CN114389022B - 天线装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种天线装置。天线装置包括：包括多个第一天线构件的第一导体图案，第一导体图案形成在第一基板上；包括多个第二天线构件的第二导体图案，第二导体图案形成在第二基板上；以及多条导体线路，其连接第一导体图案的第一天线构件中的每个和第二导体图案的第二天线构件中的每个，其中第一导体图案和第二导体图案可彼此间隔开。

Description

天线装置
技术领域
一个或多个示例实施例涉及一种天线装置。
背景技术
天线是由导体制成的构件，其将无线电波辐射到其它地方或从其它地方接收无线电波以实现无线通信中的通信目的，并且可用于诸如无线电报、无线电话、收音机和电视的多种产品中。
近期市场需要非常宽且不同的通信频率范围。为公知类型的天线的螺旋天线的磁共振频率取决于导体图案长度、导体图案直径和螺钉间距。尽管天线的长度与频率之间的关系是已知的，但是天线具有物理上固定的长度和形状，并且因此难以支持宽的频带(多个频率)。因此，针对频率频带分别需要不同的天线来满足市场需求。因此，开发天线花费时间和成本。
发明内容
根据一方面，提供一种天线装置，该天线装置包括：包括多个第一天线构件的第一导体图案，第一导体图案形成在第一基板上；包括多个第二天线构件的第二导体图案，第二导体图案形成在第二基板上；以及多条导体线路，其连接第一导体图案的第一天线构件中的每个和第二导体图案的第二天线构件中的每个，其中第一导体图案和第二导体图案可彼此间隔开。
第一导体图案可形成为使得多个第一天线构件沿对角线方向形成在第一基板上并且以间隔平行布置。
第二导体图案可形成为使得多个第二天线构件沿与多个第一天线构件形成所沿的方向不同的方向形成在第二基板上，并且以间隔平行布置。
第二导体图案可形成为使得多个第二天线构件沿竖直方向平行布置。
多条导体线路中的每条可连接多个第一天线构件中的每个的第一端点和多个第二天线构件中的每个的第一端点，或者在第一端点已被连接的情况下连接多个第一天线构件中的每个的第二端点和与第二天线构件相邻的另一第二天线构件的第二端点。
可通过调节第二天线构件中彼此直接连接的第二天线构件的数量来控制天线装置的通信频率。
天线装置的通信频率可随着彼此直接连接的第二天线构件的数量增加而增加。
天线装置可进一步包括第三基板，第三基板包括附接区域和接地区域，其中，第二基板的多个第二天线构件中的每个的两个端点可附接到附接区域。
第三基板可进一步包括：馈送点，其连接到附接到第三基板的多个第二天线构件中的每个的端点中的一个，以向其供应功率；以及匹配构件焊盘，其连接到馈送点以调节阻抗。
示例实施例的附加的方面将在以下描述中部分地阐述，并且将从描述中部分地显而易见，或者可通过本公开的实践而了解。
附图说明
根据结合附图得到的示例实施例的以下描述，本发明的这些和/或其它方面、特征和优点将变得显而易见并且更容易认识到，在附图中：
图1是图示根据示例实施例的天线装置的透视图；
图2图示根据示例实施例的天线装置的第一基板和第二基板；
图3图示根据示例实施例的天线装置和附加元件；
图4图示根据相关技术的螺旋天线的特性；
图5图示根据示例实施例的天线装置的方位平面和仰角平面；
图6图示根据示例实施例的天线装置的特性；
图7图示根据另一示例实施例的天线装置的特性；
图8图示根据再一示例实施例的天线装置的特性；并且
图9图示根据又一示例实施例的天线装置的特性。
具体实施方式
以下详细的结构或功能描述仅作为示例提供，并且可对示例作出多种改变和修改。因此，示例实施例不被解释为限于本公开，并且应当被理解为包括在本公开的技术范围内的所有改变、等同体以及替换。
诸如第一、第二等的用语可在本文中用于描述构件。这些术语中的每个不用于限定对应的构件的本质、顺序或序列，而是仅用于将对应的构件与其它(多个)构件区分开。例如，第一构件可被称为第二构件，并且类似地，第二构件也可被称为第一构件。
应当注意到，如果描述了一个构件“连接”、“联接”或“连结”到另一构件，则第三构件可在第一构件与第二构件之间“连接”、“联接”和“连结”，然而第一构件可直接地连接、联接或连结到第二构件。
单数形式“一”、“一种”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指示。将进一步理解的是，用语“包含(comprises/comprising)”和/或“包括(includes/including)”在本文中使用时表示陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或构件的存在，但并未排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、构件和/或它们的组。
除非另外限定，否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)具有与本公开所属领域中的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义。诸如通常使用的词典中限定的用语的用语将被解释为具有与它们在相关领域的背景下的含义一致的含义，并且将不在理想化或过于正式的意义上进行解释，除非本文中明确地如此限定。
在下文中，将参考附图来详细地描述示例。当参考附图描述示例时，相同的参考数字指代相同的组成元件，并且将省略与其相关的重复描述。
图1是图示根据示例实施例的天线装置的透视图，且图2图示根据示例实施例的天线装置的第一基板和第二基板。
参考图1和图2，天线装置100可包括第一基板205和第二基板210，第一基板205包括由多个第一天线构件215形成的第一导体图案，第二基板210包括由多个第二天线构件220形成的第二导体图案。第一导体图案可形成为使得多个第一天线构件215可沿对角线方向形成并且以间隔平行布置。第二导体图案可形成为使得多个第二天线构件220可沿与多个第一天线构件215形成所沿的方向不同的方向形成，并且以间隔平行布置。第二导体图案可形成为使得多个第二天线构件220可沿竖直方向平行布置。
包括第一导体图案的第一基板205和包括第二导体图案的第二基板210可竖直设置，同时彼此间隔开。天线装置100可包括多条导体线路130，导体线路130在第一导体图案的第一天线构件215中的每个与第二导体图案的第二天线构件220中的每个之间的空间中连接第一导体图案的第一天线构件215中的每个和第二导体图案的第二天线构件220中的每个。多条导体线路130中的每条可连接多个第一天线构件215中的每个的第一端点和多个第二天线构件220中的每个的第一端点，或者在第一端点已被连接的情况下连接多个第一天线构件215中的每个的第二端点和与第二天线构件220相邻的另一第二天线构件220的第二端点。
当第一导体图案和第二导体图案通过导体线路130连接时，天线装置100可类似于螺旋天线而形成并发挥功能。
可使用印刷电路板(PCB)来制造天线装置100的结构。然而，示例实施例不限于此。可如必要地采用多种基板。与现有的螺旋天线不同，天线装置100可不需要模具，并且可使用表面安装技术(SMT)来制造，并且因此与现有的螺旋天线相比可容易地制造。
如上面提到的，天线具有物理上固定的长度和形状，并且因此难以支持宽的频带(多个频率)。然而，在天线装置100中，可通过直接连接多个第二天线构件220来实现与调节天线长度相同的效果，并且可通过调节多个第二天线构件220中彼此直接连接的第二天线构件220的数量来容易地控制通信频率。当彼此直接连接的第二天线构件220的数量增加时，天线长度减小，且天线装置100的通信频率(或频带)增加。由此，天线装置100可通过改变天线的物理长度来支持使用PCB上的单个天线的在不同频率范围中的通信。这将参考图5至图9在下面进一步描述。
通过调节在天线装置100中彼此直接连接的第二天线构件220的数量，可针对适合于使用天线的目的的目标频率支持最大性能。此外，可在不改变天线的情况下在特定频率范围内容易且选择性地控制共振频率，借此可降低用于天线的成本。
图3图示根据示例实施例的天线装置和附加元件。
参考图3，图示包括附接区域305和接地区域335的第三基板303，以及附接到第三基板303的附接区域305的天线装置300。天线装置300可对应于天线装置100。天线装置300可附接到第三基板303的附接区域305。在这种情况下，第二基板210的多个第二天线构件220中的每个的两个端点可连接到第三基板303。可使用PCB制造第三基板303。然而，示例实施例不限于此。可如必要地采用多种基板。为了改善天线性能，除了天线装置300之外，诸如铜箔的铜构件可不包括在附接区域305中。
第三基板303可包括馈送点310，馈送点310连接到附接到第三基板303的多个第二天线构件220的端点中的一个，以向其供应功率。馈送点310可连接到第二天线构件220中最外面的第二天线构件220的两个端点中的一个。第三基板303可进一步包括连接到馈送点310的匹配构件焊盘315。匹配构件焊盘315可包括用于阻抗控制的分流构件焊盘325和串联构件焊盘320。第三基板303可包括多个接地通孔330和在除附接区域305之外的部分中形成的接地区域335。
通过直接连接附接到第三基板303的第二天线构件220，可调节天线长度，并且可控制共振频率。如上面提到的，共振频率可随着彼此直接连接的第二天线构件220的数量增加而增加。
图4图示根据相关技术的螺旋天线的特性。
参考图4，示出根据相关技术的螺旋天线的响应于长度的改变而改变的通信频带。在图4中，情况A至D示出常规螺旋天线的长度，并且每条曲线示出在每种情况下电压驻波比(VSWR)与频率之间的关系。可看出，螺旋天线的长度按从情况A到情况D的顺序减小，并且通信频带随着螺旋天线的长度减小而增加。为了改变如图4中示出的现有螺旋天线的通信频带，应改变天线的物理长度。
图5图示根据示例实施例的天线装置的方位平面510和仰角平面515，并且图6至图9图示通过连接附接到第三基板的第二导体图案的多个第二天线构件来选择通信频带的示例。在天线装置100中，可在特定频率频带范围内选择特定频带。例如，天线装置100可支持698 MHz到960 MHz的通信频带，以支持用于NB-IoT产品的低频率。可通过连接由天线装置100支持的698 MHz到960 MHz的频带中的多个第二天线构件来选择通信频带。由天线装置100支持的通信频带不限于此，并且可如必要地通过调节天线装置100、接地区域、匹配构件焊盘等来支持其它通信频带。
在天线装置100中，可在不改变天线装置100的情况下容易地改变通信频率。通过使用单个天线装置100改变天线长度，可获得相对不同的通信频带。当使用天线装置100时，有可能在相同结构和相同成本的情况下应用相对宽的通信频带，以满足市场需求并增加设计自由度。
参考图5和图6，示出根据示例实施例的天线装置的共振频率频带和特性。如图5中示出的，天线装置600附接到第三基板，并通过馈送点625被馈送。天线装置600可对应于天线装置100。天线装置600的第二天线构件彼此不直接连接。图6示出通信频率频带的VSWR605、方位平面510的天线装置辐射图案610、仰角平面515的天线装置辐射图案615以及通信频率频带的辐射效率620。可看出，如果天线装置600的第二天线构件彼此不直接连接，则在由天线装置600支持的698 MHz到960 MHz的频带内在722 MHz附近形成通信频带。
参考图5和图7，示出根据另一示例实施例的天线装置的共振频率频带和特性。如图5中示出的，天线装置700附接到第三基板，并通过馈送点725被馈送。天线装置700可对应于天线装置100。在区域730中，天线装置700的第二天线构件中的三个彼此直接连接。第二天线构件可在第二天线构件所连接到的第三基板上彼此连接。图7示出通信频率频带的VSWR 705、方位平面510的天线装置辐射图案710、仰角平面515的天线装置辐射图案715以及通信频率频带的辐射效率720。可看出，如果天线装置700的第二天线构件中的三个彼此直接连接，则在由天线装置700支持的698 MHz到960 MHz的频带内在740 MHz附近形成通信频带。
参考图5和图8，示出根据再一示例实施例的天线装置的共振频率频带和特性。如图5中示出的，天线装置800附接到第三基板，并通过馈送点825被馈送。天线装置800可对应于天线装置100。在区域830中，天线装置800的第二天线构件中的五个彼此直接连接。第二天线构件可在第二天线构件所连接到的第三基板上彼此连接。图8示出通信频率频带的VSWR 805、方位平面510的天线装置辐射图案810、仰角平面515的天线装置辐射图案815以及通信频率频带的辐射效率820。可看出，如果天线装置800的第二天线构件中的五个彼此直接连接，则在由天线装置800支持的698 MHz到960 MHz的频带内在840 MHz附近形成通信频带。
参考图5和图9，示出根据又一示例实施例的天线装置的共振频率频带和特性。如图5中示出的，天线装置900附接到第三基板，并通过馈送点925被馈送。天线装置900可对应于天线装置100。在区域930中，天线装置900的第二天线构件中的六个彼此直接连接。第二天线构件可在第二天线构件所连接到的第三基板上彼此连接。图9示出通信频率频带的VSWR 905、方位平面510的天线装置辐射图案910、仰角平面515的天线装置辐射图案915以及通信频率频带的辐射效率920。可看出，如果天线装置900的第二天线构件中的六个彼此直接连接，则在由天线装置900支持的698 MHz到960 MHz的频带内在892 MHz附近形成通信频带。
图6至图9中示出的结果是根据示例实施例获得的。对于本领域技术人员而言显然的是，天线辐射特性可通过基于所获得的结果调节彼此直接连接的第二天线构件的数量、接地区域的长度和匹配构件焊盘的构造来控制。彼此直接连接的第二天线构件的数量可为3、5、6，或者可如必要地进行不同的调节。此外，不仅可通过调节彼此直接连接的第二天线构件的数量、还可通过控制第三基板的接地区域的长度和匹配构件焊盘的构造来改变通信频带的特性。例如，可通过增加接地区域的长度来增加辐射效率。
上面已描述许多示例实施例。然而，应当理解的是，可对这些实施例作出多种修改。例如，如果描述的技术以不同的顺序执行和/或如果描述的系统、架构、装置或回路中的构件以不同的方式组合和/或由其它构件或它们的等同体代替或补充，则可实现合适的结果。
因此，其它实施方式在以下权利要求书的范围内。

Claims (7)

1.一种天线装置，包括：
包括多个第一天线构件的第一导体图案，所述第一导体图案形成在第一基板上；
包括多个第二天线构件的第二导体图案，所述第二导体图案形成在第二基板上；
多条导体线路，其连接所述第一导体图案的所述第一天线构件中的每个和所述第二导体图案的所述第二天线构件中的每个，其中所述第一导体图案和所述第二导体图案彼此间隔开；以及
包括附接区域和接地区域的第三基板，其中，所述第二基板的所述多个第二天线构件中的每个的两个端点附接到所述附接区域，
其中，多个所述第二天线构件在所述第三基板上彼此直接连接，并且其中通过调节在所述第三基板上彼此直接连接的第二天线构件的数量来控制所述天线装置的通信频率。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其中，所述第一导体图案形成为使得所述多个第一天线构件沿对角线方向形成在所述第一基板上并且以间隔平行布置。
3.根据权利要求2所述的天线装置，其中，所述第二导体图案形成为使得所述多个第二天线构件沿与所述多个第一天线构件形成所沿的所述方向不同的方向形成在所述第二基板上，并且以间隔平行布置。
4.根据权利要求3所述的天线装置，其中，所述第二导体图案形成为使得所述多个第二天线构件沿竖直方向平行布置。
5.根据权利要求4所述的天线装置，其中，所述多条导体线路中的每条连接所述多个第一天线构件中的每个的第一端点和所述多个第二天线构件中的每个的第一端点，或者在所述第一端点已被连接的情况下连接所述多个第一天线构件中的每个的第二端点和与所述第二天线构件相邻的另一第二天线构件的第二端点。
6.根据权利要求1所述的天线装置，其中，所述天线装置的所述通信频率随着彼此直接连接的第二天线构件的所述数量增加而增加。
7.根据权利要求1所述的天线装置，其中，所述第三基板进一步包括：
馈送点，其连接到附接到所述第三基板的所述多个第二天线构件中的每个的所述端点中的一个，以向其供应功率；以及
匹配构件焊盘，其连接到所述馈送点以调节阻抗。
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