CN110323542A - 一种天线装置及蓝牙耳机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天线装置及蓝牙耳机，天线装置包括电路板和辐射体，电路板上设置有天线，辐射体位于电路板的一侧，辐射体由导电材料制作，辐射体上具有第一连接点，电路板上具有第二连接点，第一连接点与第二连接点通过导线连接，第二连接点通过接地线与电路板上的接地点连接。本发明的天线装置通过在电路板一侧设置辐射体，辐射体上产生耦合电流，可以改变信号的边缘辐射场，且耦合电流与电路板连通，形成耦合电流的循环，可以改变天线的辐射方向，使更多的能量朝自由空间辐射，从而减小电磁波信号对人体的辐射影响。同时，改变天线的辐射方向，使更多的能量朝自由空间辐射，可以降低人体对信号的衰减，提高通信质量。

Description

一种天线装置及蓝牙耳机

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体地说，涉及一种天线装置及蓝牙耳机。

背景技术

具有无线通信功能的电子设备设置有天线元件进行收发信号，近年来，具有无线通信功能的可穿戴设备应用越来越广泛，可穿戴设备包括蓝牙耳机、智能手表、智能手环等形式。可穿戴设备一般都是贴身佩戴，其距离人体较近，尤其对于蓝牙耳机而言，其所配置的蓝牙天线具有类似dipole（电偶极子）的辐射方向如图1所示，其分别向两侧辐射，当用户佩戴使用时,一部分电磁信号向耳机主体30外部自由空间辐射，另外一部分向人体头部辐射,将会被人体吸收,对人体健康造成损害，此外，人体吸收了部分电磁波，导致天线整体性能下降，降低通信质量。

发明内容

本发明针对现有技术中为了解决现有天线的部分电磁波信号朝向人体辐射损害健康以及人体吸收部分信号，降低通信质量的技术问题，提出了一种天线装置，可以解决上述问题。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

一种天线装置，包括电路板，还包括辐射体，所述电路板上设置有天线，所述辐射体位于所述电路板的一侧，所述辐射体由导电材料制作，所述辐射体上具有第一连接点，所述电路板上具有第二连接点，所述第一连接点与所述第二连接点通过导线连接，所述第二连接点通过接地线与所述电路板上的接地点连接。

进一步的，所述辐射体为闭合的环状结构，其与所述电路板之间具有间隙。

进一步的，所述第二连接点位于所述接地线上地电流最强的位置。

进一步的，所述第二连接点的位置确定方法为：

（1）、查找到所述天线的馈电点；

（2）、查找到离所述馈电点最近的接地点；

（3）、以同时过所述馈电点和接地点的线段做为其中一条边，在所述电路板上划定一矩形区域，所述第二连接点位于所述矩形区域内。

进一步的，所述矩形区域的尺寸为10mmX30mm。

进一步的，所述第一连接点位于所述辐射体上电流最弱的位置，所述第一连接点通过电磁检测软件或者网络分析仪进行探测确定。

进一步的，所述辐射体的电长度为n*λ，其中λ为所述天线辐射的电磁波的波长，n为正整数。

进一步的，所述辐射体的宽度为5mm～15mm。

进一步的，所述导线的长度为λ/4，其中λ为所述天线辐射的电磁波的波长。

本发明同时提出了一种蓝牙耳机，包括壳体、设置在所述壳体内的扬声器组件，还包括前面任一项所记载的天线装置，所述天线装置设置在所述壳体内，所述辐射体位于佩戴时所述电路板靠近耳部的一侧。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的天线装置，通过在电路板一侧设置辐射体，辐射体上产生耦合电流，可以改变信号的边缘辐射场，且耦合电流与电路板的接地点连通，形成耦合电流的循环，可以改变天线的辐射方向，使更多的能量朝自由空间辐射，从而减小电磁波信号对人体的辐射影响。同时，改变天线的辐射方向，使更多的能量朝向自由空间辐射，可以降低人体对信号的衰减，提高通信质量。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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 现有天线辐射dipole图；

图2是本发明提出的天线装置的一种实施例结构示意图；

图3是图2中电路板与辐射体的侧向视图；

图4是图2中电路板辐射体的电流流向示意图；

图5是三种不同状态下天线的辐射方向图；

图6是本发明提出的蓝牙耳机的一种实施例结构示意图；

图7是图6的另外一种视角下的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖”、“横”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例一，本实施例提出了一种天线装置，如图2、图3所示，包括电路板11，还包括辐射体12，电路板11上设置有天线13，辐射体12位于电路板11的一侧，辐射体12由导电材料制作，辐射体12上具有第一连接点121，电路板11上具有第二连接点111，第一连接点121与第二连接点111通过导线14连接，第二连接点111通过接地线与电路板11上的接地点连接，通过导线14将辐射体12与电路板11的接地点连接，实现辐射体12与电路板11上的接地点连接。本方案中通过增加辐射体12，辐射体12位于电路板11的一侧，两者之间具有一定间距，辐射体12上产生耦合电流，且辐射体12与电路板11上的接地点连接，形成辐射电流循环通路，可以改变天线信号的边缘辐射场，通过将辐射体设置在天线与人体之间，可以改变天线13的辐射方向，使更多的能量朝自由空间辐射，可以减小辐射对人体的影响。其中，电路板11可以是电子设备的主板，天线13可直接设置在电路板11上，辐射体12位于电路板11的一侧，两者之间具有一定间距，此外，改变天线13的辐射方向，使更多的能量朝自由空间辐射，同时可以降低用户头部对信号的衰减，提高通信质量。

如图2所示，在电路板11上的一部分区域设置为天线区域112，天线区域112设置天线13，天线13按照相应的要求进行布设，其中，天线13可以是单极子天线、IFA天线、环天线等。

如图2所示，优选辐射体12为闭合的环状结构，其与电路板11之间具有间隙41。环状结构与面板状的结构相比，成本较低，特别装配在蓝牙耳机中时，由于耳机扬声器的音腔突起，环状结构更有利于配合音腔的结构装配在其中。此外，环状结构更加利于天线周围边缘场辐射。

当本天线装置装配在蓝牙耳机上时，为了方便佩戴，耳机的罩壳一般设置成圆形，相应电路板11设计成圆形或者近似圆形，为了配合电路板11的结构，本实施例中的辐射体12优选为圆环状，且辐射体12的外径大于电路板11的外径，也即，辐射体12朝向电路板11的投影位于电路板11的外周，可以更加有利于改变天线的边缘辐射场。

为了最大化的减小辐射体12上的耦合电流对天线13造成的影响，防止其降低天线通信性能，优选第二连接点111位于接地线上地电流最强的位置，且第一连接点121位于辐射体上电流最弱的位置，如此设置，辐射体12上的小电流不会对电路板11上的大电流造成太大的影响。

地电流强的位置一般位于天线13的馈电点附近，即dipole的中间位置，作为一个优选的实施例，如图4所示，第二连接点111的位置确定方法为：

S1、查找到天线13的馈电点113；

S2、查找到离所述馈电点113最近的接地点114；

S3、以同时过馈电点112和接地点113的线段做为其中一条边，在电路板11上划定一矩形区域A，该矩形区域A中即视为地电流最强区域，将第二连接点111选择在矩形区域A内即可。

优选的，矩形区域A的尺寸为10mm*30mm。

进一步的，第一连接点121位于辐射体上耦合电流最弱的位置，第一连接点通过电磁检测软件或者网络分析仪进行探测确定。优选使用电磁软件对辐射体12的电尺寸进行仿真预测得到如图4所示的辐射体耦合电流分布图，线条的颜色与耦合电流的强度相对应，可直接根据电流分布图查找电流最小处，如图4箭头颜色最浅位置选取即可,如果没有电磁计算软件,可以通过网络分析仪进行选点试探并测试方向选取第一连接点121的位置。此外，还可以根据经验确定第二连接点111的位置，对于天线末端朝下的,也可以根据经验以天线末端的位置作为参考选取第一连接点121的位置，第一连接点121大约在第二连接点111的右上方位置，反之，对于天线末端朝上的, 第一连接点121大约在第二连接点111的右下方位置。

如图4所示，可看到本天线装置中辐射体12的电流分布图，本实施例中，辐射体12设置在电路板11的一侧，通过导线14连接到电路板实现接地后，其耦合辐射电流如53，54所示，可视为dipole的一支辐射臂。电路板11的电流如双实线箭头52所示，可视为dipole的另一支臂。本方案中天线13的辐射方向如图5中63所示。其中，未设置辐射体12时天线13对应辐射方向如图5中61所示 ，设置辐射体12但辐射体12未与电路板11连接时，天线13对应辐射方向如图5中62所示 ，由此可知，图5中63所对应的方案中，天线13的辐射方向朝向人体耳部的辐射最小，效果最优。

电流发生完整的从弱到强再到弱的电长度是半个波长,图4中有2个这样的周期,其中，53和54均为电流最强点.也即辐射体12的电长度为n*λ，才能形成若干个完整的从弱到强再到弱的电长度，其中λ为天线辐射的电磁波的波长，n为正整数。本实施例中辐射体的电长度优选为一个波长，太大将会占用较大的空间，不利于缩小电子设备的体积。

如果辐射体12的电长度为不足一个波长,可以适当减小辐射体12的宽度,如果长于一个波长,可以适当增加辐射体12的宽度，由于有的头戴耳机可能具有较小的耳罩部分,而有的耳机耳罩部分较大，为了配合不同的头戴耳机，辐射体12的尺寸做相适应的变化。

经实验测得，辐射体12的宽度一般为5mm～15mm。

为了减小辐射体12上耦合电流对天线13的影响，第一连接点121和第二连接点111的位置选择很关键。第二连接点111的位置位于地电流强的位置，在天线馈电点附近，即dipole的中间位置，而第一连接点121为附加辐射体的电流最小点，优选导线的长度为λ/4，其中λ为天线辐射的电磁波的波长。因为导线14为1/4波长的特点，电流通过1/4波长的物理传输，信号强度最大变为最弱，或者最弱变为最强。由于辐射体12的尺寸约蓝牙频段的1个波长左右，所以可以有两个电流最小处，第一连接点121可以任选其一，或选择结构组装更容易实现的位置。

通过设置导线14为1/4 波长，即蓝牙的工作频段为2.4GHz，导线14的长度约30mm。

实施例二，本实施例提出了一种蓝牙耳机，如图6所示，包括壳体21、设置在壳体21内的扬声器组件（角度原因图中未示出），还包括实施例一中所记载的天线装置，该天线装置设置在壳体21内，辐射体12位于佩戴时电路板靠近耳部的一侧。如图7所示，辐射体12位于靠近耳部一侧，改变后的天线的辐射方向图，使更多的能量朝自由空间辐射，从而减小对人体的影响及人体头部对天线性能的恶化。

天线装置的其他结构可以参见实施例一所记载，在此不做赘述，需要说明的是，本实施例中辐射体12可以固定在耳机的壳体上、喇叭壳上或者其他结构上，例如本实施例中可以固定在喇叭振膜盖22上，其可以跟喇叭振膜盖的结构面完全贴合，提高固定的稳固性。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种天线装置，包括电路板，其特征在于，还包括辐射体，所述电路板上设置有天线，所述辐射体位于所述电路板的一侧，所述辐射体由导电材料制作，所述辐射体上具有第一连接点，所述电路板上具有第二连接点，所述第一连接点与所述第二连接点通过导线连接，所述第二连接点通过接地线与所述电路板上的接地点连接。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述辐射体为闭合的环状结构，其与所述电路板之间具有间隙。

3.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述第二连接点位于所述接地线上地电流最强的位置。

4.根据权利要求3所述的天线装置，其特征在于，所述第二连接点的位置确定方法为：

（1）、查找到所述天线的馈电点；

（2）、查找到离所述馈电点最近的接地点；

（3）、以同时过所述馈电点和接地点的线段做为其中一条边，在所述电路板上划定一矩形区域，所述第二连接点位于所述矩形区域内。

5.根据权利要求4所述的天线装置，其特征在于，所述矩形区域的尺寸为10mmX30mm。

6.根据权利要求3所述的天线装置，其特征在于，所述第一连接点位于所述辐射体上电流最弱的位置，所述第一连接点通过电磁检测软件或者网络分析仪进行探测确定。

7.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述辐射体的电长度为n*λ，其中λ为所述天线所辐射的电磁波的波长，n为正整数。

8.根据权利要求2-7任一项所述的天线装置，其特征在于，所述辐射体的宽度为5mm～15mm。

9.根据权利要求1-7任一项所述的天线装置，其特征在于，所述导线的长度为λ/4，其中λ为所述天线辐射的电磁波的波长。

10.一种蓝牙耳机，包括壳体、设置在所述壳体内的扬声器组件，其特征在于，还包括权利要求1-9任一项所述的天线装置，所述天线装置设置在所述壳体内，所述辐射体位于佩戴时所述电路板靠近耳部的一侧。