板所在平面上方的预设高度处，所述天线辐射体的最低位置位于所述主板的上表面所在平面的下方。

8.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述天线辐射体在所述主板所在平面的投影的外边缘与所述主板的边缘之间的距离不大于0.5mm。

9.一种通信设备，其特征在于，包括如权利要求1-8任意一项所述的天线装置。

Images