CN112993549B - 天线及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种天线及电子设备，属于天线领域。其中，该天线包括：天线辐射板、地平面板和连接柱；其中，所述天线辐射板包括第一多层印制电路板PCB，所述地平面板包括第二多层PCB；所述连接柱的一端与所述第一多层PCB中任一层连接，所述连接柱的另一端与所述第一多层PCB中任一层的所述第二多层PCB连接。通过本申请，解决了现有技术中需要通过单独贴集成的基片天线，导致占用大量手机空间的问题。
Description
技术领域
本申请属于天线领域，具体涉及一种天线及电子设备。
背景技术
在各种无线通信系统中，包括手机，信息的发射和接收都离不开天线。随着无线移动通信技术的发展，由1G到4G，再到目前的5G，信号带宽越来越宽，为了得到更宽的带宽，频率也随之增加。越高频率，空闲频谱资源越丰富，Sub 6G就可以做很宽的带宽。但是sub 6G频率并不是很高，频段也较为有限，所以毫米波应运而生。与光波相比，毫米波利用大气窗口传播时的衰减小，受自然光和热辐射源影响小。
目前在手机上使用的毫米波天线基片集成天线。基片集成天线损耗相对低，但是成本较高，手机需要预留一定的空间给基片集成天线，造成空间的紧张。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种天线及电子设备，能够现有技术中需要通过单独贴集成的基片天线，导致占用大量手机空间的问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种天线，包括：天线辐射板、地平面板和连接柱；其中，所述天线辐射板包括第一多层印制电路板PCB，所述地平面板包括第二多层PCB；所述连接柱的一端与所述第一多层PCB中任一层连接，所述连接柱的另一端与所述第一多层PCB中任一层的所述第二多层PCB连接。
第二方面，本申请实施例提供了一种电子设备，第一方面中的天线。
在本申请实施例中，由于本申请实施例中天线的天线辐射板包括第一多层印制电路板PCB，地平面板包括第二多层PCB，因此，将该天线设置在手机上可以与手机自身的PCB共用，从而解决了现有技术中需要通过单独贴集成的基片天线，导致占用大量手机空间的问题。另外，由于连接柱的一端可以与第一多层PCB中任一层连接，以及连接柱的另一端可以与第一多层PCB中任一层的第二多层PCB连接，从而可以通过连接柱与不同层的PCB连接，相当于调整了天线的高度，而天线的高度与天线的带宽相关，因此，通过连接柱与不同层的连接，实现了对天线带宽的有效调整。
附图说明
图1是本申请实施例中天线的结构示意图之一；
图2是本申请实施例中天线的结构示意图之二；
图3是本申请实施例中天线的等效电路图；
图4是本申请实施例中馈地柱数量与谐振频率之间的关系示意图；
图5是本申请实施例中天线高度与天线带宽之间的关系示意图；
图6是本申请实施例中多个天线在电子设备中阵列分布示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，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数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的天线进行详细地说明。
如图1所示，本申请实施例中的天线包括：天线辐射板11、地平面板12和连接柱13；
其中，天线辐射板11包括第一多层印制电路板PCB，地平面板12包括第二多层PCB；连接柱13的一端与第一多层PCB中任一层连接，连接柱13的另一端与第一多层PCB中任一层的第二多层PCB连接。
可见，由于本申请实施例中天线的天线辐射板11包括第一多层印制电路板PCB，地平面板12包括第二多层PCB，因此，将该天线设置在手机上可以与手机自身的PCB共用，从而解决了现有技术中需要通过单独贴集成的基片天线，导致占用大量手机空间的问题。另外，由于连接柱的一端可以与第一多层PCB中任一层连接，以及连接柱的另一端可以与第一多层PCB中任一层的第二多层PCB连接，从而可以通过连接柱与不同层的PCB连接，相当于调整了天线的高度，而天线的高度与天线的带宽相关，因此，通过连接柱与不同层的连接，实现了对天线带宽的有效调整。
需要说明的是，图1中的天线辐射板11和地平面板12中的PCB的层数仅仅示例，在本申请实施例的具体实施方式中PCB的层数可以根据需要进行设置，例如，天线辐射板中有10层PCB，地平面板中有8层PCB。当然，上述仅仅是举例说明。此外，在本申请实施例中，天线的高度越高其带宽越大。
另外，本申请实施例中，第一多层PCB中天线走线的方向有多种，第二多层PCB中天线走线的方向有多种。也就是说，该多层PCB之间相互之间的天线走线方向可以相同或可以不同，例如有4层PCB，第一层PCB的天线走向为第一方向，第二层PCB的天线走向为第二方向，第三层PCB的天线走向为第三方向，第四层PCB的天线走向为第四方向。该四个方向可以是互不相同，也可以是部分相同，例如第一方向与第四方向相同，第一方向、第二方向以及第三方向互不相同。当然，上述仅仅是举例说明，具体方向可以根据实际需求进行相应的设置。
此外，本申请实施例中的连接柱13的材质包括铜，在铜的基础上还可以添加其他介质，但是该介质是可以传输射频信号的介质。
在本申请实施例的可选实施方式中，本申请实施例中的连接柱13包括信号柱131和馈地柱132，如图2所示，信号柱131的一端与地平面板上的射频信号源连接，信号柱131的另一端与天线辐射板上的馈电点连接；射频信号源设置在第二多层PCB中任一层，馈电点设置在第一多层PCB中任一层。此外，馈地柱132的一端与天线辐射板中任一层的第一PCB连接，馈地柱132的另一端与地平面板中任一层的第二PCB连接。
在本申请实施例中，信号柱与馈电点连接，则射频信号由地平面板向天线辐射板的方向通过信号柱输送到天线辐射板。
需要说明的是，本申请实施例中的连接柱包括N馈地柱，其中，N为大于或等于1的正整数，也就是说，图2中的馈地柱的数量进行是示例说明，在具体应用场景中可以根据需要进行相应的设置。
此外，在图2中，H是天线辐射板11和地平面12之间的高度，W是馈地柱在所述地平面上的宽度，L1和L2分别是辐射板的长和宽。基于此，本申请实施例中的天线可以成图3中的传输线模型，辐射金属板可以等效成两个长为L1、L2的传输线相互并联。其中，L1表示连接柱与地平面板之间的电长度，L2表示连接柱与开路端的电长度。此外，还可以把接地平面板看成是Rs寄生电阻和电感Ls串联，天线辐射末端和地平面可以看成一个寄生电容C，这样就形成了LC谐振电路。
基于此，天线的谐振频率：其中，c为真空光速。当辐射金属板的L1、L2之和大约是电磁波的1\4波长时，谐振频率在f0附近的电磁波就可以向外辐射信号。
除了和L1、L2有关，谐振频率和带宽还和H、W有关，其中，当W＝L1时，具有如下公式：
即/>
当接地金属片的宽度W＝0时，具有如下公式：
即/>
对于任意宽度W，谐振频率为：
fr＝rf1+(1-r)f2 L1≤L2
fr＝rkf1+(1-rk)f2 L1>L2
其中，
通过上述公式可知，通过由上面的关系可以知道，调节H、W、L1、L2就可以确定出不同带宽、不同谐振频率的天线，在具体应用场景中，W对天线谐振频率的影响如图4所示，高度H对天线带宽影响如图5所示。
需要说明的是，本申请实施例中的天线为毫米波天线。
在本申请的另一个实施例中，本申请还提供了一种电子设备，该电子设备包括上述图1中的天线。此外，该电子设备可以包括多个天线，如图6所示多个天线在电子设备中以阵列的形式分布。通过该天线阵列的方式在可以支持波束赋形的同时，还节省了手机空间，以及降低了成本。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。
Claims (9)
1.一种天线，其特征在于，包括：天线辐射板、地平面板和连接柱；
其中，所述天线辐射板包括第一多层印制电路板PCB，所述地平面板包括第二多层PCB；所述连接柱的一端与所述第一多层PCB中任一层连接，所述连接柱的另一端与所述第二多层PCB中任一层的所述第二多层PCB连接；
所述连接柱包括馈地柱；
所述天线，用于：通过调整连接柱的馈地柱与不同层的PCB连接调整天线的带宽。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述连接柱还包括信号柱；
其中，所述信号柱的一端与所述地平面板上的射频信号源连接，所述信号柱的另一端与所述天线辐射板上的馈电点连接；所述射频信号源设置在所述第二多层PCB中任一层，所述馈电点设置在所述第一多层PCB中任一层；
所述馈地柱的一端与所述天线辐射板中任一层的所述第一多层PCB连接，所述馈地柱的另一端与所述地平面板中任一层的所述第二多层PCB连接。
3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述连接柱包括N所述馈地柱，其中，所述N为大于或等于1的正整数。
4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一多层PCB中天线走线的方向有多种，所述第二多层PCB中天线走线的方向有多种。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的天线，其特征在于，所述天线辐射板的长与宽之和与电磁波的波长的比值为目标值。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的天线，其特征在于，所述连接柱的材质包括铜。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的天线，其特征在于，所述天线为毫米波天线。
8.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至7中任一项所述的天线。
9.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备包括多个所述天线，多个所述天线在所述电子设备中以阵列的形式分布。
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