CN112257247B - 一种天线组件及其设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种天线组件及其设计方法，包括：在一天线支架的表面上设计一天线中天线主体和地点；设计一端与地点相连的衍生枝节；测试天线的SAR分布，并标记出SAR峰值区域；调整衍生枝节，并使衍生枝节穿过天线支架后绕回至天线主体的侧边；再次测试天线的SAR分布，并确认SAR峰值区域的峰值是否满足要求。通过在地点处连接衍生枝节，使得衍生枝节与天线主体发生高频寄生耦合的同时能够降低SAR值；通过将衍生枝节穿过天线支架后绕回至天线主体侧边，利用衍生枝节上的电流分布改变了SAR峰值区域的环境，使得进一步降低了SAR值，解决了如何在保证天线性能的同时，最大程度降低天线的SAR值的问题。
Description
技术领域
本发明涉及天线技术领域，特别涉及一种天线组件及其设计方法。
背景技术
随着无线通信技术的发展，智能化越来越普及，人们在享受无线通信设备带来的各种便利的同时，也会越来越关注无线通信终端产生的电磁辐射对人体健康的影响。一般，在天线设计的过程中，通过指标SAR(Specific Absorption Rate，电磁波吸收比值或特殊比吸收率)来评价无线通信终端产生的电磁辐射对人体的影响。
SAR原理是由于人体各种器官均为有耗介质，因此体内电磁场将会产生电流，导致吸收和耗散电磁能量。由此可见，SAR值越大，表示对人体的影响越大。
目前，降低SAR值常用的手段包括在天线正面贴附吸波泡棉，增加软磁性片，或采用PIFA天线，调整天线和PCB、耳机孔、通话孔、USB孔的放置位置等。而通过增加部件来降低SAR值，无疑会导致成本增加和手机内部空间的占用；而采用PIFA天线的设计受限于天线的空间，在较薄的手机中，PIFA天线并不利于实现；而由于手机中元器件的位置通常是固定的，微调整天线与元器件之间的位置，对SAR值的影响微乎其微。
发明内容
本发明的目的在于提供一种天线组件及其设计方法，以解决如何在保证天线性能的同时，最大程度降低天线的SAR值的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种天线组件的设计方法，包括：
步骤一，建立天线支架；
步骤二，在所述天线支架的表面上设计天线，包括设计所述天线中天线主体的走线和地点的设置位置；
步骤三，设计衍生枝节，所述衍生枝节的一端与所述地点相连，所述衍生枝节用以与所述天线主体发生寄生耦合；
步骤四，测试所述天线的SAR分布，并在所述天线上标记出SAR峰值区域；
步骤五，调整所述衍生枝节，并使所述衍生枝节穿过所述天线支架后绕回至所述天线主体的侧边；
步骤六，再次测试所述天线的SAR分布，并确认所述SAR峰值区域的峰值是否满足要求，若满足要求，则输出设计方案；若不满足要求，则重复步骤四至步骤五。
可选的，在所述的天线组件的设计方法中，所述调整所述衍生枝节的方法包括：调整所述衍生枝节的走线宽度、走线长度、距离所述天线主体的距离和/或与所述天线主体的相对位置。
可选的，在所述的天线组件的设计方法中，所述衍生枝节在所述天线支架表面上的垂直投影与所述SAR峰值区域交叉。
为解决上述技术问题，本发明还提供一种利用如上任一项所述的天线组件的设计方法设计的天线组件，所述天线组件包括天线支架和天线，所述天线支架包括相对设置的第一表面和第二表面，所述天线包括天线主体和衍生枝节，所述天线主体位于所述天线支架的第一表面，所述天线主体包括地点，所述衍生枝节的一端和所述地点相连，所述衍生枝节穿过所述天线支架至所述天线支架的第二表面，并从所述第二表面穿回至所述第一表面，所述衍生枝节用于与所述天线主体发生寄生耦合。
可选的，在所述的天线组件中，所述天线主体还包括馈电点，所述馈电点和所述地点之间的所述天线主体的部分为SAR峰值区域。
可选的，在所述的天线组件中，所述衍生枝节在所述第一表面上的垂直投影与所述SAR峰值区域交叉。
可选的，在所述的天线组件中，位于所述第一表面上的所述衍生枝节至少部分与所述SAR峰值区域的至少部分区域平行设置。
可选的，在所述的天线组件中，所述天线主体为LOOP型天线，所述衍生枝节位于所述LOOP天线的外侧。
可选的，在所述的天线组件中，所述天线为LDS天线，利用LDS工艺将所述天线形成在所述天线支架中。
可选的，在所述的天线组件中，所述天线为金属天线，利用镶件注塑工艺将所述天线与所述天线支架一体成型注塑。
本发明提供的天线组件及其设计方法，其中天线组件的设计方法包括：建立天线支架；在所述天线支架的表面上设计天线，包括设计所述天线中天线主体的走线和地点的设置位置；设计衍生枝节，所述衍生枝节的一端与所述地点相连，所述衍生枝节用以与所述天线主体发生寄生耦合；测试所述天线的SAR分布，并在所述天线上标记出SAR峰值区域；调整所述衍生枝节，并使所述衍生枝节穿过所述天线支架后绕回至所述天线主体的侧边；再次测试所述天线的SAR分布，并确认所述SAR峰值区域的峰值是否满足要求，若满足要求，则输出设计方案；若不满足要求，则重新调整。通过在地点处连接衍生枝节，使得衍生枝节与天线主体发生高频寄生耦合的同时能够降低SAR值；通过将衍生枝节穿过天线支架后绕回至天线主体侧边，利用衍生枝节上的电流分布改变了SAR峰值区域的环境，使得进一步降低了SAR值，解决了如何在保证天线性能的同时，最大程度降低天线的SAR值的问题。
附图说明
图1为本实施例提供的天线组件的设计方法的流程图；
图2为本实施例提供的天线组件中天线的结构示意图；
其中，各附图标记说明如下：
110-天线主体；111-地点；112-馈电点；113-SAR峰值区域；120-衍生枝节。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的天线组件及其设计方法作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及附图说明中的“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，以便描述本发明的实施例，而不用于描述特定的顺序或先后次序，应该理解这样使用的结构在适当情况下可以互换。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
发明人研究发现，PCB设计、马达、话筒、喇叭、USB、电池等对天线影响大的器件相对于天线的位置的合理放置对天线的SAR有直接影响。根据此原理，利用模型和仪器检测出SAR值辐射最高点所对应的天线区域位置，然后通过调试时适当避开和调整走线宽窄以及依靠周围环境的改变进行分解吸收，能够使天线的SAR辐射峰值下降到可接受范围，从而达到降SAR作用。但避开和调整走线一般无法达到较为明显的降SAR作用，而利用SAR辐射峰值区域的环境改变来降SAR是最佳方案，通常配合避开和线路宽窄调整使用。
有鉴于此，本实施例提供一种天线组件的设计方法，如图1所示，包括：
步骤一，建立天线支架。具体的，可以利用仿真建模软件将天线支架设计出来，通常为3D结构。在实际应用中，天线支架通常为塑胶材质，天线贴附或形成在天线支架的表面。
步骤二，在所述天线支架的表面上设计天线，包括设计所述天线中天线主体的走线和地点的设置位置。天线通常也为3D结构，且与所述天线支架相适配。
步骤三，设计衍生枝节，所述衍生枝节的一端与所述地点相连，所述衍生枝节用以与所述天线主体发生寄生耦合。所述衍生枝节与所述地点相连，不仅能够对天线的高频进行寄生耦合，从而提高天线的高频段的性能；同时还能够在一定程度上降低SAR值。
步骤四，测试所述天线的SAR分布，并在所述天线上标记出SAR峰值区域。
步骤五，调整所述衍生枝节，并使所述衍生枝节穿过所述天线支架后绕回至所述天线主体的侧边。具体的，所述调整所述衍生枝节的方法包括：调整所述衍生枝节的走线宽度、走线长度、距离所述天线主体的距离和/或与所述天线主体的相对位置。在本实施例中，所述衍生枝节穿过所述天线支架后绕回至所述天线主体的侧边后，需使所述衍生枝节在所述天线支架表面上的垂直投影与所述SAR峰值区域交叉。如此一来，利用衍生枝节的寄生耦合效果，在所述衍生枝节穿过所述天线支架后绕回至所述天线主体的侧边时，使得衍生枝节上的电流辐射改变了天线SAR峰值区域的环境，从而使得SAR值得到了进一步降低。
步骤六，再次测试所述天线的SAR分布，并确认所述SAR峰值区域的峰值是否满足要求，若满足要求，则输出设计方案；若不满足要求，则重复步骤四至步骤五。各国针对无线电设备均设置了对SAR的标准要求。例如，中国、欧洲、日本要求SAR限值为2.0W/Kg；美国、韩国、澳大利亚依据美国联邦传播委员会(FCC)所公布行动电话的安全标准值为1.6W/Kg为实施要求，因此只要SAR值在限值标准以下，都是在安全标准内的产品。
本实施例提供的天线组件的设计方法，通过在地点处连接衍生枝节，使得衍生枝节与天线主体发生高频寄生耦合的同时能够降低SAR值；通过将衍生枝节穿过天线支架后绕回至天线主体侧边，利用衍生枝节上的电流分布改变了SAR峰值区域的环境，使得进一步降低了SAR值，解决了如何在保证天线性能的同时，最大程度降低天线的SAR值的问题。
将上述设计好的天线通过一定的制造工艺生产出来，便形成了符合SAR标准要求的天线组件。能够满足本实施例所述的天线组件结构形成的方式有两种，一种为LDS(LaserDirect Structuring，激光直接成型)技术，通过激光镭射加工，在天线支架上直接形成天线，这种工艺的好处在于能够很方便地实现衍生枝节的过孔穿插，且LDS工艺便于调整天线的走线，在产品的初期阶段，能够在实际生产过程中通过微调工艺参数来实现对天线的布局的调整，进而使得实际生产的天线的SAR的测试结果最优化；另一种为MDA技术，即镶件注塑工艺，先将天线的整个结构通过金属冲压工艺形成出来，再将金属天线作为镶件进行注塑，使得天线支架与金属天线一体成型，这种工艺的好处在于生产成本低，但是不利于调节，假若需要调整天线的结构则需要调整相关的模具镶件，且维护保养较为不便。
本实施例还提供一种利用上述设计方法设计的天线组件，如图2所示，所述天线组件包括天线支架(图中未示出)和天线，所述天线支架包括相对设置的第一表面和第二表面，所述天线包括天线主体110和衍生枝节120，所述天线主体110位于所述天线支架的第一表面，所述天线主体110包括地点111，所述衍生枝节120的一端和所述地点111相连，所述衍生枝节120穿过所述天线支架至所述天线支架的第二表面，并从所述第二表面穿回至所述第一表面，所述衍生枝节120用于与所述天线主体110发生寄生耦合。
本实施例提供的天线组件，通过在地点111处连接衍生枝节120，使得衍生枝节120与天线主体110发生高频寄生耦合的同时能够降低SAR值；通过将衍生枝节120穿过天线支架后绕回至天线主体侧边，利用衍生枝节120上的电流分布改变了SAR峰值区域的环境，使得进一步降低了SAR值，解决了如何在保证天线性能的同时，最大程度降低天线的SAR值的问题。
进一步的，在本实施例中，所述天线主体110还包括馈电点112，所述馈电点112和所述地点111之间的所述天线主体110的部分为SAR峰值区域113。发明人经研究发现，SAR峰值区域出现在馈电点附近，且当馈电点和地点之间存在走线连接时，SAR峰值区域位于馈电点和地点之间。
为更好地实现降低SAR的效果，优选所述衍生枝节120在所述第一表面上的垂直投影与所述SAR峰值区域113交叉。由于衍生枝节120与SAR峰值区域113呈交叉形态，使得衍生枝节120上的电流分布与SAR峰值区域113的电流分布也呈交叉形态，如此便可以改变SAR峰值区域113的环境，进而进一步降低了SAR峰值。
此外，为了在降低SAR的同时，保证天线的辐射性能，优选位于所述第一表面上的所述衍生枝节120至少部分与所述SAR峰值区域113的至少部分区域平行设置。如此便可以提高衍生枝节120与天线主体110的耦合效率，从而提高天线的性能。具体的，可以为位于所述第一表面上的所述衍生枝节120全部与所述SAR峰值区域113平行设置；也可以为位于所述第一表面上的所述衍生枝节120的部分区域与所述SAR峰值区域113平行设置，即衍生枝节120不仅位于SAR峰值区域113的侧边，还位于天线主体110其他部位的侧边，更佳的，衍生枝节120的末端部位与SAR峰值区域113平行设置。
需要说明的是，由于天线结构的设计会有不同，对于衍生枝节的实际调试过程中会存在其他的结构形态。在不违背本发明主旨的前提下，除此之外的其他设置方式只要能够实现在保证天线性能的同时降低SAR值，即在本发明保护的范围之内。
以下以一具体实施例说明本发明所提供的天线组件的具体结构。
请继续参见图1，本实施例所提供的天线组件中，包括LOOP型的天线主体110和条带状的衍生枝节120，所述天线主体110包括地点111和馈电点112，所述地点111位于所述天线主体110的外侧，且靠近LOOP天线主体110的一端，所述馈电点112靠近LOOP天线主体110的另一端，且与所述地点111之间存在走线；所述衍生枝节120位于所述LOOP天线主体110的外侧，并从天线主体110的下方绕回至天线主体110的上方，且其末端部分靠近天线主体110中SAR峰值区域113设置。如此一来，通过在地点111连接衍生枝节120，使得在提高天线高频的耦合效率的同时，降低了天线的SAR；通过将衍生枝节120在SAR峰值区域113处从天线主体110的下方绕回至天线主体110的上方，利用衍生枝节120的电流分布改变了SAR峰值区域113的环境，使得天线的SAR峰值得到了进一步的降低。
综上所述，本实施例提供的天线组件及其设计方法，包括：建立天线支架；在所述天线支架的表面上设计天线，包括设计所述天线中天线主体的走线和地点的设置位置；设计衍生枝节，所述衍生枝节的一端与所述地点相连，所述衍生枝节用以与所述天线主体发生寄生耦合；测试所述天线的SAR分布，并在所述天线上标记出SAR峰值区域；调整所述衍生枝节，并使所述衍生枝节穿过所述天线支架后绕回至所述天线主体的侧边；再次测试所述天线的SAR分布，并确认所述SAR峰值区域的峰值是否满足要求，若满足要求，则输出设计方案；若不满足要求，则重新调整。通过在地点处连接衍生枝节，使得衍生枝节与天线主体发生高频寄生耦合的同时能够降低SAR值；通过将衍生枝节穿过天线支架后绕回至天线主体侧边，利用衍生枝节上的电流分布改变了SAR峰值区域的环境，使得进一步降低了SAR值，解决了如何在保证天线性能的同时，最大程度降低天线的SAR值的问题。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (10)
1.一种天线组件的设计方法，其特征在于，包括：
步骤一，建立天线支架；
步骤二，在所述天线支架的表面上设计天线，包括设计所述天线中天线主体的走线和地点的设置位置；
步骤三，设计衍生枝节，所述衍生枝节的一端与所述地点相连，所述衍生枝节用以与所述天线主体发生寄生耦合；
步骤四，测试所述天线的SAR分布，并在所述天线上标记出SAR峰值区域；
步骤五，调整所述衍生枝节，并使所述衍生枝节穿过所述天线支架后绕回至所述天线主体的侧边；
步骤六，再次测试所述天线的SAR分布，并确认所述SAR峰值区域的峰值是否满足要求，若满足要求，则输出设计方案；若不满足要求，则重复步骤四至步骤五。
2.根据权利要求1所述的天线组件的设计方法，其特征在于，所述调整所述衍生枝节的方法包括：调整所述衍生枝节的走线宽度、走线长度、距离所述天线主体的距离和/或与所述天线主体的相对位置。
3.根据权利要求1所述的天线组件的设计方法，其特征在于，所述衍生枝节在所述天线支架表面上的垂直投影与所述SAR峰值区域交叉。
4.一种利用如权利要求1～3任一项所述的天线组件的设计方法设计的天线组件，其特征在于，所述天线组件包括天线支架和天线，所述天线支架包括相对设置的第一表面和第二表面，所述天线包括天线主体和衍生枝节，所述天线主体位于所述天线支架的第一表面，所述天线主体包括地点，所述衍生枝节的一端和所述地点相连，所述衍生枝节穿过所述天线支架至所述天线支架的第二表面，并从所述第二表面穿回至所述第一表面，所述衍生枝节用于与所述天线主体发生寄生耦合。
5.根据权利要求4所述的天线组件，其特征在于，所述天线主体还包括馈电点，所述馈电点和所述地点之间的所述天线主体的部分为SAR峰值区域。
6.根据权利要求5所述的天线组件，其特征在于，所述衍生枝节在所述第一表面上的垂直投影与所述SAR峰值区域交叉。
7.根据权利要求5所述的天线组件，其特征在于，位于所述第一表面上的所述衍生枝节至少部分与所述SAR峰值区域的至少部分区域平行设置。
8.根据权利要求4所述的天线组件，其特征在于，所述天线主体为LOOP型天线，所述衍生枝节位于所述LOOP型天线的外侧。
9.根据权利要求4所述的天线组件，其特征在于，所述天线为LDS天线，利用LDS工艺将所述天线形成在所述天线支架中。
10.根据权利要求4所述的天线组件，其特征在于，所述天线为金属天线，利用镶件注塑工艺将所述天线与所述天线支架一体成型注塑。
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