CN112397880A - 圆柱形天线组件 - Google Patents

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Abstract

一种天线组件(100)包括天线载体(110)，天线载体具有圆柱形本体(120)，圆柱形本体具有在顶部(124)和底部(126)之间延伸的侧壁(122)和在底部于不同的径向位置从侧壁延伸的延伸部(134)。天线(112)联接到本体，本体具有薄膜(150)，薄膜支撑具有第一馈线和第二馈线(170)和第一天线引线和第二天线引线(172)的第一天线元件和第二天线元件(160)。馈线沿着对应的延伸部延伸，且天线引线螺旋地缠绕在侧壁周围。天线组件包括夹子端子(114)，其联接到延伸部且电联接至对应的馈线。夹子端子具有端接端(216)，其配置为电端接至主导体(104)。

Description

圆柱形天线组件
技术领域
本文的主题总体上涉及天线组件。
背景技术
天线组件用于许多应用，包括汽车应用。例如，天线组件可以用于车辆内的蓝牙导通性、Wi-Fi导通性或其他类型的无线通信。需要紧凑的多频带天线，其提供具有均匀天线覆盖范围的受控辐射图。一些已知的天线组件利用具有布置成螺旋形天线图案的四个天线元件的螺旋天线来提供紧凑的多频带天线，其具有带有均匀天线覆盖范围的受控辐射图。然而，常规的螺旋天线并非没有缺点。例如，将四个天线元件连接到馈电点非常具有挑战性，并且通常需要其他组件(例如压接端子)以将天线馈线连接到分离的电路板，然后使用分离的电路板通过针脚或电缆将天线连接主电路板。由于额外的零件和额外的组装时间，多个部件会增加天线的成本。另外，多个组件增加了天线组件的体积和尺寸。要解决的问题是提供一种可靠且具有成本效益的天线组件。
发明内容
上述问题由包括具有圆柱形本体的天线载体的天线组件解决。圆柱形本体具有在顶部和底部之间延伸的侧壁。天线载体具有在底部在第一径向位置从侧壁延伸的第一延伸部和在底部在第二径向位置从侧壁延伸的第二延伸部。天线联接至天线载体的本体。天线具有支撑第一天线元件和第二天线元件的薄膜。第一天线元件具有第一馈线和从第一馈线延伸的第一天线引线。第一馈线沿着第一延伸部延伸。第一天线元件螺旋地缠绕在侧壁周围。第二天线元件具有第二馈线和从第二馈线延伸的第二天线引线。第二馈线沿着第二延伸部延伸。第二天线引线螺旋地缠绕在侧壁周围。天线组件包括第一夹子端子，其联接至第一延伸部且电联接至第一馈线。第一夹子端子具有第一端接端，其配置为电端接至第一主导体。第二夹子端子联接至第二延伸部且电联接至第二馈线。第二夹子端子具有第二端接端，其配置为电端接至第二主导体。
附图说明
图1示出了根据示例性实施例的天线组件。
图2是根据示例性实施例的处于展开状态的天线的平面图。
图3是根据示例性实施例的处于展开状态的天线的正视图。
图4是根据示例性实施例的天线组件的俯视透视分解图。
图5是根据示例性实施例的天线组件的仰视透视分解图。
图6是根据示例性实施例的天线组件的一部分的俯视透视分解图。
图7是根据示例性实施例的天线组件的一部分的仰视透视分解图。
具体实施方式
图1示出了根据示例性实施例的天线组件100，其安装到主部件，例如主电路板102。天线组件100电连接至主电路板102的主导体104。在所示的实施例中，主导体104是主电路板102的电路，例如垫、迹线、通孔等。在各种实施例中，天线组件100可以焊接至主导体104。在替代实施例中，天线组件100可以通过其他手段端接至主导体104，例如使用顺应针脚压配合在主电路板102的镀覆通孔中。在其他各种实施例中，主部件可以包括一个或多个电缆，且天线组件100可以端接至电缆，例如焊接到电缆，或端接至触头，是电缆的端部处的端子。在示例性实施例中，天线组件100配置为电连接至主部件(例如，主电路板102)，而不需要多个介于中间的部件，例如天线组件和主电路板102之间的填隙电路板。天线组件100被配置为通过直接连接到主电路板102而以成本有效且可靠的方式组装。
天线组件100包括天线载体110、联接到天线载体110的天线112、以及联接到天线载体110和天线112的夹子端子114。天线112缠绕在天线载体110的外侧的周围。天线载体110限定天线112，其在所示的实施例中形成圆柱形的天线。在示例性实施例中，天线112是具有天线元件160(如图2所示的)螺旋形天线，例如四个天线元件160，其以螺旋天线图案缠绕在天线载体110周围以提供紧凑的多频带天线，其具有带有均匀天线覆盖范围的受控辐射图。在示例性实施例中，天线元件160以0°、90°、180°和270°间隔开。可选地，天线元件160可以是1/4波长天线元件。
夹子端子114将天线112电连接至主导体104。夹子端子114可以用于将天线载体110机械地联接至主电路板102。夹子端子114是冲压成形的部件，其配置为可移除地联接至天线载体110和天线112。例如，夹子端子114可以夹在天线载体110和天线112上和从之延伸，例如在组装期间。在示例性实施例中，夹子端子114与天线112形成非永久性的电连接，使得夹子端子114在组装和/或拆卸期间不会损坏天线112。
在示例性实施例中，天线组件100包括可移除地联接至天线载体110的电介质插入件116。电介质插入件116包括电介质本体，其由具有高介电常数的电介质材料制成。在示例性实施例中，选择电介质本体的材料来以一个或多个期望的频率调谐天线112。可以选择电介质插入件116的尺寸和形状来以一个或多个期望的频率调谐天线112。电介质插入件116是可移除的，例如用具有不同特性的不同电介质插入件116来替换电介质插入件116，例如由不同的电介质材料制造来以一个或多个期望的频率调谐天线112。
天线载体110包括圆柱形本体120，圆柱形本体120具有在顶部124和底部126之间延伸的侧壁122。在示例性实施例中，侧壁122限定接收电介质插入件116的腔体128。腔体128可以在顶部124和/或底部126敞开，例如用于接收电介质插入件116。在示例性实施例中，侧壁122包括保持特征130，以将电介质插入件116保持在腔体128中。在所示的实施例中，保持特征130是可偏转的闩锁。然而，在替代实施例中可以使用其他类型的保持特征130，例如紧固件、盖子、热熔盖等。
本体120的侧壁122包括外部132。天线112联接至本体120的外部132。在示例性实施例中，天线载体110包括从侧壁122延伸的一个或多个延伸部134。在各种实施例中，延伸部134可以设置在底部126。例如，延伸部134的底部136可以大致与底部126共面，或者底部136可以在底部126下方延伸，限定安装脚，用于将天线载体110支撑在主电路板102上。在所示的实施例中，天线载体110包括分立的延伸部134，其在不同的径向位置从侧壁122径向向外地延伸。延伸部134的数量可以对应于天线112的天线元件160的数量，例如下文更详细描述的。在各种实施例中，延伸部134可以彼此等距间隔，例如彼此相隔90°径向位置。延伸部134形成脚，为夹子端子114提供安装位置。在其他各种实施例中，天线载体110可以包括单个延伸部134，其为围绕侧壁122整个周向地延伸的周向凸缘的形式。
图2是根据实施例的处于展开状态的天线112的平面图，例如在制造期间，在联接到天线载体110(如图1所示)之前。图3是根据示例性实施例的处于展开状态的天线112(未按比例显示)的正视图。天线112包括支撑天线元件160的薄膜150。
薄膜150包括顶部152和底部154。薄膜150包括在顶部152和底部154之间延伸的第一边缘156和在顶部152和底部154之间延伸的第二边缘158。可选地，当薄膜150缠绕在天线载体110周围时，第一边缘156和第二边缘158可以面向彼此。例如，第一边缘156和第二边缘158可以彼此邻接或接近彼此邻接。当薄膜150缠绕在天线载体110周围时，第一边缘156可以与第二边缘158重叠，反之亦然。在示例性实施例中，顶部152和底部154彼此平行。在示例性实施例中，第一边缘156和/或第二边缘158与顶部152和/或底部154非正交。例如，第一边缘156和第二边缘158可以相对于顶部152和底部154以横向角度成角度，使得第一边缘156和第二边缘158不垂直于顶部152且不垂直于底部154。可选地，第一边缘156可以平行于第二边缘158。例如，薄膜150可以是平行四边形的。在替代实施例中，其他形状是可能的。
在各种实施例中，天线112是柔性印刷电路。在其他各种实施例中，天线112是柔性扁平电缆。薄膜150包括柔性塑料基板，例如由聚酰亚胺、PEEK、聚酯或其他塑料材料制成。天线元件160可以包括金属迹线，例如铜迹线、银迹线或其他金属迹线。天线元件160可以通过减法工艺或加法工艺形成。天线112可以通过层压各种层以形成天线112来制造。可选地，天线元件160可以设置在薄膜150的单侧上，例如在薄膜150的外侧。替代地，天线元件160可以设置在薄膜150的两侧。
在示例性实施例中，参考图3，天线112包括薄膜层162、薄膜层162的内部上的粘合剂层164、薄膜层162的外部上的粘合剂层166、以及粘合剂层166上的电路层168。在替代实施例中，天线112可以包括附加或不同的层。粘合剂层164用于将薄膜150固定到天线载体110(如图1所示)。粘合剂层166用于将电路层168固定在薄膜层162上。薄膜层162限定薄膜150且电路层168限定天线元件160。
天线元件160包括馈线170和从馈线170延伸的天线引线172。馈线170配置为联接至夹子端子114(如图1所示)以形成天线元件160的馈电点。天线引线172形成天线元件160的主要谐振结构。在示例性实施例中，天线引线172长于馈线170。在示例性实施例中，天线引线172相对于馈线170成角度，使得天线引线172不平行于馈线170。例如，天线172相对于馈线170以横向角度延伸。
在示例性实施例中，天线引线172包括馈线170处的馈电端174和与馈电端174相对的远端176。天线引线172包括在馈电端174和远端176之间延伸的侧面178。可选地，侧面178可以彼此平行，使得天线引线172在馈电端174和远端176之间具有恒定的厚度。替代地，侧面178可以不彼此平行，使得天线引线172具有可变的厚度。可选地，侧面178可以平行于第一边缘156和/或第二边缘158。天线引线172设置在薄膜150上。在示例性实施例中，天线引线172完全在顶部152和底部154之间跨越薄膜150延伸。例如，馈电端174设置在底部154，且远端176设置在顶部152。在替代实施例中，天线引线172仅部分地跨越薄膜150延伸。
在示例性实施例中，天线112包括从薄膜150的底部154延伸的馈电凸部180。馈电凸部180彼此间隔开，例如以规则的间隔。馈电凸部180支撑对应的馈线170。可选地，馈电凸部180和馈线170可以从底部154径向向外地延伸，例如垂直于底部154。然而，在替代实施例中，馈电凸部180和/或馈线170可以从底部154以横向角度延伸。在示例性实施例中，馈电凸部180与薄膜150一体地形成(例如，作为与薄膜150整体和单片的结构)。可选地，馈电凸部180可以相对于薄膜150弯曲，例如弯曲到薄膜150限定的平面之外。
在示例性实施例中，馈线170包括天线引线172的馈电端174处的天线端184和与天线端184相对的远端186。馈线170包括在天线端184和远端186之间延伸的侧面188。可选地，侧面188可以彼此平行。替代地，侧面188可以不彼此平行，使得馈线170具有可变的厚度。可选地，侧面188可以平行于馈电凸部180的侧面。
图4是根据示例性实施例的天线组件100的俯视透视分解图。图5是根据示例性实施例的天线组件100的仰视透视分解图。电介质插入件116被示出为准备装载到天线载体110中。天线112被示出为联接到天线载体110。夹子端子114中的两个被示出为联接到天线载体110，且夹子端子114中的一个被示出为准备联接到天线载体110和天线112。
在组装期间，电介质插入件116装载到天线载体110的腔体128中。可选地，本体120可以包括定位肋138，其延伸到腔体128中以将电介质插入件116定位在腔体128中。定位肋138可以是挤压肋，其可以在电介质插入件116装载到腔体128中时变形。保持特征130用于将电介质插入件116固定在腔体128中。可选地，保持特征130可以允许将电介质插入件116从腔体128中移除和插入腔体128中，例如用于替换或使用不同类型的电介质插入件116(例如，以改变天线特性)。在示例性实施例中，本体120在底部126包括底壁140(图5)以封闭腔体128并将电介质插入件116保持在腔体128中。可选地，安装柱142(图5)从底壁140延伸以将本体120安装至主电路板102(如图1所示)。安装柱142可以包括顺应梁，用于将安装柱142固定到主电路板102。其他类型的安装特征可以用于将天线载体110固定到主电路板102，例如使用螺纹紧固件或其他类型的固定特征。安装柱142为夹子端子114和主电路板102之间的连接提供应力消除。电介质插入件116的材料和相对于天线元件160的定位影响天线元件160的天线特性，允许天线112通过选择性地使用各种不同的电介质插入件116来调谐(例如，不同形状的电介质插入件116和/或由不同的电介质材料制造的电介质插入件116)。
天线112以围绕圆柱形的外部132的螺旋弯曲的形状缠绕在侧壁122周围。第一边缘156在接缝处面向第二边缘158。接缝位于对应的天线元件160之间。天线112相对于天线载体110定位，使得馈电凸部180与延伸部134的顶表面144对准并沿其延伸。例如，馈电凸部180垂直于薄膜150弯曲，以沿着顶表面144从侧壁122径向向外地延伸。延伸部134刚性地保持并支撑馈线170，以与夹子端子114连接。馈线170沿着馈电凸部180延伸并在馈电凸部180上暴露，以与夹子端子114电连接。天线引线172沿着薄膜150从馈线170延伸并螺旋地缠绕在侧壁122周围。例如，天线引线172沿着螺旋路径在薄膜150的底部154处的馈线170处从馈电端174延伸到薄膜150的顶部152处或附近的远端176。在各种实施例中，天线引线172的螺旋路径可以至少部分地重叠。例如，远端176可以与相邻的天线元件160重叠。天线112可以调谐到一个或多个指定频率，例如通过由以下方式来控制天线特性：控制天线元件160的厚度，天线元件160的长度，天线元件160的螺旋缠绕的角度，天线元件160的重叠量，天线元件160之间的间距，天线元件160的形状，等等。
在组装期间，夹子端子114联接到延伸部134，使得夹子端子114电连接至天线元件160。每个夹子端子114包括在顶部202和底部204之间延伸的冲压成形的本体200。夹子端子114包括侧壁206和在侧壁206之间延伸的端壁208。夹子端子114包括配合梁210，其从顶部202延伸以在可分离的配合接口212处接合馈线170。在示例性实施例中，配合梁210从端壁208延伸。然而，配合梁210可以从本体200的另一部分延伸，例如侧壁206中的一个。在其他各种实施例中，配合梁210可以配置为接合延伸部的侧面而不是延伸部134的顶部，例如如果馈电凸部和馈线170沿着延伸部134的侧面延伸。在所示的实施例中，配合梁210面向延伸部134的顶表面144且配置为弹簧加载抵靠馈线170。配合梁210与天线元件160的馈线170形成非永久性电连接，使得夹子端子114在组装和/或拆卸期间不会损坏天线元件160。
在示例性实施例中，配合梁210是可偏转的弹簧梁，其配置为在可分离的配合界面212处弹簧加载抵靠馈线170。配合梁210配置为在夹子端子114联接到天线载体110时被夹在延伸部134上。可选地，夹子端子114可以包括从底部204延伸的配合梁214，其配置为接合延伸部134的底表面146。延伸部134可以被夹或箍缩在配合梁210、214之间。当组装时，在各种实施例中，侧壁206沿着延伸部134的侧面148延伸，并且侧壁206可以夹在或挤压在侧面148上。
在示例性实施例中，夹子端子114包括端接端216，用于将夹子端子114直接机械地和电气地连接到主电路板102(如图1所示)的主导体104(如图1所示)，无需介于中间的部件，例如端子、电缆，电路板等。在所示的实施例中，端接端216包括焊接凸部218。焊接凸部218配置为例如通过回流焊接工艺而表面安装至主电路板102。在所示的实施例中，焊接凸部218从底部204处的侧壁206延伸。在替代实施例中，端壁208可以附加地或替代地包括焊接凸部218。在替代实施例中，可以提供其他类型的端接端216，例如顺应针脚、焊尾等。
图6是根据示例性实施例的天线组件100的一部分的俯视透视分解图，示出了夹子端子114，其准备联接到天线载体110和天线112。图7是根据示例性实施例的天线组件100的一部分的仰视透视分解图，示出了夹子端子114，其准备联接到天线载体110和天线112。
夹子端子114包括在顶部202和底部204之间延伸的本体200。夹子端子114包括穿孔206和在侧壁206之间延伸的端壁208。夹子端子114包括上配合梁210和下配合梁214。夹子端子114在端接端216处包括焊接凸部218。
在所示的实施例中，馈电凸部180和馈线170伸长以从顶表面144到底表面1464缠绕在延伸部13周围。夹子端子114联接到延伸部134和馈线170，使得上配合梁210沿着顶表面144电连接到馈线170，而配合梁214沿着底表面146电连接到馈线170。

Claims (10)

1.一种天线组件，包括：
天线载体(110)，其具有圆柱形本体(120)，所述圆柱形本体具有在顶部(124)和底部(126)之间延伸的侧壁(122)，所述天线载体具有在所述底部在第一径向位置从所述侧壁延伸的第一延伸部(134)，以及在所述底部在第二径向位置从所述侧壁延伸的第二延伸部(134)；
天线(112)，其联接到所述天线载体的本体，所述天线具有支撑第一天线元件(160)和第二天线元件(160)的薄膜(150)，所述第一天线元件具有第一馈线(170)和从所述第一馈线延伸的第一天线引线(172)，所述第一馈线沿着所述第一延伸部延伸，所述第一天线元件螺旋地缠绕在所述侧壁周围，所述第二天线元件具有第二馈线(170)和从所述第二馈线延伸的第二天线引线(172)，所述第二馈线沿着所述第二延伸部延伸，所述第二天线引线螺旋地缠绕在所述侧壁周围；
第一夹子端子(114)，其联接到所述第一延伸部且电联接到所述第一馈线(170)，所述第一夹子端子具有配置为电端接至第一主导体(104)的第一端接端(216)；以及
第二夹子端子(114)，其联接到所述第二延伸部且电联接到所述第二馈线(170)，所述第二夹子端子具有配置为电端接至第二主导体(104)的第二端接端(216)。
2.如权利要求1所述的天线组件(100)，其中，所述第一夹子端子(114)在第一可分离的配合接口(212)处电联接到所述第一馈线(170)，且所述第二夹子端子(114)在第二可分离的配合接口(212)处电联接到所述第二馈线(170)。
3.如权利要求1所述的天线组件(100)，其中，所述第一夹子端子(114)包括第一配合梁(210)，所述第一配合梁在第一可分离的配合接口(212)处弹簧加载抵靠所述第一馈线(170)，且所述第二夹子端子(114)包括第二配合梁(214)，所述第二配合梁在第二可分离的配合接口(212)处弹簧加载抵靠所述第二馈线(170)。
4.如权利要求1所述的天线组件(100)，其中，所述第一端接端(216)包括焊接到所述第一主导体(104)的焊接凸部(218)和焊接到所述第二主导体(104)的焊接凸部(218)。
5.如权利要求1所述的天线组件(100)，其中，所述第一夹子端子(114)包括冲压成形的本体(200)，其可移除地联接至第一延伸部(134)以电联接至所述第一馈线(170)，且所述第二夹子端子(114)包括冲压成形的本体(200)，其可移除地联接第二延伸部(134)以电联接至所述第二馈线(170)。
6.如权利要求1所述的天线组件(100)，其中，所述第一夹子端子(114)包括在顶部(202)和底部(204)之间延伸的第一主体(200)，所述第一端接端(216)包括从所述底部延伸的焊接凸部(218)，所述第一夹子端子包括第一配合梁(210)，其从所述顶部延伸以在第一可分离的配合接口(212)处与所述第一馈线(170)配合，且其中所述第二夹子端子(114)包括在顶部(202)和底部(204)之间延伸的第二主体(200)，所述第二端接端(216)包括从所述底部延伸的焊接凸部(218)，所述第二夹子端子包括第二配合梁(212)，其从所述顶部延伸以在第二可分离的配合接口(212)处与所述第二馈线(170)配合。
7.如权利要求1所述的天线组件(100)，其中，所述第一馈线(170)沿所述第一延伸部(134)的顶表面(144)从所述侧壁(122)径向向外地延伸，且所述第二馈线(170)沿所述第二延伸部(134)的顶表面(144)从所述侧壁径向向外地延伸。
8.如权利要求1所述的天线组件(100)，其中，所述薄膜(150)包括第一馈电凸部(180)和与所述第一馈电凸部间隔开的第二馈电凸部(180)，所述第一馈线(170)沿着所述第一馈电凸部延伸，所述第二馈线(170)沿着所述第二馈电凸部延伸。
9.如权利要求1所述的天线组件(100)，其中，所述薄膜(150)包括顶部(152)和底部(154)，所述薄膜包括第一边缘(156)和第二边缘(158)，所述第一边缘和第二边缘与所述底部不正交，所述第一馈线和第二馈线(170)分别从所述底部延伸到所述第一延伸部和第二延伸部(134)上。
10.如权利要求9所述的天线组件(100)，其中，所述第一边缘和第二边缘(156，158)螺旋地缠绕在所述侧壁(122)周围，所述第一天线引线和第二天线引线(172)平行于所述第一边缘和第二边缘延伸。
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