CN111834751B - 一种缝隙天线和包括该缝隙天线的电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种缝隙天线和包括该缝隙天线的电子设备，包括：天线支架，所述天线支架为具有中空腔体的立方体，其具有多个表面，所述表面包括作为天线安装面的底面和作为辐射体安装面的多个侧面，所述多个侧面高于所述底面；和金属辐射体，所述金属辐射体设置在所述天线支架的底面和至少一个侧面上，其中，设置在所述底面上的天线辐射体具有第一缝隙。本发明的目的是提供一种缝隙天线和包括该缝隙天线的电子设备，其通过设置天线支架而改变金属辐射体的形状，以改变缝隙天线的结构和形式，从而减小天线的尺寸，并能够适用于无线环境恶劣的设备。

Description

一种缝隙天线和包括该缝隙天线的电子设备

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种缝隙天线和包括该缝隙天线的电子设备。

背景技术

缝隙天线是指在导体面上开缝形成的天线，也称为开槽天线。

图1示出了现有的一种缝隙天线方案。如图1所示，金属壳体1上开设缝隙3，金属壳体1上具有PCB(印制电路板)介质板2，其上具有馈电结构4、5，馈电结构的馈电点6位于PCB介质板2的边缘处，而缝隙3的一端需要开路处理，即如图1中所示的，缝隙3的左侧端部需要位于金属壳体1的边缘处。

由此可知，现有的缝隙天线方案由于缝隙的一端需要开路处理，其安装位置需要位于金属壳体的边缘或者端角处，因此不能满足大部分产品的实际需求。进一步地，平面结构的缝隙天线的尺寸过大，且安装要求高，因此会过大地占用电子设备的内部空间。另外，在不同的电子设备上对于天线的工作频率要求会不同，现有的缝隙天线需要根据具体要求相应地改变馈电结构，导致通用性不强。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种缝隙天线和包括该缝隙天线的电子设备，其通过设置天线支架而改变金属辐射体的形状，以改变缝隙天线的结构和形式，从而减小天线的尺寸，并能够适用于无线环境恶劣的设备。

本发明的一个实施例提供了一种缝隙天线，包括：

天线支架，所述天线支架为具有中空腔体的立方体，其具有多个表面，所述表面包括作为天线安装面的底面和作为辐射体安装面的多个侧面，所述多个侧面高于所述底面；和

金属辐射体，所述金属辐射体设置在所述天线支架的底面和至少一个侧面上，其中，设置在所述底面上的天线辐射体具有第一缝隙。

可选地，所述天线支架的顶部镂空，每个所述侧面具有位于所述底面上方的第一侧边。

可选地，所述天线支架由可印刻的非金属材料制造，所述金属辐射体印刻在所述天线支架的所述表面上。

可选地，所述金属辐射体具有多个接地点和多个馈电点，

所述缝隙天线进一步包括信号线，所述信号线连接其中一个所述接地点和其中一个所述馈电点，以形成不同的工作频段。

可选地，所述多个接地点和多个馈电点设置在所述侧面上，并且邻近所述底面的第二侧边。

可选地，所述多个接地点和多个馈电点位于不同的侧面上。

可选地，多个接地点和多个馈电点为形成在所述表面上的金属通孔，所述信号线穿过所述中空腔体。

可选地，所述天线支架的底面进一步具有防呆结构。

本发明的另一个实施例还提供了一种电子设备，包括壳体和如上所述的缝隙天线，

所述壳体的内表面具有沉台和第二缝隙，所述沉台具有与所述底面对应的形状，所述第二缝隙的形状和位置与所述第一缝隙的形状和位置对应；

所述缝隙天线以其底面安装在沉台中。

从以上技术方案可知，天线支架作为金属辐射体的载体，金属辐射体设置在天线支架的外表面上，因此金属辐射体的整体形状由天线支架的形状决定。通过将平面形状改变为立体形状，不仅能够缩小天线的整体尺寸，而且将天线的边缘从平面结构的边缘转移为立体结构的上表面的边缘，这样就将需要做开路处理的缝隙的一端转移至立体结构的上表面的边缘，因此无需将本实施例的缝隙天线设置在设备的边缘处，从而使本实施例的缝隙天线能够适用于更多种的设备。

进一步地，金属辐射体设置在天线支架的外表面上，而天线支架具有中空腔体，因此通过本实施例形成的缝隙天线自带净空结构，能够适用于一些无线环境恶劣的设备，例如全金属大屏产品等。

另外，本实施例的缝隙天线提供了多种接地点和馈电点的组合，能够对工作频段进行小范围的调整，从而适应不同的环境和产品，提高了缝隙天线的通用性。进一步地，通过改变接地点和馈电点的组合能够改变信号线的走线布局、出线方向，从而降低本实施例的缝隙天线的安装要求，以使其适用于更多种类的电子设备。

附图说明

以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

图1是现有的一种缝隙天线的结构示意图。

图2是本发明的缝隙天线的结构示意图。

图3和图4是本发明的缝隙天线的侧视图。

图5是本发明的缝隙天线的俯视图。

图6是本发明的缝隙天线的仰视图。

图7是本发明的电子设备的结构示意图。

图8是图7中的局部放大示意图。

图9是本发明的缝隙天线的S11回波损耗图。

图10是本发明的缝隙天线在2.4GHz频段的天线辐射方向图。

图11是本发明的缝隙天线在5GHz频段的天线辐射方向图。

具体实施方式

为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。

为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本发明相关部分，而并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。

为了解决现有技术中，由于缝隙天线的缝隙一端需要开路处理而导致天线尺寸过大、且不能适用于大多数设备的问题，本发明提供一种缝隙天线，其通过设置天线支架而改变金属辐射体的形状，以改变缝隙天线的结构和形式，从而减小天线的尺寸，并能够适用于无线环境恶劣的设备，例如全金属大屏产品等。

图2是本发明的缝隙天线的结构示意图，图6是本发明的缝隙天线的仰视图，如图2和图6所示，本发明提供一种缝隙天线，包括：

天线支架10，该天线支架10为具有中空腔体的立方体，其具有多个表面，其中该表面包括作为天线安装面的底面11和作为辐射体安装面的多个侧面12，该多个侧面12高于底面11；和

金属辐射体20，该金属辐射体20设置在天线支架10的底面11和至少一个侧面12上，其中，设置在底面11上的天线辐射体20具有第一缝隙21。本文各附图中以网格图案示出了金属辐射体20的位置，而并未示出其上具体的馈电结构。

在本实施例中，天线支架10作为金属辐射体20的载体，金属辐射体20设置在天线支架10的外表面上，因此金属辐射体20的整体形状由天线支架10的形状决定。如图2所示，由于天线支架10为具有中空腔体的立方体，而金属辐射体20除了设置在底面11以外，还设置在至少一个高于底面11的侧面12上，因此改变了现有的缝隙天线的平面形状，而是利用了底面11以上的立体空间用于设置金属辐射体20。通过将平面形状改变为立体形状，不仅能够缩小天线的整体尺寸，而且将天线的边缘从平面结构的边缘转移为立体结构的上表面的边缘，这样就将需要做开路处理的缝隙的一端转移至立体结构的上表面的边缘，因此无需将本实施例的缝隙天线设置在设备的边缘处，从而使本实施例的缝隙天线能够适用于更多种的设备。

进一步地，在本实施例中，金属辐射体20设置在天线支架10的外表面上，而天线支架10具有中空腔体，因此通过本实施例形成的缝隙天线自带净空结构，能够适用于一些无线环境恶劣的设备，例如全金属大屏产品等。

如图6所示，第一缝隙21位于底面11的外表面上，其中设置在底面11的外表面上的金属辐射体20可具有一个或多个第一缝隙21，第一缝隙21的形状也不限于图中所示的长条形，以满足其他频段的无线需求，例如3G/4G/5G/6G(第三/第四/第五/第六代通信技术)等。

在一个具体实施例中，本实施例的缝隙天线的安装尺寸可实现为10*65mm，覆盖2.5&5GHz频段，第一缝隙21的尺寸可选择为长56mm、宽2mm。

可选地，如图2所示，天线支架10的顶部镂空，每个侧面12具有位于底面11上方的第一侧边13。在本实施例中，天线支架10的顶部镂空是指天线支架10不设置顶面，该镂空的顶面用于利用中空腔体对本实施例的缝隙天线进行焊接等操作，以及在制作天线支架10时方便脱模操作。

本实施例通过天线支架10将缝隙天线从平面结构改变为立体结构，这里的第一侧边13相当于平面结构的缝隙天线的边缘，这样就改变了平面的缝隙天线需要进行开路处理的位置，使本实施例的缝隙天线对于其安装位置没有需要开路处理的要求，进而能够适用于更多类型的设备。

可选地，天线支架10由可印刻的非金属材料制造，金属辐射体20印刻在天线支架10的外表面上。其中，印刻技术可包括镭雕工艺、印刷直接成型(Print DirectStructuring，PDS)工艺、激光直接成型(Laser Direct Structuring，LDS)工艺等。而天线支架10由可使用以上印刻工艺印刻的非金属材质，例如特殊塑料等。

其中，除了底面11以外，金属辐射体20可以印刻在天线支架10的全部侧面12上，或者仅印刻在其中的一个或几个侧面12上。而没有金属辐射体20印刻的表面也可以选择为镂空的形状，以降低天线的整体重量和便于操作。例如，在图3示出的示例中，天线支架10的左侧和/或右侧表面可为镂空。

结合图2至图4所示，金属辐射体20具有多个接地点201、202、203和多个馈电点211、212、213，缝隙天线进一步包括信号线30，信号线30连接其中一个接地点和其中一个馈电点，以形成不同的工作频段。

本实施例以金属辐射体20分别具有三个接地点和三个馈电点进行了图示说明，但可以理解的是，接地点和馈电点均可以设置为其他数量，且接地点和馈电点也无需设置为具有相同的数量。

在本实施例中，多个接地点201、202、203间隔设置在不同的位置，同样地，多个馈电点211、212、213也间隔设置在不同的位置，而信号线30仅与其中一个接地点和其中一个馈电点连接，这样，通过改变与信号线30连接的接地点、馈电点，可形成多个不同的工作频段(微调)，并且可以改变信号线30的走线布局、出线方向。

例如，如图3和图4中显示的接地点和馈电点的设置位置来看，通过选择第一接地点201与第三馈电点213的组合，可提高工作频率，而选择第三接地点203与第一馈电点211的组合，可降低工作频率。同样地，例如通过选择第一接地点201与第一馈电点211的组合，可使得信号线30朝向图3中所示的左侧安装、走线，而选择第三接地点203与第三馈电点213的组合，可使得信号线30朝向图3中所示的右侧安装、走线。

由此可知，本实施例的缝隙天线提供了多种接地点和馈电点的组合，能够对工作频段进行小范围的调整，从而适应不同的环境和产品，提高了缝隙天线的通用性。进一步地，通过改变接地点和馈电点的组合能够改变信号线30的走线布局、出线方向，从而降低本实施例的缝隙天线的安装要求，以使其适用于更多种类的电子设备。

可选地，如图3和图4所示，多个接地点201、202、203和多个馈电点211、212、213设置在侧面12上，并且邻近底面11的多个第二侧边14。这里的第二侧边14是指底面11的各个侧边。

通常情况下，缝隙天线中的接地点和馈电点应设置在缝隙所在的平面上，但是在本实施例中，第一缝隙21所在的平面作为安装表面，不利于设置接地点和馈电点，因此多个接地点201、202、203和多个馈电点211、212、213邻近底面11的多个第二侧边14设置。

优选地，多个接地点201、202、203可设置在同一个侧面12上，多个馈电点211、212、213也可设置在同一个侧面12上。接地点和馈电点可设置在同一个侧面12上，也可设置在不同的侧面12上，例如设置在一对相对的侧面上。

即，如图3和图4所示，多个接地点201、202、203和多个馈电点211、212、213邻近不同的第二侧边14a、14b。其中，多个接地点201、202、203设置在第二侧边14a所在的一个侧面12上，多个馈电点211、212、213设置在第二侧边14b所在的一个侧面12上。

可选地，如图5所示，多个接地点201、202、203和多个馈电点211、212、213均为形成在天线支架10的表面上的金属通孔，信号线30穿过中空腔体。

进一步地，如图5和图6所示，天线支架10的底面11进一步具有防呆结构15。该防呆结构15一般地实现为凸出于底面11的边缘的结构，用于和与其安装配合的表面迅速匹配，以防止安装失误等。

在一个具体实施例中，防呆结构15的厚度可选择为1mm。

本发明的另一实施例还提供了一种电子设备，如图7和图8所示，该电子设备包括壳体1和如上所述的缝隙天线。其中，壳体1000的内表面具有沉台1001和第二缝隙1002，沉台1001具有与底面11对应的形状，第二缝隙1002的形状和位置与第一缝隙21的形状和位置对应；缝隙天线以其底面11安装在沉台1001中。

进一步地，当缝隙天线的底面11具有防呆结构15时，沉台1001也具有对应的防呆结构1003，以便于缝隙天线的安装和定位。

由图中所示的实施例可知，本实施例中的缝隙天线在安装时，不需要如现有技术中的平面形状的缝隙天线那样设置在设备的端角部分，以满足开路处理的要求，而是可以设置在壳体1000的内表面上的任意位置。

图9为本实施例的缝隙天线的S11回波损耗图，在2.4&5GHz的工作频段，天线的S11均小于-10dB，图10为2.4GHz频段的天线辐射方向图，图11为5GHz频段的天线辐射方向图，天线的最大增益在3dB以上。

在本文中，“一个”并不表示将本发明相关部分的数量限制为“仅此一个”，并且“一个”不表示排除本发明相关部分的数量“多于一个”的情形。

除非另有说明，本文中的数值范围不仅包括其两个端点内的整个范围，也包括含于其中的若干子范围。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，而并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种缝隙天线，其特征在于，包括：

天线支架(10)，所述天线支架(10)为具有中空腔体的立方体，其具有多个表面，所述表面包括作为天线安装面的底面(11)和作为辐射体安装面的多个侧面(12)，所述多个侧面(12)高于所述底面(11)；和

金属辐射体(20)，所述金属辐射体(20)设置在所述天线支架(10)的底面(11)和至少一个侧面(12)上，其中，设置在所述底面(11)上的金属 辐射体(20)具有第一缝隙(21)；

所述天线支架(10)的顶部镂空，每个所述侧面(12)具有位于所述底面(11)上方的第一侧边(13)，所述第一侧边(13)形成为所述缝隙天线的开路边缘。

2.如权利要求1所述的缝隙天线，其特征在于，所述天线支架(10)由可印刻的非金属材料制造，所述金属辐射体(20)印刻在所述天线支架(10)的所述表面上。

3.如权利要求1所述的缝隙天线，其特征在于，所述金属辐射体(20)具有多个接地点(201、202、203)和多个馈电点(211、212、213)，

所述缝隙天线进一步包括信号线(30)，所述信号线(30)连接其中一个所述接地点和其中一个所述馈电点，以形成不同的工作频段。

4.如权利要求3所述的缝隙天线，其特征在于，所述多个接地点(201、202、203)和多个馈电点(211、212、213)设置在所述侧面(12)上，并且邻近所述底面(11)的第二侧边(14)。

5.如权利要求4所述的缝隙天线，其特征在于，所述多个接地点(201、202、203)和多个馈电点(211、212、213)位于不同的侧面(12)上。

6.如权利要求3所述的缝隙天线，其特征在于，多个接地点(201、202、203)和多个馈电点(211、212、213)为形成在所述表面上的金属通孔，所述信号线(30)穿过所述中空腔体。

7.如权利要求1至6中任一权利要求所述的缝隙天线，其特征在于，所述天线支架(10)的底面(11)进一步具有防呆结构(15)。

8.一种电子设备，其特征在于，包括壳体(1000)和如权利要求1至7中任一权利要求所述的缝隙天线，

所述壳体(1000)的内表面具有沉台(1001)和第二缝隙(1002)，所述沉台(1001)具有与所述底面(11)对应的形状，所述第二缝隙(1002)的形状和位置与所述第一缝隙(21)的形状和位置对应；

所述缝隙天线以其底面(11)安装在沉台(1001)中。

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