CN114243298A

CN114243298A - 天线及电子设备

Info

Publication number: CN114243298A
Application number: CN202111444505.3A
Authority: CN
Inventors: 徐成峰
Original assignee: Goertek Optical Technology Co Ltd
Current assignee: Goertek Techology Co Ltd
Priority date: 2021-11-30
Filing date: 2021-11-30
Publication date: 2022-03-25

Abstract

本公开实施例公开了一种天线及电子设备，所述天线包括基板和辐射单元，所述基板包括馈电点和接地点，所述辐射单元包括第一支撑部、第二支撑部以及辐射部，所述辐射部包括相对设置的第一端和第二端，所述第一支撑部与所述第一端连接，所述第二支撑部与所述第二端连接，所述辐射部的一侧构造有两个缺口，所述第一支撑部和所述第二支撑部中的一个与所述馈电点连接，另一个与所述接地点连接，以使所述辐射部悬置在所述基板上方。

Description

天线及电子设备

技术领域

本申请涉及通信技术领域，更具体地，本申请涉及一种天线及电子设备。

背景技术

超宽带(UWB，UltraWideBand)技术是一种新型的无线通信技术。它通过对具有很陡上升和下降时间的冲激脉冲进行直接调制，使信号具有GHz量级的带宽，其传输速度更快，能够大幅降低能耗。

目前超宽带天线除了应用于手机、电脑中，还应用于智能手表、蓝牙耳机及更小的电子设备中。

但是，局限于天线的尺寸，目前应用于小型化及超小型化设备中的天线频段单一较为单一。

发明内容

本公开的一个目的是提供一种天线及电子设备的新技术方案。

在本公开的一个实施例中，提供了一种天线，所述天线包括基板和辐射单元，所述基板包括馈电点和接地点，所述辐射单元包括第一支撑部、第二支撑部以及辐射部，所述辐射部包括相对设置的第一端和第二端，所述第一支撑部与所述第一端连接，所述第二支撑部与所述第二端连接，所述辐射部的一侧构造有两个缺口，所述第一支撑部和所述第二支撑部中的一个与所述馈电点连接，另一个与所述接地点连接，以使所述辐射部悬置在所述基板上方。

可选地，由所述辐射部的所述第一端和所述第二端延伸形成至少两个连接部，其中一个所述连接部与所述第一支撑部连接，另一个所述连接部与所述第二支撑部连接。

可选地，所述辐射部平行于所述基板，所述第一支撑部和所述第二支撑部垂直于所述基板，两个所述缺口平行于所述第一支撑部和所述第二支撑部。

可选地，所述第一支撑部和所述第二支撑部相对于所述辐射部的中线对称设置，两个所述缺口相对于所述辐射部的中线对称设置。

可选地，所述缺口具有相对设置的口部和底部，所述第一支撑部和所述第二支撑部靠近所述口部的一侧设置。

可选地，所述缺口将所述辐射部分隔为第一辐射臂、第二辐射臂和第三辐射臂，所述第二辐射臂位于所述第一辐射臂和所述第三辐射臂之间；其中，所述第二辐射臂的面积大于所述第一辐射臂的面积，所述第二辐射臂的面积大于所述第三辐射臂的面积。

可选地，连接部与所述辐射部之间形成角度α，70°≤α≤150°。

可选地，所述天线的工作频段包括2.3GHz-2.7GHz、5.0GHz-9.0GHz。

可选地，还包括注塑件，所述辐射单元嵌设在所述注塑件内。

在本公开的另一个实施例中，提供了一种电子设备，所述电子设备包括设备本体和所述天线，所述天线被设置在所述设备本体内。

通过在辐射部的一侧构造有两个缺口，辐射部包括相对设置的第一端和第二端，辐射部的第一端通过第一支撑部与馈电点连接，辐射部的第二端通过第二支撑部与接地点连接。通过这样的方式，拓宽了本公开中天线的工作频段范围以使其能够覆盖多个工作频段。

通过以下参照附图对本说明书的示例性实施例的详细描述，本说明书的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本说明书的实施例，并且连同其说明一起用于解释本说明书的原理。

图1为本公开实施例的天线的结构示意图；

图2为图1的俯视图之一；

图3为图1的俯视图之二；

图4为图1的侧视图；

图5为本公开实施例测试效果示意图。

附图标记说明：

1、基板；10、天线；11、馈电点；12、接地点；

21、第一支撑部；22、第二支撑部；24、连接部；

231、缺口；232、第一辐射臂；233、第三辐射臂；234、第二辐射臂；235、第一长边；236、第一短边；237、第二短边；238、第三短边；239、第四短边；240、第五短边；241、口部；242、底部。

具体实施方式

下面将详细描述本公开的实施例，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，仅用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

本公开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。在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本公开的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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”、“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公开和简化描述，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公开的限制。

在本公开的描述中，需要说明的是，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公开中的具体含义。

根据本公开的一个实施例，提供了一种天线10。如图1-图4所示，天线10包括基板1和辐射单元。基板1包括馈电点11和接地点12。辐射单元包括第一支撑部21、第二支撑部22以及辐射部。辐射部包括相对设置的第一端和第二端。第一支撑部21与第一端连接，第二支撑部22与第二端连接。辐射部的一侧构造有两个缺口231。第一支撑部21和第二支撑部22中的一个与馈电点11连接，另一个与接地点12连接，以使辐射部悬置在基板1上方。

例如，如图1所示，辐射单元分别与基板1的馈电点11和接地点12连接用以发布和接收信号。基板1为导电区域，可以为PCB主板。

具体地，第一支撑部21与第一端连接，第二支撑部22与第二端连接。第一支撑部21和第二支撑部22用以支撑辐射部。同时，第一支撑部21与第二支撑部22用以为辐射部馈电。

例如，如图1-图4所示，在传统的矩形的辐射部的一个长边形成两个缺口231，缺口231沿辐射部的宽度方向延伸。缺口231呈矩形，缺口231的长度小于辐射部的宽以形成本公开中的E型的辐射部。

具体地，E型的辐射部包括第一长边235及与第一长边235平行的第二短边237、第三短边238和第四短边239。两个缺口231的口部241与第二短边237、第三短边238和第四短边239位于同侧。

其中，E型的辐射部还包括与第一长边235垂直的第一短边236和第五短边240，第一短边236和第五短边240平行设置，第一短边236垂直于第一长边235及第二短边237，第五短边240垂直于第一长边235及第四短边239

其中，辐射部的第一端为第五短边240，辐射部的第二端为第一短边236。

具体地，E型的辐射部包括第一辐射臂、第二辐射臂和第三辐射臂。第一辐射臂包括第五短边240和第四短边239，第二辐射臂包括第三短边238，第三辐射臂包括第一短边236和第二短边237。

第一支撑部21的与第一端接触的部分的长度小于第一端的长度。第二支撑部22与第二端接触的部分的长度小于第二端的长度。

通过这样的方式，拓宽了天线10的工作频段范围以使其能够覆盖多个工作频段。

可选地，缺口231包括相对设置的口部241和底部242，第一支撑部21和第二支撑部21靠近口部241的一侧设置。

例如，在辐射部的同侧形成两个缺口231，两个缺口231的口部241位于辐射部的同侧。

例如，如图1-图4所示，辐射部呈E型，第一支撑部21与第五短边240连接，第二支撑部22与第一短边236连接。两个缺口231平行设置，并沿辐射部的宽度方向延伸。缺口231的底部242与口部241相对设置。第一支撑部21与第五短边240连接并靠近第四短边239所在的一侧，第二支撑部22与第一短边236连接并靠近第二短边237所在的一侧。

通过这样的方式，能够进一步缩小天线10的尺寸。

例如，如图1及图2所示，通过在辐射部的一侧构造有两个缺口231，第一支撑部21和第二支撑部22靠近缺口231的口部241设置，第一支撑部21与馈电点11连接，第二支撑部22与接地点12连接。辐射部悬置在基板1的上方。通过E型的辐射部分别与L型的第一支撑部21和第二支撑部22连接，以拓宽了天线10的工作频段以使其能够在超宽带(UltraWideBand，UWB)、蓝牙(Bluetooth，BT)及Wifi的多频段下工作。

例如，辐射部及第一支撑部21和第二支撑部22可以是一体成型。

具体地，首先将片状的导电金属冲压形成设定的形状，再弯折具有设定形状的导电金属以形成设定的天线10结构。

也可以是，先分别形成第一支撑部21，第二支撑部22及E型的辐射部，而后再将第一支撑部21与辐射部的第一端连接，第二支撑部22与辐射部的第二端连接，连接方式为直接连接或间接连接，以能够实现第一支撑部21、第二支撑部22及辐射部的电连接为准。

例如，第一支撑部21、第二支撑部22及辐射部为导电金属，例如为银、铜或铝。

可以是，辐射部、第一支撑部21和第二支撑部22均为同一种导电金属；也可以为不同种导电金属；还可以是，辐射部和/或第一支撑部21和/或第二支撑部22的至少局部形成金属膜层，金属膜层通过电镀或沉积的方式形成于辐射部、第一支撑部21或第二支撑部22的表面。

可以理解的是，对于天线10的材料及金属膜层的材料在此不做具体的限定，以能实现设定的天线10的参数为准。设定的天线10的参数例如为：设定的谐振频率、增益、带宽、衰减系数或工作频率中的一个或几个参数。

在本公开的一个例子中，如图1-图3所示，辐射部平行于基板1，第一支撑部21和第二支撑部22垂直于基板1，两个缺口231平行于第一支撑部21和第二支撑部22。

具体地，第一支撑部21与辐射部的第一端连接并垂直于辐射部，第二支撑部22与第一支撑部21镜像对称设置。这样，增加了天线10的辐射效率，同时，增加了电流路径，有利于天线10的小型化。

在本公开的一个例子中，如图1所示，第一支撑部21和第二支撑部22相对于辐射部的中线对称设置，两个缺口231相对于辐射部的中线对称设置。

如图2所示，辐射部的中线为A-A’，中线A-A’平行于辐射部的短边并与辐射部的长边垂直。

例如，两个缺口231对称设置且每个缺口231与辐射部中线A-A’之间的距离相等。

这样，保证了天线10的对称结构，在增加天线10工作频段多样化的同时，保证了天线10吸收电磁波的稳定性，提高了天线10的降噪功能。

在一个例子中，如图1或图4所示，辐射部的第一短边236与第五短边240的长度相同，第一短边236或第五短边240与第一长边235的长度之比为1:4-2:3。在这个范围内，增强了天线10的辐射效果。

例如，辐射部的短边的长度为10mm，长边的长度为22mm。辐射部的第一长边235的长度与第一短边236或第五短边240的长度的比为5：11。

这样，能够实现天线10小型化的同时增加电流的路径长度。

在本公开的一个例子中，缺口231将辐射部分隔为第一辐射臂232、第二辐射臂234和第三辐射臂233。第二辐射臂234位于第一辐射臂232和第三辐射臂233之间。第二辐射臂234的面积大于第一辐射臂232的面积。第二辐射臂234的面积大于第三辐射臂233的面积。

这样，进一步增加了电流路径的长度。

例如，两个缺口231的面积与辐射部的面积之比≤0.2。

可选地，两个缺口231的面积与辐射部的面积之比为0.18。

例如，辐射部的面积为220mm²。缺口231呈矩形，缺口231的长度为8mm，宽度为2.5mm，缺口231的面积为20mm²。辐射部的缺口231为两个，两个缺口231的面积为40mm²。

这样，能够有效增加电流路径的长度，进一步有利于天线10的小型化。

例如，辐射部第一短边236或第五短边240的长度为12mm，辐射部第一长边235的长度为18mm。缺口231的长为6mm，宽为2mm。两个缺口231沿辐射部的中线A-A’对称设置。其中，一个缺口231靠近第一端，另一个缺口231靠近第二端。

例如，缺口231呈矩形、梯形等，以能为工作电流提供设定的电流路径为准。

在本公开的一个例子中，如图1-图4所示，由辐射部的第一端和第二端延伸形成至少两个连接部24。其中一个连接部24与第一支撑部21连接，另一个连接部24与第二支撑部22连接。

例如，由辐射部的第一端延伸形成连接部24，第一支撑部21与连接部24形成连接，第二支撑部22与第二端形成连接。

可选地，由辐射部的第一端延伸形成连接部24，第一支撑部21与连接部24形成连接。在辐射部的第二端延伸形成连接部24，第二支撑部22与连接部24形成连接。

通过这样的方式，能够进一步减小天线10的尺寸，增加电流路径的长度。

例如，连接部24与辐射部之间形成的角度α，70°≤α≤150°。在这个范围内，能够有效增加电流路径的长度的同时，天线10能够实现在低频段的工作，特别是能够实现在2.4GHz的低频段工作。

可选地，连接部24与辐射部之间的夹角α＝90°。这样，能够实现天线10的最小化。

在一个例子中，如图3所示，连接部24的高度与第一支撑部21的高度之比为1:5-2:5。第一支撑部21的宽度与连接部24的宽度之比为1:5-2:5。

例如，连接部24与第一支撑部21的高度为连接部24的顶端距基板1的垂直距离及第二支撑部22的顶端距基板1的垂直距离。连接部24的高度为2mm，第一支撑部21的高度为10mm。连接部24的高度与第一支撑部21的高度之比为1:5。在这个范围内，天线10能够实现最优的辐射效果。

例如，连接部24的宽度为10mm，第一支撑部21的宽度为3mm。连接部24的宽度与第一支撑部21的宽度之比为3:10。在这个范围内，低频响应效果最优，天线10的尺寸进一步减小。

可选地，第一支撑部21与连接部24连接后呈L型。第一支撑部21与连接部24及第二支撑部22与连接部24呈对称结构。即，第一支撑部21和第二支撑部22的尺寸相同，结构相同。并且连接部24与辐射部垂直设置，第一支撑部21与连接部24位于同一平面。辐射部的表面形成两个缺口231，缺口231呈矩形，两个缺口231沿辐射部的中心线对称设置。

这样，天线10的尺寸最小且天线10能够实现最优的辐射效果。

在本公开的一个例子中，天线10的工作频段包括2.3GHz-2.7GHz、5.0GHz-9.0GHz。

例如，当天线10的工作频段为第一工作模式时，天线10的工作频段为2.3GHz-2.7GHz。

在第一工作模式下，工作电流自馈电点11流经第一支撑部21及连接部24，自连接部24流向第二辐射臂234及第三辐射臂233。工作电流所形成的信号自第三辐射臂233的端部向外辐射。

在第一工作模式下，通过第三辐射臂233的端部向外辐射信号及接收信号。这样，工作电流在天线10上形成了2.4GHz的半波长谐振辐射。

例如，当天线10的工作频段为第二工作模式时，天线10的工作频段为5.0GHz-7.0GHz。

在第二工作模式的工作模式下，工作电流自馈电点11流经第一支撑部21并流经连接部24，自连接部24流进第二辐射臂234内，在第二辐射臂234内形成菱形路径，而后自第二辐射臂234靠近第三辐射臂233的一侧的端部向外辐射信号及接收信号。

这样，由于在辐射部靠近接地点12的一侧设置有缺口231，在第二工作模式的工作模式下，工作电流在第二辐射臂234内形成类菱形结构而形成宽带谐振。

例如，当天线10的工作频段为第三工作模式时，天线10的工作频段为7.0GHz-9.0GHz。

在第三工作模式的工作模式下，工作电流自馈电点11流经第一辐射臂232及连接部24并进入第二辐射臂234内并自第二辐射臂234靠近第一辐射臂232的一侧的端部向外辐射信号及接收信号。

这样，由于在辐射部靠近馈电点11一侧设置有缺口231，在第三工作模式的工作模式下，工作电流在第二辐射臂234，围绕靠近馈电点11一侧的缺口231形成类U型流向，从而实现了高频段的工作。

可以理解的是，第二工作模式的工作频段以5.0GHz-7.0GHz为主，第三工作模式的工作频段以7.0GHz-9.0GHz为主。7.0GHz并不是第二工作模式到第三工作模式的突变点。

<实施例一>

在本实施例中，辐射单元为铜。

其中，辐射部呈E型，辐射部的第一短边236或第五短边240的为10mm，辐射部的第一长边235的长度的22mm。在辐射部中线A-A’的两侧，分别形成两个缺口231，两个缺口231对称设置。缺口231呈矩形，缺口231的长为8mm，宽为2.5mm。

第一支撑部21呈长方形，第一支撑部21垂直于基板的表面，并与辐射部的短边连接。第一支撑部21的高度为10mm，宽度为3mm。第二支撑部22与第一支撑部21的形状及结构相同。第一支撑部21与第二支撑部22靠近缺口231的口部241设置。

自辐射部的第一端和第二端延伸形成两个连接部24，连接部24的宽度与第一端和第二端的尺寸相同，为10mm。连接部24与辐射部垂直设置，连接部的高度为3mm。连接部24与第一支撑部21连接以支撑辐射部，连接部24与第二支撑部22连接，以支撑辐射部。

使用CSTSTUDIOSUITE对上述天线10进行电磁仿真运算。CSTSTUDIOSUITE为电磁场数值计算软件，

如图5所示，纵坐标为天线10的S参数，单位为dB。横坐标为频率，频率的单位为GHz。当S参数≤-8dB的范围为天线10能够接收和辐射信号的范围。

从图4可以明显的看出：天线10的工作频率为2.3GHz-2.7GHz，5GHz-9GHz。

在本公开的一个例子中，还包括注塑件，辐射单元嵌设在注塑件内。

具体地，注塑件包括设定的结构，由注塑机加工。辐射单元位于注塑件内设定的位置。

这样，能够有效地增加天线10的结构强度。

在本公开的一个例子中，提供了一种电子设备，电子设备包括设备本体和天线10，天线10被设置在设备本体内。

电子设备包括手机、电脑、可穿戴电子设备等。电子设备包括本申请中的天线10，天线10与电子设备连接并接入网络以为电子设备辐射和接收信号。

“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公开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公开的实施例。本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本公开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。本公开的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种天线，其特征在于，包括基板和辐射单元，所述基板包括馈电点和接地点，所述辐射单元包括第一支撑部、第二支撑部以及辐射部，所述辐射部包括相对设置的第一端和第二端，所述第一支撑部与所述第一端连接，所述第二支撑部与所述第二端连接，所述辐射部的一侧构造有两个缺口，所述第一支撑部和所述第二支撑部中的一个与所述馈电点连接，另一个与所述接地点连接，以使所述辐射部悬置在所述基板上方。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，由所述辐射部的所述第一端和所述第二端延伸形成至少两个连接部，其中一个所述连接部与所述第一支撑部连接，另一个所述连接部与所述第二支撑部连接。

3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述辐射部平行于所述基板，所述第一支撑部和所述第二支撑部垂直于所述基板，两个所述缺口平行于所述第一支撑部和所述第二支撑部。

4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一支撑部和所述第二支撑部相对于所述辐射部的中线对称设置，两个所述缺口相对于所述辐射部的中线对称设置。

5.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述缺口具有相对设置的口部和底部，所述第一支撑部和所述第二支撑部靠近所述口部的一侧设置。

6.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述缺口将所述辐射部分隔为第一辐射臂、第二辐射臂和第三辐射臂，所述第二辐射臂位于所述第一辐射臂和所述第三辐射臂之间；

其中，所述第二辐射臂的面积大于所述第一辐射臂的面积，所述第二辐射臂的面积大于所述第三辐射臂的面积。

7.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，连接部与所述辐射部之间形成角度α，70°≤α≤150°。

8.根据权利要求1-7中的任意一项所述的天线，其特征在于，所述天线的工作频段包括2.3GHz-2.7GHz、5.0GHz-9.0GHz。

9.根据权利要求1-7中的任意一项所述的天线，其特征在于，还包括注塑件，所述辐射单元嵌设在所述注塑件内。

10.一种电子设备，其特征在于，包括设备本体和权利要求1-9任一项所述的天线，所述天线被设置在所述设备本体内。