CN113991299A - 天线组件和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种天线组件和电子设备。所述天线组件具体可以包括：电路板以及设置在所述电路板上的多个天线，所述天线包括天线本体以及与所述天线本体连接的馈线结构；所述天线本体包括依次设置的第一地层、介质层以及第二地层；所述第二地层上设置有缝隙，所述缝隙设置于所述第二地层的非中心区域；所述馈线结构包括馈线，所述馈线与所述第一地层同层设置；所述第一地层和所述第二地层之间设置有多个电连接件，所述第一地层、所述第二地层以及所述多个电连接件形成谐振腔。

Description

天线组件和电子设备

技术领域

本申请属于通信技术领域，具体涉及一种天线组件以及一种电子设备。

背景技术

随着通信技术的发展，手机、平板电脑等电子设备的性能得到了不断的提升，电子设备上的天线工作的频段也越来越多，且天线的性能也得到的不断的提升。其中，超宽频(ultra－wideband，UWB)天线由于具有带宽宽、抗干扰能力强、抗多径等优点，能够被用于高精度测距测角，因此，越来越多的电子设备应用了UWB天线。

目前，由于超宽频天线通常需要进行角度测定，在进行角度测定时，对超宽频天线的方向图的要求较高，因此，超宽频天线通常要求具有稳定的方向图。现有的技术中，超宽频天线通常设计成贴片天线的形式，以获得较好的方向图。然而，贴片天线的辐射效率对于介质基板的厚度较为敏感，贴片天线的辐射效率会随着其介质基板的厚度减小而降低，尤其是当其介质基板小于一定厚度后，天线效率会急剧下降。也即，现有的贴面天线通常需要采用较厚的厚度才能满足超宽频天线的辐射要求，体积较大，影响到了电子设备的轻薄化设计。

发明内容

本申请旨在提供一种天线组件以及一种电子设备，以解决现有的超宽片天线厚度较厚的问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

第一方面，本申请公开了一种天线组件，所述天线组件包括：电路板以及设置在所述电路板上的多个天线，所述天线包括天线本体以及与所述天线本体连接的馈线结构；

所述天线本体包括依次设置的第一地层、介质层以及第二地层；

所述第二地层上设置有缝隙，所述缝隙设置于所述第二地层的非中心区域；

所述馈线结构包括馈线，所述馈线与所述第一地层同层设置；

所述第一地层和所述第二地层之间设置有多个电连接件，所述第一地层、所述第二地层以及所述多个电连接件形成谐振腔。

第二方面，本申请还公开了一种电子设备，所述电子设备包括：上述任一项所述的天线组件以及设备本体；其中，

所述天线组件设置于所述设备本体内。

本申请实施例中，由于所述第二地层上设置有缝隙，而且，所述第二地层、第一地层、以及第二地层和第一地层之间的电连接件可以形成谐振腔，因此，所述天线可以等效于带有背腔结构的缝隙，能够获得稳定的方向图。而且，所述谐振腔不仅可以用于产生预设频段内的谐振基模，并通过所述缝隙实现能量辐射；并且，由于所述缝隙设置在所述第二地层的非中心区域，还可以便于激励起所述谐振腔内除所述基模之外的混合模式，使得所述天线组件在具有稳定方向图的同时，还能够实现双频的辐射，满足超宽频天线的需求。本申请实施例中，由于所述谐振腔内的谐振模式的频率对于厚度方向不敏感，即使在很薄的厚度下，依然能够实现固定频率的有效辐射，因此，所述天线组件可以采用较薄的厚度满足超宽频线的辐射需求，有利于应用了所述天线组件的电子设备的轻薄化设计。

本发明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，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施例所述的一种电子设备的结构示意图；

图2是本申请实施例所述的一种天线组件在所述电子设备中的布局示意图；

图3是本申请实施例所述的一种天线的分解结构示意图；

图4是本申请实施例所述的一种天线的剖视结构示意图；

图5是本申请实施例所述的另一种天线组件的分解结构示意图；

图6是本申请实施例所述的再一种天线组件的分解结构示意图；

图7是本申请实施例所述的一种天线阵列的布局示意图；

图8是本申请实施例所述的另一种天线阵列的布局示意图；

图9是本申请实施例所述的再一种天线阵列的布局示意图；

图10是本申请实施例所述的天线组件的反射系数图；

附图标记：100－天线组件，10－电路板，101－天线参考地，11－天线，111－天线本体，113－第一地层，114－介质层，115－第二地层，116－缝隙，117－馈线，118－电连接件，119－阻抗变换结构，12－板对板连接器，200－设备本体，201－后盖，202－防爆胶层。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号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例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。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。

在本发明的描述中，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”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1，示出了本申请实施例所述的一种电子设备的结构示意图，参照图2，示出了本申请实施例所述的一种天线组件在所述电子设备中的布局示意图，参照图3，示出了本申请实施例所述的一种天线的分解结构示意图，参照图4，示出了本申请实施例所述的一种天线的剖视结构示意图。

所述电子设备具体可以包括：天线组件100以及设备本体200；其中，天线组件100设置于设备本体200内。

天线组件100具体可以包括：电路板10以及设置在电路板10上的多个天线11，天线11包括天线本体111以及与天线本体111连接的馈线结构；

天线本体111具体可以包括依次设置的第一地层113、介质层114以及第二地层115；

第二地层115上设置有缝隙116，缝隙116设置于第二地层115的非中心区域；

馈线结构具体可以包括馈线117，馈线117与第一地层113同层设置；

第一地层113和第二地层115之间设置有多个电连接件118，第一地层113、第二地层115以及多个电连接件118形成谐振腔。

本申请实施例中，由于第二地层115上设置有缝隙116，而且，第二地层115、第一地层113、以及第二地层115和第一地层113之间的电连接件118可以形成谐振腔，因此，天线11可以等效于带有背腔结构的缝隙，能够获得稳定的方向图。而且，所述谐振腔不仅可以用于产生预设频段内的谐振基模，并通过缝隙116实现能量辐射。并且，由于缝隙116设置在第二地层115的非中心区域，还可以便于激励起所述谐振腔内除所述基模之外的混合模式，使得所述天线组件在具有稳定方向图的同时，还能够实现双频的辐射，满足超宽频天线的需求。本申请实施例中，由于所述谐振腔内的谐振模式的频率对于厚度方向不敏感，即使在很薄的厚度下，依然能够实现固定频率的有效辐射，因此，所述天线组件可以采用较薄的厚度满足超宽频线的辐射需求，有利于应用了所述天线组件的电子设备的轻薄化设计。

具体的，第一地层113和第二地层115可以为金属导电层，作为所述天线组件的地层，所述金属导电层的材质可以包括但不局限于铜、银或者金等能够导电的金属材质，本申请实施例对于所述导电金属层的具体材质可以不做限定。介质层114的材质可以为工业化液晶聚合物等低介质损耗的材料，以减少所述天线组件的频段损耗。

具体的，电连接件118具体可以为设置在介质层114上的过孔，所述过孔的表面可以镀上铜、银或者金等金属导电层，或者，所述过孔内可以设置有导线、导电柱等，以使得电连接件118能够实现第一地层113和第二地层115之间的电连接。

需要说明的是，电连接件118还可以为金属化过孔、导线柱或者导线等，本申请实施例对于电连接件118的具体形式可以不做限定。

本申请实施例中，电路板10可以为柔性电路板，所述柔性电路板上可以设置有天线参考地101，以作为所述天线组件的接地参考。所述柔性电路板上还设置有板对板连接器12，板对板连接器12可以用于与所述电子设备中的主板连接，以将天线组件100连接至所述主板上。由于柔性电路板具备柔性可弯折的特点，这样，不仅便于将天线电连接至所述柔性电路板上，还可以便于将所述柔性电路板连接至所述电子设备的内部，便于天线组件100在所述电子设备内部的布局。

需要说明的是，在实际应用中，电路板10还可以根据实际需要选择印制电路板，本申请实施例对于电路板10的具体类型可以不做限定。

在实际应用中，天线组件100可以通过所述柔性电路板上的板对板连接器12连接在所述主板上，同时，天线组件100还可以贴合在所述电子设备的后盖201上，以实现更好的空间利用率。

如图2所示，天线组件100的天线11可以通过防爆胶层202连接在后盖201上。在实际应用中，后盖201和防爆胶层202可以作为天线组件100的高介电材料加载层，以避免后盖201和防爆胶层202对天线组件100的辐射性能造成影响，同时，还可以降低天线组件的厚度，有利于天线组件100的小型化。

需要说明的是，图1中仅示出了天线组件100中包括3个天线11的情况，而在实际应用中，天线11的数量还可以为4个、6个或者9个等，本申请实施例对于天线11的数量不做具体限定。

本申请实施例中，多个电连接件118按照预设间隔环绕设置于第一地层113和第二地层115的边缘，且在馈线117处形成缺口，所述缺口位于所述谐振腔，以使得第一地层113、第二地层115以及电连接件118可以形成一带有缺口的谐振腔。

具体的，所述缺口可以设置在馈线117与第一地层113的连接处，在实际应用中，通过在馈线117的连接处不设置电连接件118即可形成所述谐振腔的缺口。

在实际应用中，所述谐振腔的形状可以根据实际情况进行设置，例如，所述谐振腔的形状可以为正方体、长方体以及圆柱体等，本申请实施例对于所述谐振腔的具体形状可以不做限定。

具体的，所述天线组件的谐振腔可以形成一个封闭结构，除了所述天线组件的辐射方向和馈线117处的缺口方向，其他方向上都是封闭的，这样，就可以提高天线之间的隔离度并降低天线对于其他器件的辐射干扰。

本申请实施例中，所述谐振腔的主要作用有以下两个：首先，所述谐振腔可以用于产生在所需频段内的谐振模式，并通过制作在所述谐振腔上的缝隙116实现能量辐射。其次，作为缝隙116的背腔结构，抑制缝隙116的后向辐射，提高缝隙116的辐射效率，与此同时，所述谐振腔也形成了一个封闭结构，从而提高天线11间的隔离度并降低对其他器件的辐射干扰。

如图3所示，第二地层115上的缝隙116可以为恒定宽度缝隙，即沿缝隙116的延伸方向(图3的左侧至右侧的方向)，缝隙116的宽度基本恒定。例如，缝隙116的形状为“H”型。恒定宽度缝隙的优点在于，可以通过恒定宽度缝隙两端的两个竖直臂去优化缝隙116的阻抗匹配性能，以获得更好的辐射效果。

参照图5，示出了本申请实施例所述的另一种天线组件的分解结构示意图，参照图6，示出了本申请实施例所述的再一种天线组件的分解结构示意图。如图5所示，缝隙116可以为渐变宽度+恒定宽度的缝隙，即沿缝隙116的延伸方向(图5的左侧至右侧的方向)，缝隙116的宽度在某一段是渐变的，另一段是基本恒定的，且渐变宽度和恒定宽度可以交替设置，例如，哑铃型缝隙。如图6所示，缝隙116为渐变宽度缝隙，即沿缝隙116的延伸方向(图6的左侧至右侧的方向)，缝隙116的宽度是渐变的。例如蝶形缝隙。图5所示的渐变宽度和恒定宽度结合的缝隙和图7所示的渐变宽度缝隙都可以进一步优化缝隙116的阻抗匹配性能

需要说明的是，在实际应用中，本领域技术人员可以根据需要将缝隙116设置成渐变宽度缝隙和恒定宽度缝隙中的至少一种。即缝隙116的宽度可以是逐渐增加或逐渐减小的梯形缝隙，也可以是宽度恒定不变的条形缝隙，还可以是一段是宽度渐变、另一段宽度恒定不变的两段结合的类喇叭缝隙，本申请实施例对于缝隙116的具体形状可以不做限定。

本申请实施例中，通过将缝隙116设置在在第二地层115的非中心区域，可以使得缝隙116相应位于所述谐振腔的非中心区域。在实际应用中，在缝隙116偏离所述谐振腔的中心区域的情况下，可以便于激励起所述谐振腔中除所述基模以外的混合模式。而且，缝隙116偏离所述中心区域的位置和距离还可以根据所述天线组件需要辐射的天线信号的频率和性能进行设计。

例如，在缝隙116为“H”型缝隙的情况下，所述“H”型缝隙的程度一般为工作频率处的1/2介质波长，其宽度则可以根据实际需要进行调节，而且，所述“H”型缝隙偏离第二地层115的中心区域的位置和距离可以根据需要辐射的天线信号的频率和性能进行设计。

需要说明的是，第二地层115的非中心区域可以包括但不局限于：第二地层115中心区域偏上、偏下、偏左或者偏右中的一种或者两种的组合，本申请实施例对于第二地层115的非中心区域的具体内容可以不做限定。

在本申请的一些可选实施例中，馈线117与第一地层113之间设置有阻抗变换结构119。阻抗变换结构119可以用于实现天线本体111与馈线117之间的良好连接，以减少天线本体111与馈线117之间因为阻抗不匹配带来的性能损耗，以进一步优化所述天线组件的辐射性能。

可选地，阻抗变换结构119可以为设置在馈线117与第一地层113之间的槽体。由于槽体的加工方式较为简单，而且，通过调节所述槽体的长度和宽度，即可实现天线本体111与馈线117之间的阻抗调节，实现方式简单且效率较高。

可选地，所述槽体可以包括但不局限于矩形槽体、圆弧形槽体以及梯形槽体中的至少一种，本申请实施例对于所述槽体的形式不做具体限定。

需要说明的是，本申请实施例的附图中，仅示出了所述槽体的形状为矩形的情况，而在实际应用中，所述槽体的形状可以根据实际需要选择圆弧形、梯形或者其他形状中的任意一种，本申请实施例对于所述槽体的形状不做具体限定。

具体的，馈线结构可用于对所述天线进行馈电，本申请实施例的附图中，仅示出了馈线结构为微带线的情况，而在实际应用中，馈线结构可以包括微带线、共面波导以及带状线中的任意一种。本申请实施例对于馈线结构的具体形式可以不做限定。

本申请实施例所述的天线组件中，通过多个天线11的组合，可以形成天线阵列，以实现超宽频天线的测距和测角的功能。在具体的应用中，多个天线11中，至少两个天线11的天线本体111的缝隙116的位置不同，以减小天线11之间的耦合，进一步提高天线11之间的隔离度，从而，可以避免天线11间的相互影响。

具体的，所述位置可以包括：缝隙116与天线本体111的指定侧边之间的距离，和/或，缝隙116在天线本体111上的延伸方向。相应的，至少两个天线11的天线本体111的缝隙116的位置不同则具体包括：至少两个天线11的天线本体111上，缝隙116与某一指定侧边的距离以及缝隙116的延伸方向至少有一项是不同的。

参照图7，示出了本申请实施例所述的一种天线阵列的布局示意图，参照图8，示出了本申请实施例所述的另一种天线阵列的布局示意图，参照图9，示出了本申请实施例所述的再一种天线阵列的布局示意图，如图7、图8和图9所示，所述天线阵列中可以包括三个天线11，其中，左上角标记①的天线11为1号天线，左下角标记②的天线11为2号天线，右下角标记③的天线11为3号天线。

如图7所示，1号天线和2号天线相对采用对称分布，1号天线上的缝隙116与上侧边之间的距离与2号天线上的缝隙116与上侧边之间的距离不同，1号天线的缝隙116偏上侧，2号天线的缝隙116偏下侧，从而使得1号天线和2号天线的空间耦合减弱，提高两个天线11间的隔离度。而且，2号天线和3号天线之间的电连接件118还可以形成隔离墙，以提高天线11之间的隔离度。

如图8所示，2号天线和3号天线之间的电连接件118还可以形成隔离墙，以提高天线11之间的隔离度。而且，3号天线上的缝隙116与上侧边之间的距离，与1号天线和2号天线上的缝隙116与上侧边之间的距离不同，即3号天线中的缝隙116可以偏上设置，与1号天线和2号天线中的缝隙116的位置皆不同，这样，就可以进一步减小不同位置上的天线11的空间方向图耦合，避免天线11间的相互影响。

如9所示，1号天线上的缝隙116与上侧边之间的距离与2号天线上的缝隙116与上侧边之间的距离不同，且1号天线与3号天线的缝隙延伸方向不同。1号天线和2号天线的缝隙116的延伸方向为水平方向，且1号天线的缝隙116偏上侧分布，2号天线的缝隙116偏下侧分布，3号天线的缝隙116的延伸方向为竖直方向，从而进一步减少3号天线跟1号天线和2号天线之间的相互影响。

参照图10，示出了本申请实施例所述的天线组件的反射系数图，如图10所示，所述天线组件能够覆盖6.5G Hz和8G Hz，满足超宽频天线的带宽需求。而且，由于所述天线组件可以等效于带有背腔结构的缝隙，能够获得稳定的方向图，能够满足超宽频天线的要求。

综上，本申请实施例所述的天线组件至少可以包括以下优点：

本申请实施例中，由于所述第二地层上设置有缝隙，而且，所述第二地层、第一地层、以及第二地层和第一地层之间的电连接件可以形成谐振腔，因此，所述天线可以等效于带有背腔结构的缝隙，能够获得稳定的方向图。而且，所述谐振腔不仅可以用于产生预设频段内的谐振基模，并通过所述缝隙实现能量辐射；并且，由于所述缝隙设置在所述第二地层的非中心区域，还可以便于激励起所述谐振腔内除所述基模之外的混合模式，使得所述天线组件在具有稳定方向图的同时，还能够实现双频的辐射，满足超宽频天线的需求。本申请实施例中，由于所述谐振腔内的谐振模式的频率对于厚度方向不敏感，即使在很薄的厚度下，依然能够实现固定频率的有效辐射，因此，所述天线组件可以采用较薄的厚度满足超宽频线的辐射需求，有利于应用了所述天线组件的电子设备的轻薄化设计。

本申请还提供了一种图1所示的电子设备，所述电子设备可以包括但不局限于手机、平板电脑以及可穿戴设备中的任意一种。所述电子设备包括：设备本体以及上述任一实施例所述的天线组件；其中，所述天线组件设置于所述设备本体内。

需要说明的是，本申请实施例中，所述天线组件的具体结构与前述任一实施例所述的天线组件的结构相同，其有益效果也类似，在此不做赘述。

可选地，所述设备本体包括：框体、主板以及后盖；其中，所述主板连接于所述框体，所述后盖覆盖在所述框体上，所述天线组件位于所述框体与所述后盖之间；所述天线组件与所述后盖相对设置，且与所述主板电连接。

本申请实施例所述的电子设备的天线组件中，由于所述第二地层上设置有缝隙，而且，所述第二地层、第一地层以及第二地层和第一地层之间的电连接件可以形成谐振腔，因此，所述天线可以等效于带有背腔结构的缝隙，能够获得稳定的方向图。而且，所述谐振腔不仅可以用于产生预设频段内的谐振基模，并通过所述缝隙实现能量辐射；并且，由于所述缝隙设置在所述第二地层的非中心区域，还可以便于激励起所述谐振腔内除所述基模之外的混合模式，使得所述天线组件在具有稳定方向图的同时，还能够实现双频的辐射，满足超宽频天线的需求。本申请实施例中，由于所述谐振腔内的谐振模式的频率对于厚度方向不敏感，即使在很薄的厚度下，依然能够实现固定频率的有效辐射，因此，所述天线组件可以采用较薄的厚度满足超宽频线的辐射需求，有利于应用了所述天线组件的电子设备的轻薄化设计。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。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例或示例。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例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种天线组件，其特征在于，所述天线组件包括：电路板以及设置在所述电路板上的多个天线，所述天线包括天线本体以及与所述天线本体连接的馈线结构；

所述天线本体包括依次设置的第一地层、介质层以及第二地层；

所述第二地层上设置有缝隙，所述缝隙设置于所述第二地层的非中心区域；

所述馈线结构包括馈线，所述馈线与所述第一地层同层设置；

所述第一地层和所述第二地层之间设置有多个电连接件，所述第一地层、所述第二地层以及所述多个电连接件形成谐振腔。

2.根据权利要求1所述的天线组件，其特征在于，所述多个电连接件按照预设间隔环绕设置于所述第一地层和所述第二地层的边缘，且在所述馈线处形成缺口，所述缺口位于所述谐振腔。

3.根据权利要求1所述的天线组件，其特征在于，所述馈线与所述第一地层之间设置有阻抗变换结构。

4.根据权利要求3所述的天线组件，其特征在于，所述阻抗变换结构为设置在所述馈线与所述第一地层之间的槽体。

5.根据权利要求4所述的天线组件，其特征在于，所述槽体包括：矩形槽体、圆弧形槽体以及梯形槽体中的至少一种。

6.根据权利要求1至5任一项所述的天线组件，其特征在于，所述缝隙包括：渐变宽度缝隙和恒定宽度缝隙中至少一种。

7.根据权利要求1所述的天线组件，其特征在于，所述多个天线中，至少两个所述天线的天线本体的缝隙的位置不同；其中，

所述位置包括：所述缝隙与所述天线本体的指定侧边之间的距离，和/或，所述缝隙在所述天线本体上的延伸方向。

8.根据权利要求1所述的天线组件，其特征在于，所述馈线结构包括：微带线、共面波导以及带状线中的至少一种。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：权利要求1至8任一项所述的天线组件以及设备本体；其中，

所述天线组件设置于所述设备本体内。

10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述设备本体包括：框体、主板以及后盖；其中，

所述主板连接于所述框体，所述后盖覆盖在所述框体上，所述天线组件位于所述框体与所述后盖之间；

所述天线组件与所述后盖相对设置，且与所述主板电连接。

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