CN111386629B - 一种天线 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例公开了一种天线，该天线设置在电路板的绝缘介质上，天线包括环形辐射体、信号馈入部、第一导电地结构和第二导电地结构；其中，环形辐射体的第一端与第一导电地结构连接，环形辐射体的第二端与信号馈入部连接，环形辐射体基于电流的作用单独形成第一辐射信号；环形辐射体与第二导电地结构构成凹槽，环形辐射体与第二导电地结构基于电流的作用在凹槽的开口方向共同形成第二辐射信号，第一辐射信号的辐射方向与第二辐射信号的辐射方向不同；信号馈入部、第一导电地结构和第二导电地结构均与电路板的射频电路连接。本申请实施例提供的天线可以向两个方向发送信号，进而使得天线具有更加广阔的辐射范围。

Description

一种天线
技术领域
本申请实施例涉及通信技术领域，更具体的说，涉及天线。
背景技术
目前，WIFI产品上常用的印刷天线主要包括单极子天线、印制倒F天线和环形天线等，这类印刷天线的特点主要在于每个印刷天线的信号辐射方向均为单一方向，覆盖角度有限。
为了保证WIFI产品具有更好的覆盖性能，在WIFI产品的电路板上需要设置多个印刷天线进行组合，以使WIFI产品具有多个信号辐射方向，实现更大的覆盖范围。
但是，在WIFI产品的电路板上增加印刷天线的数量，不仅会增加制造成本，而且还会更多的占用WIFI产品的电路板上的占用空间。
发明内容
本申请实施例提供一种天线，以使天线可以向两个方向发送信号，进而增加天线的辐射范围。
本申请实施例是这样实现的：
第一方面，本申请实施例提供了一种天线，该天线设置在电路板的绝缘介质上，天线包括环形辐射体、信号馈入部、第一导电地结构和第二导电地结构；
其中，环形辐射体的第一端与第一导电地结构连接，环形辐射体的第二端与信号馈入部连接，环形辐射体基于电流的作用单独形成第一辐射信号；
环形辐射体与第二导电地结构构成凹槽，环形辐射体与第二导电地结构基于电流的作用在凹槽的开口方向共同形成第二辐射信号，第一辐射信号的辐射方向与第二辐射信号的辐射方向不同；
信号馈入部、第一导电地结构和第二导电地结构均与电路板的射频电路连接。
在第一方面中，电路板的射频电路上的射频信号会经过信号馈入部、第一导电地结构和第二导电地结构给环形辐射体馈电，通过信号馈入部和第一导电地结构分别流向环形辐射体的两端，环形辐射体会基于电流的作用单独形成第一辐射信号，环形辐射体与第二导电地结构还会基于电流的作用在凹槽的开口方向共同形成第二辐射信号，而且第一辐射信号的辐射方向与第二辐射信号的辐射方向不同，所以本申请实施例提供的天线可以向两个方向发送信号，进而增加了天线的辐射范围。由于本申请实施例提供的天线具有更加广阔的辐射范围，所以可以减少WIFI产品的电路板上天线的数量，不仅可以降低制造成本，还可以节省WIFI产品的电路板上的占用空间。
在一种可能的实现方式中，凹槽为开口向外的凹槽，凹槽的开口宽度由内向外逐渐变大。
其中，由于凹槽的开口宽度由内向外逐渐变大，可以使得凹槽的空气波阻抗由内向外逐渐变大，所以使得第二辐射信号在凹槽由内向外传播的路径上的反射更小，进而保证第二辐射信号在空气中的传播效果更好。
在一种可能的实现方式中，凹槽末端的开口宽度为天线的中心频率对应的四分之一波长。
在一种可能的实现方式中，环形辐射体包括第一辐射体、第二辐射体和第三辐射体；
第一辐射体的第一端与第一导电地结构连接，第一辐射体的第二端与第二辐射体的第一端连接，第二辐射体的第二端与第三辐射体的第一端连接，第三辐射体的第二端与信号馈入部连接；
第二辐射体基于电流的作用单独形成第一辐射信号，第一辐射信号的辐射方向与第二辐射体相互垂直；
第三辐射体和第二导电地结构共同构成开口向外的凹槽，第三辐射体与第二导电地结构基于电流的作用在凹槽的开口方向共同形成第二辐射信号。
其中，电路板的射频电路上的电流会流入信号馈入部、第一导电地结构和第二导电地结构，电流会通过第一导电地结构和第一辐射体流向第二辐射体，电流会通过信号馈入部流向第三辐射体。第二辐射体会基于电流的作用单独形成第一辐射信号，第三辐射体与第二导电地结构还会基于电流的作用在凹槽的开口方向共同形成第二辐射信号，而且第一辐射信号的辐射方向与第二辐射信号的辐射方向不同，所以本申请实施例提供的天线可以向两个方向发送信号，进而增加了天线的辐射范围。
在一种可能的实现方式中，天线还包括至少一个水平辐射体；
至少一个水平辐射体设置在第二辐射体的侧面，至少一个水平辐射体与第二辐射体基于电流的作用共同形成第三辐射信号，第三辐射信号的辐射方向与第一辐射信号的辐射方向相同，第三辐射信号的辐射强度大于第一辐射信号的辐射强度。
其中，电路板的射频电路上的电流会通过第一导电地结构和第一辐射体流向第二辐射体，第二辐射体会基于电流的作用单独形成第一辐射信号。在第一辐射信号的作用下，至少一个水平辐射体会产生与第二辐射体同向的电流，所以在至少一个水平辐射体上的电流和第二辐射体上的电流的共同作用下，至少一个水平辐射体与第二辐射体会共同形成第三辐射信号。由于第三辐射信号是由至少一个水平辐射体与第二辐射体共同形成的，所以第三辐射信号的辐射强度大于第一辐射信号的辐射强度。因此，至少一个水平辐射体可以加强天线的辐射强度。
在一种可能的实现方式中，至少一个水平辐射体的长度范围为天线的中心频率对应的四分之一波长至二分之一波长。
在一种可能的实现方式中，信号馈入部与第一导电地结构之间构成第一缝隙，第一辐射体和第三辐射体形成的开口与第一缝隙连通；
信号馈入部与第二导电地结构之间构成第二缝隙，第三辐射体和第二导电地结构构成的凹槽与第二缝隙连通。
其中，基于共面波导的阻抗计算原理，可以调整信号馈入部的宽度、第一缝隙的宽度和第二缝隙的宽度，以保证天线的阻抗与电路板的射频电路的阻抗相匹配，这样可以避免馈电过程中的信号反射损失，从而保证电路板的射频电路向天线的馈电效率达到最高。
在一种可能的实现方式中，第三辐射体为直线结构或曲线结构。
在一种可能的实现方式中，环形辐射体、信号馈入部、第一导电地结构和第二导电地结构均印制在电路板的绝缘介质上。
在一种可能的实现方式中，环形辐射体、信号馈入部、第一导电地结构和第二导电地结构均固定连接在电路板的绝缘介质上，环形辐射体、信号馈入部、第一导电地结构和第二导电地结构均为金属材料。
附图说明
图1所示的为本申请实施例公开的一种天线10的示意图；
图2所示的为本申请实施例公开的另一种天线10的示意图；
图3所示的为本申请实施例公开的又一种天线10的示意图；
图4所示的为本申请实施例公开的又一种天线10的示意图。
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描述。
请参见图1所示，图1所示的为本申请实施例公开的一种天线10的示意图。图1所示的天线10设置在电路板的绝缘介质21上，该天线10包括环形辐射体1、信号馈入部2、第一导电地结构3和第二导电地结构4。
其中，环形辐射体1的第一端与第一导电地结构3连接，环形辐射体1的第二端与信号馈入部2连接，环形辐射体1基于电流的作用单独形成第一辐射信号。环形辐射体1与第二导电地结构4构成凹槽，环形辐射体1与第二导电地结构4基于电流的作用在凹槽的开口方向共同形成第二辐射信号，第一辐射信号的辐射方向与第二辐射信号的辐射方向不同。信号馈入部2、第一导电地结构3和第二导电地结构4均与电路板的射频电路22连接。
在图1中，垂直于水平面向上为第一辐射信号的辐射方向，水平向右为第二辐射信号的辐射方向，所以通过图1的实施例可以看出，第一辐射信号的辐射方向与第二辐射信号的辐射方向不同，而且第一辐射信号的辐射方向与第二辐射信号的辐射方向相互垂直。当然，可以通过微调调整天线10的形状，来调整第一辐射信号的辐射方向和第二辐射信号的辐射方向。
在图1所示的实施例中，电路板的射频电路22上的射频信号会经过信号馈入部2、第一导电地结构3和第二导电地结构4给环形辐射体1馈电，电流会通过信号馈入部2和第一导电地结构3分别流向环形辐射体1的两端，环形辐射体1会基于电流的作用单独形成第一辐射信号，环形辐射体1与第二导电地结构4还会基于电流的作用在凹槽的开口方向共同形成第二辐射信号，而且第一辐射信号的辐射方向与第二辐射信号的辐射方向不同，所以本申请实施例提供的天线10可以向两个方向发送信号，进而增加了天线10的辐射范围。由于本申请实施例提供的天线10具有更加广阔的辐射范围，所以可以减少WIFI产品的电路板上天线10的数量，不仅可以降低制造成本，还可以节省WIFI产品的电路板上的占用空间。
请参见图1所示，在一种可选择的技术方案中，凹槽为开口向外的凹槽，凹槽的开口宽度由内向外逐渐变大。
在本申请实施例提供的技术方案中，由于凹槽的开口宽度由内向外逐渐变大，可以使得凹槽的空气波阻抗由内向外逐渐变大，所以使得第二辐射信号在凹槽由内向外传播的路径上的反射更小，进而保证第二辐射信号在空气中的传播效果更好。
请参见图1所示，在一种可选择的技术方案中，凹槽末端的开口宽度为天线10的中心频率对应的四分之一波长。
在本申请实施例提供的技术方案中，波长可以按照公式r＝c/f来计算。其中，r表示波长，单位是米；c表示光速，单位是米/秒；f为天线10的中心频率，单位是Hz。
请参见图1所示，在一种可选择的技术方案中，环形辐射体1、信号馈入部2、第一导电地结构3和第二导电地结构4均印制在电路板的绝缘介质21上。当然，环形辐射体1、信号馈入部2、第一导电地结构3和第二导电地结构4可以直接印制在WIFI产品的电路板的绝缘介质21上；而且，环形辐射体1、信号馈入部2、第一导电地结构3和第二导电地结构4还可以印制在面积较小的微型电路板的绝缘介质21上，再将微型电路板插接或焊接在WIFI产品的电路板上使用，进而通过不同的印制方式，来满足不同WIFI产品的要求。
请参见图1所示，在一种可选择的技术方案中，环形辐射体1、信号馈入部2、第一导电地结构3和第二导电地结构4均固定连接在电路板的绝缘介质21上，环形辐射体1、信号馈入部2、第一导电地结构3和第二导电地结构4均为金属材料。
其中，固定连接的方式有很多种。例如，可以将环形辐射体1、信号馈入部2、第一导电地结构3和第二导电地结构4均粘接在电路板的绝缘介质21上。
在将环形辐射体1、信号馈入部2、第一导电地结构3和第二导电地结构4均固定连接在微型电路板的绝缘介质21上以后，可以将微型电路板插接或焊接在WIFI产品的电路板上使用。
请参见图2所示，图2所示的为本申请实施例公开的另一种天线10的示意图。图2所示的实施例与图1所示的实施例相比，更加详细的介绍了环形辐射体1的具体结构。环形辐射体1包括第一辐射体11、第二辐射体12和第三辐射体13。
其中，第一辐射体11的第一端与第一导电地结构3连接，第一辐射体11的第二端与第二辐射体12的第一端连接，第二辐射体12的第二端与第三辐射体13的第一端连接，第三辐射体13的第二端与信号馈入部2连接。第二辐射体12基于电流的作用单独形成第一辐射信号，第一辐射信号的辐射方向与第二辐射体12相互垂直。第三辐射体13和第二导电地结构4共同构成开口向外的凹槽，第三辐射体13与第二导电地结构4基于电流的作用在凹槽的开口方向共同形成第二辐射信号。
在图2所示的实施例中，电路板的射频电路22上的电流会流入信号馈入部2、第一导电地结构3和第二导电地结构4，电流会通过第一导电地结构3和第一辐射体11流向第二辐射体12，电流会通过信号馈入部2流向第三辐射体13。第二辐射体12会基于电流的作用单独形成第一辐射信号，第三辐射体13与第二导电地结构4还会基于电流的作用在凹槽的开口方向共同形成第二辐射信号，而且第一辐射信号的辐射方向与第二辐射信号的辐射方向不同，所以本申请实施例提供的天线10可以向两个方向发送信号，进而增加了天线10的辐射范围。
请参见图3所示，图3所示的为本申请实施例公开的又一种天线10的示意图。图3所示的实施例是基于图2所示的实施例增加了额外的部件。天线10还可以包括至少一个水平辐射体5。
其中，至少一个水平辐射体5设置在第二辐射体12的侧面，至少一个水平辐射体5与第二辐射体12基于电流的作用共同形成第三辐射信号，第三辐射信号的辐射方向与第一辐射信号的辐射方向相同，第三辐射信号的辐射强度大于第一辐射信号的辐射强度。
在图3所示的实施例中，电路板的射频电路22上的电流会通过第一导电地结构3和第一辐射体11流向第二辐射体12，第二辐射体12会基于电流的作用单独形成第一辐射信号。在第一辐射信号的作用下，至少一个水平辐射体5会产生与第二辐射体12同向的电流，所以在至少一个水平辐射体5上的电流和第二辐射体12上的电流的共同作用下，至少一个水平辐射体5与第二辐射体12会共同形成第三辐射信号。由于第三辐射信号是由至少一个水平辐射体5与第二辐射体12共同形成的，所以第三辐射信号的辐射强度大于第一辐射信号的辐射强度。因此，至少一个水平辐射体5可以加强天线10的辐射强度。
请参见图4所示，图4所示的为本申请实施例公开的又一种天线10的示意图。在图4所示的实施例中，水平辐射体5的数量为3个。在图3所示的实施例中，水平辐射体5的数量为1个。当然，本申请实施例并不局限水平辐射体5的数量，图3和图4所示画出水平辐射体5的数量的目的是便于读者可以更好的理解技术方案。
请参见图3和图4所示，在一种可选择的技术方案中，至少一个水平辐射体5的长度范围为天线10的中心频率对应的四分之一波长至二分之一波长。关于波长的计算，可以利用前述实施例提到的公式r＝c/f来计算。其中，r表示波长，单位是米；c表示光速，单位是米/秒；f为天线10的中心频率，单位是Hz。
请参见图3和图4所示，在一种可选择的技术方案中，第三辐射体13可以为直线结构或曲线结构。如果第三辐射体1为曲线结构，那么第三辐射体1向凹槽的开口方向突出，进而使得第三辐射体1形成曲线结构。
请参见图3和图4所示，在一种可选择的技术方案中，信号馈入部2与第一导电地结构3之间构成第一缝隙，第一辐射体11和第三辐射体13形成的开口与第一缝隙连通。信号馈入部2与第二导电地结构4之间构成第二缝隙，第三辐射体13和第二导电地结构4构成的凹槽与第二缝隙连通。
在本申请实施例提供的技术方案中，基于共面波导的阻抗计算原理，可以调整信号馈入部2的宽度、第一缝隙的宽度和第二缝隙的宽度，以保证天线10的阻抗与电路板的射频电路22的阻抗相匹配，这样可以避免馈电过程中的信号反射损失，从而保证电路板的射频电路22向天线10的馈电效率达到最高。
在图1至图4所示的实施例中，天线10上的每个部件上的小箭头指代的是电流的走向，天线10外部的大箭头指代的是辐射信号的辐射方向。

Claims (10)

1.一种天线，其特征在于，所述天线设置在电路板的绝缘介质上，所述天线包括环形辐射体、信号馈入部、第一导电地结构和第二导电地结构；
其中，所述环形辐射体的第一端与所述第一导电地结构连接，所述环形辐射体的第二端与所述信号馈入部连接，所述环形辐射体基于电流的作用单独形成第一辐射信号；
所述环形辐射体与所述第二导电地结构构成凹槽，所述环形辐射体与所述第二导电地结构基于电流的作用在凹槽的开口方向共同形成第二辐射信号，所述第一辐射信号的辐射方向与所述第二辐射信号的辐射方向不同；
所述信号馈入部、所述第一导电地结构和所述第二导电地结构均与所述电路板的射频电路连接。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于：
所述凹槽为开口向外的凹槽，所述凹槽的开口宽度由内向外逐渐变大。
3.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于：
所述凹槽末端的开口宽度为所述天线的中心频率对应的四分之一波长。
4.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于：
所述环形辐射体包括第一辐射体、第二辐射体和第三辐射体；
所述第一辐射体的第一端与所述第一导电地结构连接，所述第一辐射体的第二端与所述第二辐射体的第一端连接，所述第二辐射体的第二端与所述第三辐射体的第一端连接，所述第三辐射体的第二端与所述信号馈入部连接；
所述第二辐射体基于电流的作用单独形成所述第一辐射信号，所述第一辐射信号的辐射方向与所述第二辐射体相互垂直；
所述第三辐射体和所述第二导电地结构共同构成开口向外的所述凹槽，所述第三辐射体与所述第二导电地结构基于电流的作用在所述凹槽的开口方向共同形成所述第二辐射信号。
5.根据权利要求4所述的天线，其特征在于，所述天线还包括至少一个水平辐射体；
所述至少一个水平辐射体设置在所述第二辐射体的侧面，所述至少一个水平辐射体与所述第二辐射体基于电流的作用共同形成第三辐射信号，所述第三辐射信号的辐射方向与所述第一辐射信号的辐射方向相同，所述第三辐射信号的辐射强度大于所述第一辐射信号的辐射强度。
6.根据权利要求5所述的天线，其特征在于：
所述至少一个水平辐射体的长度范围为所述天线的中心频率对应的四分之一波长至二分之一波长。
7.根据权利要求4所述的天线，其特征在于：
所述信号馈入部与所述第一导电地结构之间构成第一缝隙，所述第一辐射体和所述第三辐射体形成的开口与所述第一缝隙连通；
所述信号馈入部与所述第二导电地结构之间构成第二缝隙，所述第三辐射体和所述第二导电地结构构成的所述凹槽与所述第二缝隙连通。
8.根据权利要求4所述的天线，其特征在于：
所述第三辐射体为直线结构或曲线结构。
9.根据权利要求1所述的天线，其特征在于：
所述环形辐射体、所述信号馈入部、所述第一导电地结构和所述第二导电地结构均印制在所述电路板的绝缘介质上。
10.根据权利要求1所述的天线，其特征在于：
所述环形辐射体、所述信号馈入部、所述第一导电地结构和所述第二导电地结构均固定连接在所述电路板的绝缘介质上，所述环形辐射体、所述信号馈入部、所述第一导电地结构和所述第二导电地结构均为金属材料。
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