CN112952362A - 集成天线和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种集成天线和电子设备。集成天线包括介质基板、辐射体、调试电路和铺地层。介质基板包括净空区，辐射体设置于净空区，调试电路设置于净空区，调试电路和辐射体连接，铺地层设置于介质基板的净空区之外。电子设备包括集成天线。集成天线的低频带宽较宽。

Description

集成天线和电子设备

技术领域

本申请涉及通信领域，尤其涉及一种集成天线和电子设备。

背景技术

随着无线通信和电子技术的迅猛发展，集成天线应用得越来越广泛，在很多通信领域发挥着重要的作用。一些集成天线可以收发低频信号，然而收发的低频信号的带宽较窄。

发明内容

本申请提供一种改进的集成天线和电子设备。

本申请的一个方面提供一种集成天线，其包括：

介质基板，包括净空区；

辐射体，设置于所述净空区；

调试电路，设置于所述净空区，所述调试电路和所述辐射体连接；

铺地层，设置于所述介质基板的所述净空区之外。

本申请的另一个方面提供一种电子设备，包括上述集成天线。

本申请的集成天线的调试电路设置于净空区，通过净空调试电路所在的介质基板的区域，来消除或基本消除调试电路和铺地层之间的分布电容，达到拓宽低频频带的目的。

附图说明

图1是一种集成天线从一面所示的示意图；

图2是图1所示的集成天线从相对另一面所示的示意图；

图3是图1和图2所示的集成天线的侧面示意图；

图4是本申请提供的集成天线从一面所示的示意图；

图5是图4所示的集成天线从另一面所示的示意图；

图6是图4和图5所示的集成天线的剖面图；

图7是图4中的集成天线的一个实施例的电路框图；

图8是图4所示的集成天线的一个实施例的从一面所示的示意图；

图9是图8中的集成天线从相对另一面所示的示意图；

图10是集成天线的另一个实施例的从一面所示的示意图；

图11是图10的集成天线和相关技术中的集成天线的频率和回波损耗的对应关系的曲线图；

图12是集成天线的另一个实施例的示意图；

图13是集成天线的另一个实施例的示意图；

图14是集成天线的另一个实施例的示意图；

图15是图14的集成天线和相关技术中的集成天线的回波损耗相对于频率的曲线图；

图16是集成天线的另一个实施例的示意图；

图17是集成天线的另一个实施例的示意图；

图18是集成天线的另一个实施例的示意图；

图19是图18的集成天线和相关技术中的集成天线的回波损耗相对于频率的曲线图；

图20本申请提供的电子设备的一个实施例的示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

图1是一种集成天线100从一面所示的示意图。图2是图1所示的集成天线100从相对另一面所示的示意图。图3是图1和图2所示的集成天线100 的侧面示意图。集成天线100包括介质基板10、设置于介质基板10的辐射体111、调试电路113和射频电路114，以及设置于介质基板10的铺地层115。介质基板10包括净空区112和非净空区119，辐射体111设置于净空区112 内，射频电路114和调试电路113设置于非净空区119。调试电路113连接于射频电路114和辐射体111之间，用于调试射频电路114的输出阻抗，使得射频电路114的输出阻抗和辐射体111的输入阻抗相匹配，以减少功率损耗。

相关技术中，集成天线100的低频信号，例如频带范围为800兆赫兹到 1200兆赫兹之间的信号，主要通过铺地层115辐射。集成天线100工作过程中，调试电路114和铺地层115之间形成分布电容，分布电容会损耗低频信号，导致低频带宽较窄。一些相关技术中，设置多个调试电路113对低频带宽进行拓宽，例如频带范围为800兆赫兹至1000兆赫兹的频带，单独使用一个调试电路113进行阻抗匹配，频带范围为1000兆赫兹至1200兆赫兹的频带，另外再使用一个调试电路113进行阻抗匹配，不同调试电路113之间使用开关器件进行切换。如此，一方面，通过开关器件在多个调试线路113之间切换来拓宽低频带宽，使得不同低频带之间无法共存，无法实现载波聚合，另一方面，开关器件的引入，增加了天线的成本。

图4是本申请提供的集成天线200从一面所示的示意图。图5是图4所示的集成天线200从另一面所示的示意图。图6是图4和图5所示的集成天线200的剖面图。集成天线200包括介质基板20、辐射体211、调试电路214 和铺地层215。介质基板20包括净空区212，辐射体211设置于净空区212，调试电路214设置于净空区212，调试电路214和辐射体211连接。铺地层 215设置于净空区212之外。其中，辐射体211用于收发电磁信号，调试电路214用于调试辐射体211的输入阻抗，将辐射体211的输入阻抗调整为和辐射体阻抗相匹配，以减少集成天线200的功率损耗。介质基板20为绝缘材料。一些实施例中，介质基板20包括多层板，净空区212指在每一层板上的相应区域均净空。在另一些实施例中，介质基板20为单层板。在本申请的一些实施例中，调试电路214和铺地层215在介质基板20的表面的正投影相互错开，调试电路214和铺地层215之间的分布电容得以消除或基本消除，从而达到拓宽集成天线200的低频带宽的目的。

一些实施例中，辐射体211和调试电路214设置于介质基板20的同一面。例如，辐射体211和调试电路214可以设置于介质基板20的顶面或底面。在另一些实施例中，辐射体211和调试电路214可以设于介质基板20的不同面。例如，辐射体20可以设置于介质基板20的顶面，调试电路214可以设置于介质基板20底面，辐射体20和调试电路214通过设于介质基板20的顶面和底面之间的过孔连接。一些实施例中，介质基板20为多层板，介质基板20 的顶面和底面之间包括多个电路板层，铺地层215设置于介质基板20的顶面、底面和/或顶面和底面之间的电路板层的表面。其他一些实施例中，介质基板20为单层板，铺地层215设于介质基板20的顶面和/或底面。

本申请实施例的调试电路214设置于净空区212，调试电路214所在的介质基板20的区域净空，如此消除或基本消除调试电路214和铺地层215 之间的分布电容，如此一方面，拓宽集成天线200的低频带宽，且不同低频带之间可以共存，集成天线200的实用性更高。另一方面，减少调试电路214 和开关器件的个数，降低成本。同时，在本申请实施例中，调试电路214本身可以作为集成天线200的一部分进行信号发送和接收，可减短辐射体211的长度，缩小集成天线200的体积，在一些对天线体积有限制的电路设计中，本申请实施例的集成天线200具有较大的优势。另外，由于调试电路214作为集成天线200的一部分，本申请实施例的调试电路214部分无需进行50 欧姆控制，电路设计过程更加简单。

图7是图4中的集成天线200的一个实施例的电路框图。集成天线200 包括射频电路217。射频电路217和辐射体211连接，射频电路217用于输出特定频段的电信号，通过辐射体211转化为电磁波进行辐射传播；或者接收辐射体211接收到的特定频段的电磁波信号，并转化为电信号。集成天线 200包括射频匹配电路216，射频匹配电路216连接于射频电路217和调试电路214之间，用于调试射频电路217的输出阻抗，使之和调试电路214的阻抗相匹配，以减少信号损耗。调试电路214连接于辐射体211和射频匹配电路216之间，用于调试射频匹配电路216的输出阻抗，使之和辐射体211的阻抗相匹配，以减少信号损耗。一些实施例中，图7中的集成天线200的辐射体211、调试电路214、射频电路217和射频匹配电路216可设置于图4 中的介质基板20的同一面上。另外一些实施例中，图7中的集成天线200 的辐射体211、调试电路214、射频电路217和射频匹配电路216中的至少两个设置于图4中的介质基板20的不同面上，以灵活适应不同方案的电路设计。介质基板20的面可以包括顶面和底面。介质基板20包括多层板的实施例中，介质基板20的面还可以包括每层板的面。

图8是图4所示的集成天线200的一个实施例的从一面所示的示意图。图9是图8中的集成天线200从相对另一面所示的示意图。图8和图9中，调试电路214和辐射体211设置于介质基板20同一个净空区212内。铺地层 215铺设于介质基板20的净空区212之外。调试电路214包括信号收发端 C1，辐射体211包括馈电点A1，集成天线200包括信号走线218，信号走线 218连接辐射体211的馈电点A1和调试电路214的信号收发端C1，并设置于净空区212。本实施例通过将信号走线218设置于净空区212内，一方面，信号走线218本身可作为辐射体211的一部分，进而缩短辐射体211的长度，另一方面，信号走线218无需进行50欧姆的阻抗控制，简化了电路调试过程。

图8和图9中，辐射体211还包括接地点B1。馈电点A1连接调试电路 214，接地点B1连接铺地层215，调试电路214设置于接地点B1朝向馈电点A1的一侧。在本实施例中，由于调试电路214和辐射体211之间的信号走线218也会作为集成天线200的一部分，通过将调试电路214设置于接地点B1朝向馈电点A1的一侧，可缩短调试电路214和馈电点A1之间的距离，防止调试电路214和馈电点A1之间的信号走线218过长，从而导致辐射体 211的长度过长，影响集成天线200的频带宽度。

图8和图9所示的实施例中，调试电路214设置于馈电点A1背向接地点B1的一侧，调试电路214不会影响馈电点A1和接地点B1之间的阻抗，使得调试过程简单。在一些实施例中，集成天线200包括IFA天线或PIFA天线。在图8和图9的一些实施例中，调试电路214和接地点B1之间的区域在净空区212外，调试电路214和接地点B1之间的区域为非净空区，设有铺地层 215，使得阻抗调试过程简单。

图10是集成天线900的另一个实施例的从一面所示的示意图。图10所示的集成天线900类似于图8和9所示的集成天线200，主要区别在于，图 10中的信号收发端C9和馈电点A9接触。一些实施例，辐射体911的馈电点A9与调试电路914的信号收发端C9重合，辐射体911和调试电路914之间没有信号走线，节省了集成天线900的设计空间，一些实施例中，如此设计，集成天线900的阻抗匹配调试过程更加简单。

图11是图10的集成天线900和相关技术中的集成天线的频率和回波损耗的对应关系的曲线图。其中，曲线S1表示相关技术中的集成天线的回波损耗相对于频率的曲线图。曲线S2是集成天线900的回波损耗相对于频率的曲线图。横坐标表示信号频率，纵坐标表示回波损耗。其中相关技术中的集成天线的调试电路所在的介质基板的区域未净空，即调试电路位于非净空区。相关技术中的辐射体与集成天线900的辐射体911相同。从图11可看出，以回波损耗低于或等于-5dB的信号为天线的有效信号为例，集成天线900的低频带宽为D3，相关技术中的低频带宽为D2，和相关技术相比，集成天线 900的低频带宽拓宽D1。

表格1是图10中的集成天线900和上述相关技术中的集成天线的天线增益对比。

表格1

从表格1可以看出，相同的信号频率下，集成天线900的天线增益大于相关技术中的集成天线的天线增益。从而可以说明，调试电路设于净空区，可以提高集成天线的天线增益。

图12是集成天线300的另一个实施例的示意图。集成天线300包括介质基板30、调试电路314、辐射体311和铺地层315。介质基板30包括净空区 312。调试电路314和辐射体311设置于净空区312中。辐射体311包括馈电点A3和接地点B3，调试电路314包括信号收发端C3。接地点B3连接铺地层315。集成天线400包括信号走线316，信号走线316连接馈电点A3和信号收发端C3。调试电路314设置于接地点B3朝向馈电点A3的一侧，如此设计的效果请参见上文相关描述，此处不再赘述。

在图12所示的实施例中，集成天线300包括环形天线。在图12所示的实施例中，调试电路314的至少一部分设置于馈电点A3和接地点B3之间，馈电点A3和接地点B3之间的距离较远，调试电路314对辐射体311的阻抗影响较小，如此设置可以方便排布调试电路314和辐射体311，两者之间的信号走线316可以较短。在一些实施例中，调试电路314的信号收发端C3与馈电点 A3直接接触，调试电路314的至少一部分设置于馈电点A3和接地点B3之间，可以便于信号收发端C3在调试电路314中的位置灵活设置，便于信号收发端 C3和馈电点A3的直接接触。在一些实施例中，调试电路314的一部分位于馈电点A3的一侧，另一部分位于馈电点A3的另外一侧。在另一些实施例中，调试电路314完全位于馈电点A3和接地点B3之间。

在其他一些实施例中，调试电路314设置于馈电点A3背向接地点B3的一侧，类似于图8所示的实施例。调试电路314的位置可灵活变动，使得集成天线300的电路设计也更加灵活。

图13是集成天线400的另一个实施例的示意图。图13的集成天线400 类似于图12的集成天线300，主要区别在于，图13的辐射体411的馈电点 A4和调试电路414的信号收发端C4接触，类似于图10所示的实施例，此处不赘述。调试电路414的至少一部分设置于馈电点A4和接地点B4之间，或调试电路414设置于馈电点A4背向接地点B4的一侧。

图14是集成天线500的另一个实施例的示意图。图14的集成天线500 类似于图12的集成天线300，主要区别在于，调试电路514全部设置于辐射体511的馈电点A5和接地点B5之间。调试电路514的位置设置较为灵活。

图15是图14的集成天线500和相关技术中的集成天线的回波损耗相对于频率的曲线图。其中，曲线S4表示相关技术中的集成天线的回波损耗相对于频率的曲线图。曲线S3是集成天线500的回波损耗相对于频率的曲线图。横坐标表示信号频率，纵坐标表示回波损耗。其中相关技术中的集成天线的调试电路所在的介质基板的区域未净空，即调试电路位于非净空区。相关技术中的辐射体与集成天线500的辐射体511相同。从图15可看出，以回波损耗低于或等于-5dB的信号为天线的有效信号为例，集成天线500的低频带宽为D6，相关技术中的低频带宽为D5，和相关技术相比，集成天线500 的低频带宽拓宽D4。

表格2是集成天线500和相关技术中的集成天线的天线增益对比。

表格2

从表格2可以看出，相同的信号频率下，集成天线500的天线增益大于相关技术中的集成天线的天线增益。

图16是集成天线600的另一个实施例的示意图。集成天线600包括介质基板60、调试电路614、辐射体611和铺地层615。介质基板60包括净空区 612。图16所示的集成天线600和图12所示的天线300类似，主要区别在于，图16所示的集成天线600的辐射体611包括馈电点A6，辐射体611通过馈电点A6连接调试电路614。集成天线600的辐射体611不包括接地点。

图16所示的实施例中，调试电路614包括信号收发端C6。集成天线600 包括信号走线616，信号走线616连接馈电点A6和信号收发端C6。调试电路614的一部分位于馈电点A6的一侧，另一部分位于馈电点A6的另外一侧。在图16所示的实施例中，调试电路614的位置对辐射体614的阻抗没有影响或影响较小，可按照实际调试的需要设置调试电路614的位置。一些实施例中，集成天线600包括单极性天线。

图17是集成天线700的另一个实施例的示意图。图17所示的集成天线 700和图16所示的天线600类似，主要区别在于，集成天线700的辐射体711 的馈电点A7和调试电路714上的信号收发端C7接触，类似图10所示的实施例，此处不赘述。

图18是集成天线800的另一个实施例的示意图。图18所示的集成天线 800类似于图17所示的集成天线700，主要区别在于，调试电路814设置于集成天线800的辐射体811的馈电点A8的一侧。调试电路814设置于馈电点A8的其中任意一侧。调试电路814的位置设置比较灵活。

图19是图18的集成天线800和相关技术中的集成天线的回波损耗相对于频率的曲线图。其中，曲线S5表示相关技术中的集成天线的回波损耗相对于频率的曲线图。曲线S6是集成天线800的频率和回波损耗的对应关系的曲线图。横坐标表示信号频率，纵坐标表示信号损耗。其中相关技术中的集成天线的调试电路所在的介质基板的区域未净空，即调试电路位于非净空区。相关技术中的辐射体与集成天线800的辐射体811相同。从图19可看出，以回波损耗低于或等于-5dB的信号为天线的有效信号为例，集成天线800的低频带宽为D7，相关技术中的低频带宽为D6，和相关技术相比，集成天线 800的低频带宽拓宽D5。

表格3是集成天线800和相关技术中的集成天线的天线增益对比。

表格3

从表格3可以看出，相同的低信号频率下，集成天线800的天线增益大于相关技术中的集成天线的天线增益。

通过以上所述可以看出，在一些实施例中，尤其是靠地辐射信号的集成天线，集成天线的低频带宽较宽，天线增益大，成本低。

图20本申请提供的电子设备801的一个实施例的示意图。电子设备801可以包括安防监控系统中用来通信的无线通信盒、手机、电脑、无人机、摄像机等。电子设备801包括集成天线8011，其中集成天线8011为如前所述的任一集成天线。可以理解的是，一些实施例中，包括如上所述的集成天线的电子设备，其有益效果请参见前面所述的集成天线的描述，此处不再赘述。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (11)

1.一种集成天线，其特征在于，所述集成天线包括：

介质基板，包括净空区；

辐射体，设置于所述净空区；

调试电路，设置于所述净空区，所述调试电路和所述辐射体连接；

铺地层，设置于所述介质基板的所述净空区之外。

2.如权利要求1所述的集成天线，其特征在于，所述调试电路包括信号收发端，所述辐射体包括馈电点；

所述集成天线包括信号走线，所述信号走线连接所述辐射体的所述馈电点和所述调试电路的所述信号收发端，并设置于所述净空区；或，所述信号收发端和所述馈电点接触。

3.如权利要求1所述的集成天线，其特征在于，所述辐射体包括馈电点，所述辐射体通过所述馈电点连接所述调试电路；

所述调试电路的一部分位于所述馈电点的一侧，另一部分位于所述馈电点的另外一侧；或所述调试电路设置于所述馈电点的一侧。

4.如权利要求3所述的集成天线，其特征在于，所述集成天线包括单极天线。

5.如权利要求1所述的集成天线，其特征在于，所述辐射体包括馈电点和接地点，所述馈电点连接所述调试电路，所述接地点连接所述铺地层，所述调试电路设置于所述接地点朝向所述馈电点的一侧。

6.如权利要求5所述的集成天线，其特征在于，所述调试电路设置于所述馈电点背向所述接地点的一侧。

7.如权利要求6所述的集成天线，其特征在于，所述集成天线包括IFA天线、PIFA天线或环形天线。

8.如权利要求5所述的集成天线，其特征在于，所述调试电路的至少一部分设置于所述馈电点和所述接地点之间。

9.如权利要求8所述的集成天线，其特征在于，所述集成天线包括环形天线。

10.如权利要求5所述的集成天线，其特征在于，所述调试电路和所述接地点之间的区域在所述净空区外。

11.一种电子设备，其特征在于：其包括：如权利要求1至10任一项所述的集成天线。

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