CN112134002B - 5g天线、电子设备 - Google Patents

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Abstract

本申请公开一种5G天线、电子设备。5G天线包括单极子和寄生单元。单极子包括主体和弹片，主体包括相背的第一端和第二端，弹片与第一端的距离大于弹片与第二端的距离，弹片用于连接激励源。寄生单元相对第二端设置，寄生单元包括第一枝节和第二枝节，第一枝节具有第一凹槽，至少部分主体和至少部分弹片伸入第一凹槽内，第二枝节与第二端的距离大于第一枝节与第二端的距离，寄生单元还包括连接件，连接件用于连接第一枝节和第二枝节。本申请的5G天线、电子设备通过第一枝节拓宽SUB‑6G NR频段的带宽，通过第二枝节拓宽N79的带宽。

Description

5G天线、电子设备
技术领域
本申请涉及通信技术领域，更具体而言，特别涉及一种5G天线、电子设备。
背景技术
目前，5G电子设备需要支持SUB-6G NR频段(3300-3800MHz)和N79频段(4800-5000MHz)，这两个频段覆盖范围比较宽。在相关技术中，天线所支持的带宽范围比较小，难以满足5G信号的传输要求。
发明内容
本申请的实施例提供了一种5G天线、电子设备。
本申请实施方式的5G天线包括单极子和寄生单元。所述单极子包括主体和弹片，所述主体包括相背的第一端和第二端，所述弹片与所述第一端的距离大于所述弹片与所述第二端的距离，所述弹片用于连接激励源。所述寄生单元相对所述第二端设置，所述寄生单元包括第一枝节和第二枝节，所述第一枝节具有第一凹槽，至少部分所述主体和至少部分所述弹片伸入所述第一凹槽内，所述第二枝节与所述第二端的距离大于所述第一枝节与所述第二端的距离，所述寄生单元还包括连接件，所述连接件用于连接所述第一枝节和所述第二枝节。
本申请实施方式的电子设备包括壳体和上述实施方式的5G天线，所述5G天线设置在所述壳体上。所述5G天线包括单极子和寄生单元。所述单极子包括主体和弹片，所述主体包括相背的第一端和第二端，所述弹片与所述第一端的距离大于所述弹片与所述第二端的距离，所述弹片用于连接激励源。所述寄生单元相对所述第二端设置，所述寄生单元包括第一枝节和第二枝节，所述第一枝节具有第一凹槽，至少部分所述主体和至少部分所述弹片伸入所述第一凹槽内，所述第二枝节与所述第二端的距离大于所述第一枝节与所述第二端的距离，所述寄生单元还包括连接件，所述连接件用于连接所述第一枝节和所述第二枝节。
本申请实施方式的5G天线、电子设备通过第一枝节拓宽SUB-6G NR频段的带宽，通过第二枝节拓宽N79的带宽。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点可以从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本申请某些实施方式的5G天线的结构示意图；
图2是本申请某些实施方式的电子设备的结构示意图；
图3和图4是本申请某些实施方式的5G天线的仿真示意图；
图5和图6是本申请某些实施方式的5G天线的电场示意图；
图7和图8是本申请某些实施方式的5G天线的电流示意图；
图9至图11是本申请某些实施方式的5G天线的仿真示意图。
主要元件符号说明：电子设备100、壳体500、5G天线100、单极子10、主体12、弹片14、第一端122、第二端124、第一枝节22、第二枝节24、连接件26、第一凹槽222、第一主体126、第二主体128、通孔129、凹陷142、第一部件224、第二部件226、第二凹槽228、连接件主体262、第一突起264、第二突起266。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中，相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请的实施方式，而不能理解为对本申请的实施方式的限制。
在本申请的实施方式的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请的实施方式和简化描述，而不是指示或暗示所指的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申请的实施方式的限制。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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的实施方式的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请的实施方式的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请的实施方式中的具体含义。
在本申请的实施方式中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的实施方式的不同结构。为了简化本申请的实施方式的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请的实施方式可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请的实施方式提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
目前，5G电子设备需要支持SUB-6G NR频段(3300-3800MHz)和N79频段(4800-5000MHz)，这两个频段覆盖范围比较宽。在相关技术中，天线所支持的带宽范围比较小，难以满足5G信号的传输要求。
请一并参阅图1和图2，本申请实施方式的电子设备1000包括5G天线100和壳体500，5G天线100设置在壳体500上。具体地，5G天线100包括单极子10和寄生单元20。单极子10包括主体12和弹片14，主体12包括相背的第一端122和第二端124，弹片14与第一端122的距离大于弹片14与第二端124的距离，弹片14用于连接激励源。单极子10可以是L形单极子天线，单极子天线是竖直的具有四分之一波长的天线，单极子天线具有辐射能力强、波长短、高度低、结构简单、易于使用和牢固可靠等特点，因此单极子天线可以应用于某些移动平台和便携设备上，例如单极子天线可以应用于车载设备、移动基站与手机、雷达和微波遥测遥感等领域。在某些实施方式中，激励源可以是激励端口，激励源也可以是为了满足某种电子元件的工作条件而增设的电源。
本申请实施方式的5G天线100包括寄生单元20，寄生单元20相对第二端124设置，寄生单元20包括第一枝节22和第二枝节24，第一枝节22具有第一凹槽222，至少部分主体12和至少部分弹片14伸入第一凹槽222内，第二枝节24与第二端124的距离大于第一枝节22与第二端124的距离，第一枝节22主要用于拓宽SUB-6G NR频段N77/78(3300～3800MHz)的带宽，第二枝节24主要用于拓宽SUB-6G NR频段N79(4800～5000MHz)的带宽。寄生单元20还包括连接件26，连接件26用于连接第一枝节22和第二枝节24。连接件26连接第一枝节22和第二枝节24后作为一个整体以形成寄生单元20，其中，第一枝节22、第二枝节24和连接件26三者能够一体成型。
本申请实施方式的5G天线100、电子设备1000通过第一枝节22拓宽SUB-6G NR频段的带宽，通过第二枝节24拓宽N79的带宽。
本申请实施方式的5G天线100可以采用柔性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)的工艺实现，柔性电路板可以采用聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成，采用聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的柔性电路板具有高度的可靠性、绝佳的可挠性，并且成本低廉便于生产加工。
本申请实施方式的5G天线100的主体12包括第一主体126和第二主体128，在某些实施方式中，第一主体126与第二主体128相交且形成一定角度的弧度以便安装在电子设备1000内。弹片14设置在第一主体126上，弹片14用于连接激励源。第二主体128上开设有贯穿至第一主体126的通孔129。
请再次参阅图1，第一主体126的第一端122至第一主体126的第二端124的距离为9.84mm，第二主体128的外侧至第一主体126的距离为2.07mm，通孔129至第一端122的距离为0.4mm。5G天线100包括水平方向D1和竖直方向D2，通孔129在D1方向上的宽度为0.5mm，通孔129至第二端124的距离为8.94mm。5G天线100包括弹片14，弹片14上形成有阶梯状凹陷142，弹片14的远离主体12的一端的宽度为1.93mm。5G天线100包括的第一枝节22与第二端124相对设置的第一部件224和与第一部件224连接的第二部件226，第一部件224和第二部件226共同形成第一凹槽222。本申请实施方式的5G天线100还包括第二部件226，第二部件226的长度为2.94mm，第二部件226至主体12的距离为0.4mm，第一部件224与第二枝节24的距离为0.4mm。第二枝节24开设有第二凹槽228。第二枝节24的宽度为1.26mm，第二凹槽228在D1方向上的宽度为0.5mm。
本申请实施方式的5G天线100包括连接件26，连接件26包括连接件主体262、与连接件主体262连接的第一突起264和与连接件主体262连接的第二突起266，第一突起264连接第一枝节22，第二突起266连接第二枝节24，连接件主体262的远离第一突起264的一端的宽度为1.4mm。
本申请的5G天线100通过第一枝节22拓宽SUB-6G NR频段的带宽，通过第二枝节24拓宽N79的带宽。需要说明的是，上述所举例的例子以及具体数值是为方便说明本申请的实施，不应理解为对本申请保护范围的限定，本申请实施方式的5G天线100走线面积较小，面积约为4×10mm2，在某些实施方式中可以根据电子设备1000的种类、规格、型号的不同而改变5G天线100的尺寸。
请一并参阅图3和图4，本申请的5G天线100可以通过实验与仿真的方式检测出5G天线100的回波损耗，回波损耗(Return Loss，RL)指的是射频输入信号反射回来的功率与输入信号功率的比值。是以db为单位，是一个负数。在理想情况下，天线与射频电路的阻抗完全匹配，完全没有反射功率，这时的回波损耗为无限小。因此，回波损耗的技术参数数值越低表示天线性能越好。图3可以是使用网络分析仪测试5G天线100回波损耗的仿真示意图，具体地，点1处频率为3300MHz，回波损耗为-6.1238db、点2处频率为3600MHz，回波损耗为-7.8683db、点3处频率为4800MHz，回波损耗为-7.8029db、点4处频率为5000MHz，回波损耗为-6.6218db。通过实验与仿真数据表明5G天线100的回波损耗小，5G天线100的性能好。
请再次参阅图3和图4，5G天线100具有两个模态，两个模态分别为N78/N79，5G天线100支持的双频SUB-6G天线阻抗满足电压驻波比大于3:1，电压驻波比(Voltage StandingWave Ratio，VSWR)是指反射波波幅与入射波波幅的比值。可以通过图4中点1、点2、点3和点4看出不同频率下的天线阻抗数值。通过实验与仿真数据表明5G天线100的电压驻波比大于3:1，5G天线100的性能好。
请一并参阅图5和图6，5G天线100具有两个模态，两个模态分别为N78/N79，图5是本申请5G天线100的N78工作模态的电场分布示意图，如图5所示，N78的辐射区在寄生单元20的第一枝节22和第二枝节24处。图6是本申请5G天线100的N79工作模态的电场分布示意图，如图6所示，N79的辐射区在主体12的第一端122处。具体地，可以根据线的密度判断5G天线100在两个模态下的电场分布，线的密度越密集表示电场分布越强，线的密度越稀疏表示电场分布越弱。
请一并参阅图7和图8，5G天线100具有两个模态，两个模态分别为N78/N79，图7是本申请5G天线100的N78工作模态的电流分布示意图，如图7所示，N78的工作模态是寄生单元20的第一枝节22和第二枝节24的1/4个波长共同加载。图8是本申请5G天线100的N79工作模态的电流分布示意图，如图8所示，N79的工作模态是主体12的1/4个波长。具体地，可以根据箭头的指向判断电流的走向，根据箭头的密度判断5G天线100在两个模态下的电流分布，箭头的密度越密集表示电流越大，箭头的密度越稀疏表示电流越小。
请一并参阅图9和图10，图9是展示5G天线100的N78远场方向辐射图E/H面，图9是展示5G天线100的N79远场方向辐射图E/H面。
请参阅图11，图11是本申请的5G天线100的天线辐射与系统效率的实验仿真示意图，点1和点2表示在N78工作模态下的天线辐射与系统效率，点3和点4表示在N79工作模态下的天线辐射与系统效率。本申请的5G天线100在N78工作模态下的天线辐射与系统效率约为-1.86dB(65.1％)，在N79工作模态下的天线辐射与系统效率约为-1.57dB(69.6％)，因此，本申请的5G天线100效率很高，均达到65％以上。
本申请实施方式的电子设备1000包括壳体500和上述任意一种实施方式的5G天线100，5G天线100设置在壳体500上。电子设备1000可包括手机、电脑等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种5G天线，其特征在于，所述5G天线包括：
单极子，所述单极子包括主体和弹片，所述主体包括相背的第一端和第二端，所述弹片与所述第一端的距离大于所述弹片与所述第二端的距离，所述弹片用于连接激励源；
寄生单元，所述寄生单元相对所述第二端设置，所述寄生单元包括第一枝节和第二枝节，所述第一枝节具有第一凹槽，至少部分所述主体和至少部分所述弹片伸入所述第一凹槽内，所述第二枝节与所述第二端的距离大于所述第一枝节与所述第二端的距离，所述寄生单元还包括连接件，所述连接件用于连接所述第一枝节和所述第二枝节；
所述5G天线具有第一模态和第二模态，所述第一模态对应N78，所述第二模态对应N79，
所述5G天线被配置为，通过所述第一枝节和所述第二枝节各自的1/4波长共同加载所述第一模态，以使得所述5G天线内分布的电流在所述第一枝节和所述主体之间以及所述第二枝节内更为集中，以及通过所述主体的1/4波长加载所述第二模态，以使得所述5G天线内分布的电流在所述主体和所述弹片之间更为集中。
2.根据权利要求1所述的5G天线，其特征在于，所述主体包括第一主体和第二主体，所述弹片设置在所述第一主体上，所述第二主体上开设有贯穿至所述第一主体的通孔。
3.根据权利要求2所述的5G天线，其特征在于，所述第一主体的所述第一端至所述第一主体的所述第二端的距离为9.84mm，所述第二主体的外侧至所述第一主体的距离为2.07mm，所述通孔至所述第一端的距离为0.4mm，所述通孔的宽度为0.5mm，所述通孔至所述第二端的距离为8.94mm。
4.根据权利要求1所述的5G天线，其特征在于，所述弹片上形成有阶梯状凹陷，所述弹片的远离所述主体的一端的宽度为1.93mm。
5.根据权利要求1所述的5G天线，其特征在于，所述第一枝节包括与所述第二端相对设置的第一部件和与所述第一部件连接的第二部件，所述第一部件和所述第二部件共同形成所述第一凹槽。
6.根据权利要求5所述的5G天线，其特征在于，所述第二部件的长度为2.94mm，所述第二部件至所述主体的距离为0.4mm，所述第一部件与所述第二枝节的距离为0.4mm。
7.根据权利要求1所述的5G天线，其特征在于，所述第二枝节开设有第二凹槽。
8.根据权利要求7所述的5G天线，其特征在于，所述第二枝节的宽度为1.26mm，所述第二凹槽的宽度为0.5mm。
9.根据权利要求1所述的5G天线，其特征在于，所述连接件包括连接件主体、与所述连接件主体连接的第一突起和与所述连接件主体连接的第二突起，所述第一突起连接所述第一枝节，所述第二突起连接所述第二枝节，所述连接件主体的远离所述第一突起的一端的宽度为1.4mm。
10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
壳体；和
权利要求1-9任一项所述的5G天线，所述5G天线设置在所述壳体上。
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