CN114696074A - 天线及电子设备 - Google Patents
天线及电子设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114696074A CN114696074A CN202110487605.8A CN202110487605A CN114696074A CN 114696074 A CN114696074 A CN 114696074A CN 202110487605 A CN202110487605 A CN 202110487605A CN 114696074 A CN114696074 A CN 114696074A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- antenna
- chamber
- feeding
- dielectric fluid
- cavity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 405
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims abstract description 47
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 25
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 86
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 47
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 47
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 47
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 24
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 21
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 32
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 22
- 230000036544 posture Effects 0.000 description 251
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 35
- 239000000463 material Substances 0.000 description 18
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 18
- 230000008859 change Effects 0.000 description 10
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 4
- ORQBXQOJMQIAOY-UHFFFAOYSA-N nobelium Chemical compound [No] ORQBXQOJMQIAOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- ONIBWKKTOPOVIA-BYPYZUCNSA-N L-Proline Chemical compound OC(=O)[C@@H]1CCCN1 ONIBWKKTOPOVIA-BYPYZUCNSA-N 0.000 description 1
- 229930182821 L-proline Natural products 0.000 description 1
- 241000283973 Oryctolagus cuniculus Species 0.000 description 1
- 206010034719 Personality change Diseases 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- OEYIOHPDSNJKLS-UHFFFAOYSA-N choline Chemical compound C[N+](C)(C)CCO OEYIOHPDSNJKLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960001231 choline Drugs 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229960002429 proline Drugs 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
- H01Q1/364—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith using a particular conducting material, e.g. superconductor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/12—Supports; Mounting means
- H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
- H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/29—Combinations of different interacting antenna units for giving a desired directional characteristic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/0485—Dielectric resonator antennas
Landscapes
- Waveguide Aerials (AREA)
- Details Of Aerials (AREA)
- Support Of Aerials (AREA)
Abstract
本申请提供一种天线及包括该天线的电子设备,该天线及包括该天线的电子设备利用液体基于重力的流动性,使得天线在不同姿态下转换时,能够谐振产生天线信号的电介质流体能够在自身重力的作用下流动,从而保障天线在不同摆放姿态下,天线的方向图的指向方向基本不变,从而保证天线在不同的工作姿态下均具有较好的通信性能。
Description
本申请要求于2020年12月31日提交中国专利局,申请号为202011645205.7、申请名称为“天线及通信设备”的中国专利申请的优先权,其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及天线技术领域,尤其涉及一种天线及电子设备。
背景技术
天线往往需要有特定覆盖范围需求,例如天线的辐射方向需要指向通信目标,以使天线表现出良好的性能。但是由于天线随电子设备的摆放姿态会产生变化,难以保障天线的方向图能够时刻指向所需要的角度,从而导致天线的性能受到损失。例如,对于插头式路由器中的天线,其方向图一般要实现水平面的覆盖,从而使得路由器能够更好的保持与其他设备之间的通信。但是,插头式路由器可以以竖直姿态插在墙面插座,也可以以水平姿态插在插线板上,因此,在路由器的不同姿态下,路由器中的天线的信号覆盖方向也会相应的变化。现有技术中,一般通过在不同的摆放姿态下人为的改变天线的延伸方向,从而保证天线在不同的摆放姿态下的方向图不变。例如,现有的一些插头式路由器一般包括有设置于设备外壳外的鞭状天线,当插头式路由器以不同的姿态插在插座上时,通过人为的调整设备外壳外的鞭状天线,从而始终保持鞭状天线的延伸方向处于竖直姿态,以保证天线的方向图能够满足水平面的覆盖,避免天线的水平方向图存在明显的零点。但是,人为的调整天线的延伸方向较为不便,且容易因为误碰而影响天线的性能。
发明内容
本申请提供一种天线及包括该天线的电子设备,该天线能够在不同的摆放姿态下自动进行调整,保证天线的方向图基本不变。
第一方面,本申请提供一种天线,该天线包括第一容器、第二容器、第一馈电件及第二馈电件,所述第一容器包括有第一腔室,所述第二容器包括有第二腔室;所述第一腔室和/或所述第二腔室内填充有电介质流体。所述第一馈电件及所述第二馈电件用于激励所述一腔室和/或所述第二腔室内填充的所述电介质流体谐振产生射频信号。所述天线具有第一姿态下及第二姿态下,所述天线从所述第一姿态切换到所述第二姿态,或从所述第二姿态切换到所述第一姿态时,所述电介质流体在自身重力作用下流动。其中,所述天线处于所述第一姿态时,所述第一馈电件用于为所述第一腔室内的电介质流体馈电,以激励所述第一腔室内的电介质流体谐振产生射频信号;所述天线处于所述第二姿态时,所述第二馈电件用于为所述第二腔室内的电介质流体馈电,以激励所述第二腔室内的电介质流体谐振产生射频信号。
本申请中,电介质流体是作为天线的谐振单元(即振子,是天线的辐射单元或接收单元)的一部分,天线在进行姿态变换时,电介质流体能够在自身的重力作用下流动,从而实现随天线的姿态变换改变电介质流体的形状、电介质流体与第一馈电件及第二馈电件之间的相对位置、第一馈电件及第二馈电件的结构等特性。由于电介质流体的形状、电介质流体与第一馈电件及第二馈电件之间的相对位置、第一馈电件及第二馈电件的结构等特性会改变天线的波束方向,因而,本申请中,根据天线的不同姿态的变化,电介质流体能够在自身的重力作用下流动时,从而能够保证天线在不同姿态下的方向图的指向角度基本不变,保证天线在不同的姿态下均具有较好的性能。
本申请一些实施方式中,所述天线处于所述第一姿态时,所述电介质流体谐振产生的射频信号的方向图为第一方向图;所述天线处于第二姿态时,所述电介质流体谐振产生的射频信号的方向图为第二方向图;所述第一方向图与所述第二方向图的指向角度相同。
本申请中的电介质流体在自身重力作用下流动即能够实现天线在不同姿态下的方向图指向方向基本不变,相较于一般的采用复杂的天线阵列和电子相移电路以实现天线波束的自动转向或者采用水泵调节液体结构以实现天线波束的自动转向,从而保证天线在任何摆放姿态下均能够保证方向图指向特定方向的方案来说,本申请的天线的结构更加简单、重量更轻、体积更小、耗能更低等特点。
所述第一腔室与所述第二腔室的形状、容积大小均相同,所述第一馈电件与所述第二馈电件的结构相同,且所述第一馈电件与所述第一腔室的相对位置和所述第二馈电件与所述第二腔室的相对位置相同。需要说明的是,本申请,第一腔室与第二腔室的形状相同是指第一腔室在变换方位和/或角度后能够与第二腔室的形状相同。具体的,本申请一些实施方式中,天线处于第一姿态时的第一腔室的形状与天线处于第二姿态时的第二腔室的形状相同。所述第一馈电件与所述第一腔室的相对位置和所述第二馈电件与所述第二腔室的相对位置相同是指,第一腔室在变换方位和/或角度后的第一馈电件与所述第一腔室的相对位置能够与第二馈电件与所述第二腔室的相对位置相同。具体的,本申请一些实施方式中,天线处于第一姿态时的第一馈电件与所述第一腔室的相对位置与天线处于第二姿态时的第二馈电件与所述第二腔室的相对位置相同。一些实施方式中,所述第一腔室与所述第二腔室之间连通,所述天线在所述第一姿态与所述第二姿态之间变换时,所述电介质流体在自身重力作用下在所述第一腔室与所述第二腔室间流动。所述天线处于所述第一姿态时,所述电介质流体在自身重力作用下流动至所述第一腔室,所述第一馈电件为所述第一腔室内的所述电介质流体馈电,所述第二馈电件为所述电介质流体的馈电断开。所述天线处于所述第二姿态时,所述电介质流体在自身重力作用下流动至所述第二腔室,所述第二馈电件为所述第二腔室内的所述电介质流体馈电,所述第一馈电件为所述电介质流体的馈电断开。
需要说明的是,本申请中所说的第一馈电件/第二馈电件为电介质流体馈电是指第一馈电件/第二馈电件与电介质流体之间产生强耦合,第一馈电件/第二馈电件能够激励电介质流体振而产生射频信号。本申请中所说的第一馈电件/第二馈电件为所述电介质流体的馈电断开是指第一馈电件/第二馈电件与电介质流体之间没有耦合或者有弱耦合,第一馈电件/第二馈电件不能够激励电介质流体谐振而产生射频信号。
本实施方式中,电介质流体随天线的姿态变换在第一腔室与第二腔室之间流动,使得天线在第一姿态时第一馈电件与电介质流体之间的距离在阈值范围内,通过第一馈电件为电介质流体馈电;当天线变换至第二姿态时,电介质流体流动至与第二馈电件之间的距离在阈值范围内,此时通过第二馈电件为电介质流体馈电。本实施方式中,随着天线姿态的变化,电介质流体流动,从而改变电介质流体与第一馈电件及第二馈电件之间的关系,从而保证在不同的天线姿态下天线的方向图的指向方向基本不变。
一些实施方式中,所述第一腔室与所述第二腔室的形状、容积大小均相同,所述电介质流体的体积与所述第一腔室或所述第二腔室的容积大小相同,从而保证天线在第一姿态下时,电介质流体刚好充满第一腔室,天线在第二姿态时,电介质流体能够刚好充满第二腔室。由于第一腔室及第二腔室的形状、容积相同,从而能够保证天线在第一姿态下及第二姿态下,电介质流体的形状、体积基本相同,从而保证天线在第一姿态下及第二姿态下,天线的方向图能够基本相同。并且,由于第一腔室及第二腔室的形状、容积大小等相同,在设计天线以使天线得到所需的工作频段时,只需要设计一个腔室(第一腔室或第二腔室)的形状、容积大小等特性,从而能够简化设计难度。并且,本实施方式中,由于第一腔室与第二腔室的容积基本相同,电介质流体的体积与第一腔室或第二腔室的容积基本相同,保证电介质流体恰好能够充满第一腔室或第二腔室,从而能够保证天线的信号效果的同时,尽量的减小第一容器及第二容器的重量及体积,进而尽量的减小天线的重量及体积。需要说明的是,本申请中所说的第一腔室与第二腔室的容积相同,电介质流体的体积与第一腔室及第二腔室的容积相同时允许部分的公差,即第一腔室与第二腔室的容积相同可以为第一腔室的容积与第二腔室的容积有微小的差别;电介质流体的体积与第一腔室及第二腔室的容积相同可以为电介质流体的体积与第一腔室的容积或第二腔室的容积有微小的差别。
一些实施方式中,所述第一腔室与所述第二腔室相互独立,所述第一腔室内及所述第二腔室内均部分填充有所述电介质流体,所述天线在所述第一姿态与所述第二姿态之间变换时,所述第一腔室内的所述电介质流体在自身重力作用下在所述第一腔室内流动,所述第二腔室内的所述电介质流体在自身重力作用下在所述第二腔室内流动。所述天线处于所述第一姿态时,所述第一馈电件与所述第一腔室内的电介质流体的距离在阈值范围内,所述第一馈电件为所述第一腔室内的电介质流体馈电,所述第二馈电件与所述第二腔室内的电介质流体的距离超过阈值范围,所述第二馈电件与所述第二腔室内的电介质流体的馈电断开。所述天线处于所述第二姿态时,所述第二馈电件与所述第二腔室内的电介质流体的距离在阈值范围内,所述第二馈电件为所述第二腔室内的电介质流体馈电,所述第一馈电件与所述第一腔室内的电介质流体的距离超过阈值范围,所述第一馈电件与所述第一腔室内的电介质流体的馈电断开。
本实施方式中,所述第一腔室内及所述第二腔室内均部分填充有所述电介质流体,也即,第一腔室内的电介质液体均没有充满第一腔室,第二腔室内的电介质液体也没有充满第二腔室,因而第一腔室内的电介质流体随天线的姿态变换在第一腔室内流动,从而改变第一腔室内的电介质流体的形状及与第一馈电件之间的位置关系;第二腔室内的电介质流体也能够随天线的姿态变换在第二腔室内流动,从而改变第人腔室内的电介质流体的形状及与第二馈电件之间的位置关系,进而使得所述天线处于所述第一姿态时,所述第一馈电件与所述第一腔室内的电介质流体的距离在阈值范围内,所述第一馈电件为所述第一腔室内的电介质流体馈电,所述第二馈电件与所述第二腔室内的电介质流体的距离超过阈值范围,所述第二馈电件与所述第二腔室内的电介质流体的馈电断开;天线处于所述第二姿态时,所述第二馈电件与所述第二腔室内的电介质流体的距离在阈值范围内,所述第二馈电件为所述第二腔室内的电介质流体馈电,所述第一馈电件与所述第一腔室内的电介质流体的距离超过阈值范围,所述第一馈电件与所述第一腔室内的电介质流体的馈电断开,以保证在天线在第一姿态及第二姿态下,天线的方向图的指向方向基本不变。
一些实施方式中,所述第一腔室与所述第二腔室的形状、容积大小均相同;所述电介质流体的体积小于或等于所述第一腔室或所述第二腔室的容积的一半。本实施方式中,所述第一腔室与所述第二腔室的形状、容积大小均相同,从而在设计天线以使天线得到所需的工作频段时,只需要设计一个腔室(第一腔室或第二腔室)的形状、容积大小等特性,从而能够简化设计难度。本实施方式中,电介质流体的体积小于或等于所述第一腔室或所述第二腔室的容积的一半,从而能够使得电介质流体随天线的姿态变化在第一腔室或第二腔室内能够有更充分的流动,也能够保证随天线的姿态变化,第一腔室内的电介质流体与第一馈电件之间的位置关系发生显著的变化,第二腔室内的电介质流体与第一馈电件之间的位置关系发生显著的变化,以便于实现第一馈电件对第一腔室内的电介质流体的馈电的连接或断开,便于实现第二馈电件对第二腔室内的电介质流体的馈电的连接或断开。
一些实施方式中,所述第一腔室及所述第二腔室均为圆柱状,所述第一馈电件及所述第二馈电件均为柱状;所述第一腔室的中心轴与所述第二腔室的中心轴成夹角;所述第一馈电件沿所述第一腔室的中心轴伸入所述第一腔室内;所述第二馈电件沿所述第二腔室的中心轴伸入所述第二腔室内。本实施方式中,第一腔室及第二腔室均为典型的圆柱状结构,能够方便第一腔室及第二腔室的结构设计,从而简化设计难度,降低生产成本。
本申请一些实施方式中,所述天线产生的模式为TM01模,所述天线满足如下公式:
其中,εr为所述电介质流体的相对介电常数,fTM01为所述天线的工作频率,D为所述第一腔室或所述第二腔室的直径,H为所述第一腔室或所述第二腔室的高度,c为光速,π为圆周率。天线满足上述公式时,天线能够在所需的工作频率下工作,以满足实际使用的需求。
本申请的其它一些实施方式中,所述天线产生的模式为TE01模,所述天线满足如下公式:
其中,εr为所述电介质流体的相对介电常数,fTE01为所述天线的工作频率,D为所述第一腔室或所述第二腔室的直径,H为所述第一腔室或所述第二腔室的高度,c为光速,π为圆周率。天线满足上述公式时,天线也能够在所需的工作频率下工作,以满足实际使用的需求。
一些实施方式中,所述第一馈电件及所述第二馈电件均包括第一馈电部及第二馈电部,所述第一馈电部与所述第二馈电部间隔设置;所述第一馈电件的所述第一馈电部及所述第二馈电部对应于所述第一腔室的不同位置,第一馈电件的第一馈电部及第二馈电部能够为第一腔室内的电介质流体馈电,并能够激励电介质流体产生不同模式的谐振,从而增加天线的工作模式。同样的,所述第二馈电件的所述第一馈电部及所述第二馈电部对应于所述第二腔室的不同位置,第二馈电件的第一馈电部及第二馈电部能够为第二腔室内的电介质流体馈电,并能够激励电介质流体产生不同模式的谐振,从而增加天线的工作模式。
一些实施方式中,所述第一腔室及所述第二腔室均包括第一区及位于所述第一区两端的第二区,所述第一腔室的所述第一区与所述第二区在所述第一腔室的中心轴的方向上排布,所述第二腔室的所述第一区与所述第二区在所述第一腔室的中心轴方向上排布,所述第一区的径向方向的尺寸小于所述第二区的径向方向的尺寸。并且,所述第一馈电部包括第一馈电主体及四个第一馈电枝节,四个所述第一馈电枝节均匀围绕所述第一馈电主体设置;四个所述第一馈电枝节的一端均与所述第一馈电主体电连接,另一端向远离所述第一馈电主体的一侧延伸;所述第二馈电部包括四个第二馈电枝节,四个所述第二馈电枝节围绕所述第一馈电部设置并与所述第一馈电部均间隔设置,四个所述第二馈电枝节围绕形成的图形的中心与所述第一馈电主体的中心重合。本实施方式中,第一腔室及第二腔室均为包括第一区及位于所述第一区两端的第二区的结构,从而能够使得填充于第一腔室内的电介质流体的形状与第一腔室的形状相同,填充于第二腔室内的电介质流体的形状与第二腔室的形状相同。本实施方式中,改变电介质流体的形状,并配合相应结构的第一馈电件及第二馈电件,从而使得天线能够激励产生具有所需频段、且具有不同工作模式的射频信号,从而提高天线的性能。本实施方式中,第一馈电件及第二馈电件能够激励电介质流体产生TM01模及TE01模的射频信号,且TM01模及TE01模的射频信号的工作频率均约为2.5GHz。
一些实施方式中,所述第一腔室与所述第二腔室之间连通,所述天线在所述第一姿态与所述第二姿态之间变换时,所述电介质流体在自身重力作用下在所述第一腔室与所述第二腔室间流动;所述第一馈电件位于所述第一腔室远离所述第二腔室的一侧,用于为所述第一腔室内的电介质流体馈电;所述第二馈电件位于所述第一腔室与所述第二腔室之间,用于为所述第一腔室及所述第二腔室内的电介质流体馈电。所述天线处于所述第一姿态时,部分所述电介质流体填充于所述第一腔室,另外部分所述电介质流体填充于所述第二腔室,所述第一馈电件为所述第一腔室内的所述电介质流体馈电,所述第二馈电件为所述第一腔室及所述第二腔室内的所述电介质流体的馈电。所述天线处于所述第二姿态时,所述第一腔室内的所述电介质流体在自身重力作用下流动至所述第二腔室,所述第二馈电件为所述第二腔室内的所述电介质流体馈电,所述第一馈电件为所述电介质流体的馈电断开。
本实施方式中,电介质流体随天线的姿态变换在第一腔室与第二腔室之间流动,从而改变电介质流体的形状及第一馈电件与第二馈电件之间的位置关系,进而保证在不同的天线姿态下天线的方向图的指向方向基本不变。具体的,天线在第一姿态时第一馈电件与第一腔室内的电介质流体之间的距离在阈值范围内,第二馈电件与第一腔室内及第二腔室内的电介质流体之间的距离均在阈值范围内,从而通过第一馈电件及第二馈电件为电介质流体馈电;当天线变换至第二姿态时,电介质流体流动以改变形状,且电介质流体与第一馈电件之间的距离超过阈值范围内,此时通过第二馈电件为电介质流体馈电。也即,本实施方式中,随着天线姿态的变化,电介质流体流动,电介质流体的形状改变,电介质流体与第一馈电件及第二馈电件之间的关系也相应改变,以保证在不同的天线姿态下天线的方向图的指向方向基本不变。
一些实施方式中,所述天线还包括安装件,所述安装件包括相交的第一固定面及第二固定面;所述第一容器及所述第一馈电件固定于所述第一固定面,所述第一腔室的中心轴与所述第一固定面相交;所述第二容器及所述第二馈电件固定于所述第二固定面,所述第二腔室的中心轴与所述第二固定面相交。本实施方式中,通过将第一容器、第二容器及第一馈电件、第二馈电件固定于安装件上,从而能够方便的将天线安装于固定于其它结构上。
并且,本实施方式中,所述安装件包括相交的第一固定面及第二固定面;所述第一容器及所述第一馈电件固定于所述第一固定面,所述第一腔室的中心轴与所述第一固定面相交;所述第二容器及所述第二馈电件固定于所述第二固定面,即所述第二腔室的中心轴与所述第二固定面相交。本申请一些实施方式中,天线位于第一姿态时,第一腔室的中心轴为竖直方向;天线位于第二姿态时,第二腔室的中心轴为竖直方向。
一些实施方式中,所述安装件包括接地层及布线层,所述接地层接地,所述布线层用于传输信号,所述第一馈电件及所述第二馈电件均与所述接地层及所述布线层电连接,射频信号经所述布线层传输至所述第一馈电件及所述第二馈电件。本实施方式中,通过将第一馈电件及第二馈电件与支撑板的接地层连接,在将支撑板的布线层与射频前端进行电连接,从而能够方便的实现第一馈电件与第二馈电件与射频前端之间的信号连通。并且,第一馈电件与第二馈电件与支撑板的布线层电连接,能够实现第一馈电件及第二馈电件的接地。
一些实施方式中,所述电介质流体为具有高介电常数的液体、粉末或颗粒。
一些实施方式中,所述天线还包括安装主体,所述安装主体为终端保护壳,所述第一容器、所述第二容器及所述第一馈电件、所述第二馈电件均固定于所述安装主体上。本实施方式中,以终端保护壳作为天线的安装主体,从而使得终端保护壳体能够实现终端保护的作用的同时,还能够实现天线信号传输的功能。
一些实施方式中,所述安装主体包括衬底及围绕所述衬底的固定框,所述衬底及所述固定框围绕形成收容空间,所述收容空间用于收容终端。所述天线还包括第一传输枝节及第二传输枝节,所述第一传输枝节信号连接所述第一馈电件,所述第一传输枝节用于为所述第一馈电件传输馈电信号;所述第二传输枝节信号连接所述第二馈电件,所述第二传输枝节用于为所述第二馈电件传输馈电信号;所述第一传输枝节及所述第二传输枝节均固定于所述衬底朝向所述收容空间的一侧。本实施方式中,通过将第一传输枝节及第二传输枝节设于终端保护壳的衬底朝向收容空间的一侧,从而方便终端设于收容空间内时,设于终端上的射频前端的信号能够方便的耦合至第一传输枝节及第二传输枝节,再通过第一传输枝节将馈电信号传输至第一馈电件,通过第二传输枝节将馈电信号传输至第二馈电件。
第二方面,本申请还提供一种电子设备,该所述电子设备包括射频前端及上述的天线,所述射频前端与所述第一馈电件及所述第二馈电件电连接,射频信号从所述射频前端传输至所述第一馈电件及所述第二馈电件。
一些实施方式中,所述电子设备包括主板,所述射频前端及所述天线均固定于所述主板上,所述主板包括走线层及地层,所述走线层与所述地层之间通过绝缘层隔开,所述走线层包括有至少一条走线,所述射频前端与所述第一馈电件及所述第二馈电件通过所述走线电连接;所述地层接地,所述第一馈电件及所述第二馈电件均与所述地层电连接。通过将射频前端及天线均固定于主板上,再通过主板上的走线连接天线与射频前端,能够方便天线与射频前端之间的信号连接,并能够减少电子设备内的布线,简化电子设备的内部结构,提高电子设备可靠性。
一些实施方式中,所述天线还包括安装主体,所述安装主体为终端保护壳。所述天线还包括第一传输枝节及第二传输枝节,所述第一传输枝节信号连接所述第一馈电件,所述第一传输枝节用于为所述第一馈电件传输馈电信号;所述第二传输枝节信号连接所述第二馈电件,所述第二传输枝节用于为所述第二馈电件传输馈电信号;所述第一传输枝节及所述第二传输枝节均固定于所述固定框朝向所述收容空间的一侧。所述电子设备还包括终端,所述终端收容于所述收容空间内;所述终端包括边框,所述边框上设有第一耦合枝节及第二耦合枝节,所述第一耦合枝节及所述第二耦合枝节均与所述射频前端信号连接;所述第一耦合枝节与所述第一传输枝节信号耦合,且所述第二耦合枝节与所述第二传输枝节信号耦合;所述射频前端传输的射频信号经所述第一耦合枝节耦合传输至所述第一传输枝节,并经所述第二耦合枝节耦合传输至所述第二传输枝节。
附图说明
为更清楚地阐述本申请的构造特征和功效,下面结合附图与具体实施例来对其进行详细说明。
图1为本申请一种实施方式的电子设备处于竖直姿态时的结构示意图;
图2为图1所示的电子设备处于水平姿态时的结构示意图;
图3为本申请一些实施方式的主板的截面示意图;
图4为图1所示的电子设备的天线沿I-I方向的部分截面示意图,图4中的天线处于第一姿态;
图5为图2所示的电子设备的天线沿II-II方向的部分截面示意图,图5中的天线处于第二姿态;
图6为本申请一种实施方式的天线的基本形态的截面示意图;
图7为图6所示天线的基本形态的俯视图;
图8为图6所示实施方式的天线的回波损耗(S11)曲线图及天线效率曲线图;
图9为图6所示实施方式的天线的三维(3D)方向图;
图10为图6所示实施方式的天线的水平面方向图;
图11为图4所示实施方式的天线的三维(3D)方向图;
图12为图4所示实施方式的天线的水平面方向图;
图13为图5所示实施方式的天线的三维(3D)方向图;
图14为图5所示实施方式的天线的水平面方向图;
图15为本申请的另一种实施方式的天线的基本形态的截面示意图;
图16为本申请的另一种实施方式的天线在第一姿态下的截面示意图;
图17为图16所示的天线在第二姿态下的截面示意图;
图18为图16所示实施方式的天线的三维(3D)方向图;
图19为图16所示实施方式的天线的水平面方向图;
图20为图17所示实施方式的天线的三维(3D)方向图;
图21为图17所示实施方式的天线的水平面方向图;
图22为本申请的另一种实施方式的天线在第一姿态下的截面示意图;
图23为图22所示的天线在第二姿态下的截面示意图;
图24为图22及图23所示的天线的第一容器及第一馈电件的截面示意图;
图25为图24所示的第一馈电件的平面示意图;
图26为图22所示的天线位于第一姿态下的TM01模及TE01模的天线性能曲线图;
图27为图22所示实施方式的天线处于第一姿态时,天线的工作模式为TM01模时的三维(3D)方向图;
图28为图22所示实施方式的天线处于第一姿态时,天线的工作模式为TM01模时的平面方向图;
图29为图22所示实施方式的天线处于第二姿态时,天线的工作模式为TM01模时的三维(3D)方向图;
图30为图22所示实施方式的天线处于第二姿态时,天线的工作模式为TM01模时的平面方向图;
图31为图22所示实施方式的天线处于第一姿态时,天线的工作模式为TE01模时的三维(3D)方向图;
图32为图22所示实施方式的天线处于第一姿态时,天线的工作模式为TE01模时的平面方向图;
图33为图22所示实施方式的天线处于第二姿态时,天线的工作模式为TE01模时的三维(3D)方向图;
图34为图22所示实施方式的天线处于第二姿态时,天线的工作模式为TE01模时的平面方向图;
图35为本申请的另一种天线在第一姿态时的截面示意图;
图36为图35所示的天线在第二姿态时的截面示意图;
图37为图35所示的天线处于第一姿态下时的天线性能曲线图;
图38为图35所示的天线处于第一姿态时的电场分布示意图;
图39为图35所示的天线处于第一姿态时的天线的三维(3D)方向图;
图40为图35所示的天线处于第二姿态下时的天线性能曲线图;
图41为图35所示的天线处于第二姿态时的电场分布示意图;
图42为图35所示的天线处于第二姿态时的天线的三维(3D)方向图;
图43为本申请的另一种实施方式的天线的结构示意图;
图44为本申请另一种电子设备沿图43中的III-III截开后的部分截面示意图;
图45为本申请的另一种实施方式电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请的附图,对本申请的各实施方式中的技术方案进行描述。
本申请提供一种电子设备,该电子设备包括天线,能够接收或者发送信号。本申请中,电子设备可以为路由器、手机、平板、飞行器、车载天线等各种电子设备。本申请中,主要以电子设备为路由器为例对本申请的电子设备进行描述。请参阅图1及图2,图1所示为本申请一种实施方式的电子设备1000处于竖直姿态时的结构示意图;图2为图1所示的电子设备1000处于水平姿态时的结构示意图。本实施方式中,电子设备1000为路由器。路由器能够用于提供数据业务,实现路由器与其它设备之间的通信,或者作为其它设备的中转站,实现设备与设备之间的通信。本申请实施方式中,电子设备1000包括天线100、射频前端200。天线100与射频前端200电连接,天线100接收的信号可以经射频前端200处理后进行存储或传输至其它的设备(如手机、平板、智能家电等),或者,服务器或其他设备传输来的信号经过射频前端200进行处理后经天线100发送出去,从而通过天线100及射频前端200实现信号的收发,电子设备1000实现数据传输。
一些实施方式中,电子设备1000还包括主板300。射频前端200固定于主板300上并与主板300电连接,天线100与主板300电连接,从而实现天线100与射频前端200之间的电连接。一些实施方式中,天线100也能够直接固定于主板300上。请参阅图3,图3所示为本申请一些实施方式的主板300的截面示意图。本申请一些实施方式中,主板300为印刷电路板(printed circuit board,PCB)。主板300包括具有走线的走线层301及接地的地层302,走线层301与地层302之间通过绝缘层303间隔。射频前端200及天线100均固定于主板300上,并与走线层301的走线电连接,从而通过主板300的走线层301实现射频前端200与天线100之间的电连接,能够方便天线100与射频前端200之间的信号连接,并能够减少电子设备1000内的布线,简化电子设备1000的内部结构,提高电子设备1000可靠性。本申请实施方式中,天线100还与主板300的地层302电连接,从而实现天线100的接地。可以理解的是,本申请的其它一些实施方式中,天线100也可以固定于电子设备1000的其它结构上,天线100与主板300上的射频前端200及主板300的地层302可以通过传输线等进行电连接,以实现天线100的接地以天线100与射频前端200之间的信号连接。
本申请实施方式中,电子设备1000还包括外壳400。本实施方式中,天线100、射频前端200及主板300均收容于外壳400内,从而通过外壳400保护电子设备1000的天线100及射频前端200等结构,并能使电子设备1000能够有更好的外观效果。
本实施方式中,电子设备1000为插头式的路由器,电子设备1000还包括插头500,通过将插头500将电子设备1000与电网连接,从而为电子设备1000供电。插头500设置于外壳400的表面,并与外壳400内的主板300进行电连接。插头500可以插在墙面插座上,以使电子设备1000处于竖直姿态;或者,插头500也可以插在水平放置的插线板上,以使电子设备1000处于水平姿态。可以理解的是,本申请的其它一些实施方式中,电子设备1000的插头500还可以插在其它角度设置的插座上,以使电子设备1000呈现其它的姿态。本申请实施方式中,插头500也可以不直接设置在外壳400的表面,可以通过线缆连接以延伸至外壳400外部,从而方便插头500与插座连接。此时,在不限制插头的插设位置及角度时,通过调整电子设备1000的外壳400的摆放位置及摆放角度等,调整电子设备1000的天线100的摆放姿态可以具备竖直摆放和水平摆放,甚至其他角度摆放的姿态。
电子设备1000的姿态不同时,电子设备1000包括的天线100的姿态也相应的改变。本申请中,电子设备1000的天线100在不同的姿态下,其方向图的指向方向均能够基本不变,从而使得电子设备1000在各种使用场景或姿态下均能够表现出良好的天线100性能。例如,本申请中,天线100的姿态包括第一姿态及第二姿态,天线100从第一姿态调整至第二姿态时,天线100的方向图指向方向基本不变。图1所示实施方式的电子设备1000中,电子设备1000呈竖直姿态时,天线100处于第一姿态;图2所示实施方式中,电子设备1000呈水平姿态时,天线100处于第二姿态。可以理解的是,在本申请的其它实施方式中,天线100的第一姿态/第二姿态也可以对应电子设备1000的其他姿态。
需要说明的是,本申请所述的姿态是指的空间方位状态,是电子设备1000/天线100正常工作下的姿态。例如本申请一些实施方式中,插头500竖直插在墙面插座上时,电子设备1000处于竖直姿态,天线100处于第一姿态;插头500插在水平插座上时,电子设备1000处于水平姿态,天线100处于第二姿态。电子设备1000/天线100处于什么姿态不受电设备1000及天线100的工作状态影响。
请参阅图4及图5,图4所示为图1所示的电子设备1000的天线100沿I-I方向的部分截面示意图,图4中的天线100处于第一姿态。图5所示为图2所示的电子设备1000的天线100沿II-II方向的部分截面示意图,图5中的天线100处于第二姿态。本申请实施方式中,天线100包括第一容器10及第二容器20。本实施方式中,第一容器10及第二容器20为独立结构。即第一容器10与第二容器20之间间隔设置。可以理解的是,本申请的其他一些实施方式中,第一容器10与第二容器20也可以紧邻设置,并连接成一体的结构。此时,第一容器10与第二容器20之间可以没有明显的分界,相当于第一容器10与第二容器20连接形成一个整体容器,第一容器10与第二容器20可以为整体容器的不同区域/部分。
本申请中,第一容器10包括有第一腔室11,第二容器20包括有第二腔室21。第一腔室11和/或第二腔室21内填充有电介质流体70,即电介质流体70可以填充于第一腔室11内,也可以填充于第二腔室21内,或者,第一腔室11及第二腔室21内均可以填充有电介质流体70。在第一容器10与第二容器20是同一容器的实施例中,第一腔室11和第二腔室21可以是该容器腔室中的不同区域/部分。在重力作用下,该容器内的电介质流体70在该容器腔室的不同区域之间流动。
本实施方式中,第一腔室11与第二腔室21之间连通,随着天线100的姿态变化,电介质流体70能够在重力的作用下在第一腔室11与第二腔室21之间流动。本实施方式中,第一容器10与第二容器20之间连接有连通管道50,连通管道50的两端分别与第一腔室11及第二腔室21连通,电介质流体70能够通过连通管道50在第一腔室11与第二腔室21之间流动。可以理解的是,本申请的其它一些实施方式中,第一腔室11与第二腔室21之间也可以以其它的方式实现连通。例如,第一容器10及第二容器20紧邻设置或者第一容器10与第二容器20为连接成一体的结构时,连通管道50可以为设置于第一容器10的容器壁与第二容器20的容器壁上的开孔连通形成,电介质流体70能够经第一容器10及第二容器20的容器壁上的开孔进行连通。
可以理解的是,本申请的其它一些实施方式中,天线100还可以包括更多个的容器,每个容器都有腔室,腔室内能够填充电介质流体70,各腔室之间连通。例如,一些实施方式中,天线100还包括第三容器,第三容器也包括有第三腔室,第三腔室中能够填充有电介质流体70。第三腔室也能够与第一腔室11及第二腔室21连通。天线100的姿态变换时,电介质流体70能够在第一腔室11、第二腔室21及第三腔室之间流动。
本实施方式中,当天线100处于图4所示的第一姿态时,第一腔室11位于第二腔室21的下方,第二腔室21内的电介质流体70能够在自身的重力作用通过连通管道50流动至第一腔室11。同样的,当电子设备1000处于图5所示的第二姿态时,第二腔室21位于第一腔室11的下方,第一腔室11内的电介质流体70能够在自身的重力作用通过连通管道50流动至第二腔室21内。
本实施方式中,第一腔室11及第二腔室21的容积大小相同,且电介质流体70的体积与第一腔室11或第二腔室21的容积相同。需要说明的是,本申请中所说的第一腔室与第二腔室的容积相同,电介质流体的体积与第一腔室及第二腔室的容积相同是允许部分的公差,即第一腔室与第二腔室的容积相同可以为第一腔室的容积与第二腔室的容积有微小的差别;电介质流体的体积与第一腔室及第二腔室的容积相同可以为电介质流体的体积与第一腔室的容积或第二腔室的容积有微小的差别。因此,天线100处于第一姿态,电介质流体70在自身重力作用下流动至第一腔室11中时,电介质流体70能够基本充满第一腔室11,且第二腔室21内基本没有多余的电介质流体70。天线100处于第二姿态,电介质流体70在自身重力作用下流动至第二腔室21中时,电介质流体70能够基本充满第二腔室21,且第一腔室11内基本没有多余的电介质流体70。
可以理解的是,本申请的其它一些实施方式中,电介质流体70的体积也可以小于第一腔室11及第二腔室21的容积,即电介质流体70不能充满第一腔室11或第二腔室21。或者,一些实施方式中,电介质流体70的体积也可以大于第一腔室11及第二腔室21的容积,即天线100处于第一姿态时,电介质流体70充满第一腔室11,且有部分仍留在第二腔室21中。或者,一些实施方式中,第一腔室11及第二腔室21的容积大小可以不相同,电介质流体70的体积可以是第一腔室11或第二腔室21的容积,也可以与第一腔室11及第二腔室21的容积大小均不相同。本实施方式中,第一腔室11及第二腔室21内的电介质流体70的形状及体积会影响天线100在不同姿态下的工作频率及天线100的方向图的指向方向。因此,本申请一些实施方式中,改变电介质流体70的体积,并相应改变第一腔室11或第二腔室21的形状、容积等结构特征,也能够保证天线100的工作频率及方向图的指向方向基本不变。
本实施方式中,由于第一腔室11与第二腔室21的容积基本相同,电介质流体70的体积与第一腔室11或第二腔室21的容积基本相同,从而能够保证天线100在第一姿态下及第二姿态下,电介质流体70的形状、体积基本相同,从而保证天线100在第一姿态下及第二姿态下,天线100的方向图能够基本相同。并且,由于第一腔室11与第二腔室21的形状、容积大小等相同,在设计天线100以使天线100得到所需的工作频段时,只需要设计一个腔室(第一腔室11或第二腔室21)的形状、容积大小等特性,从而能够简化设计难度。并且,天线100处于第一姿态或第二姿态下时,电介质流体70恰好能够充满第一腔室11或第二腔室21,从而能够保证天线100的信号传输效果的同时,尽量的减小第一容器10及第二容器20的重量及体积,进而尽量的减小天线100的重量及体积。
本实施方式中,第一腔室11及第二腔室21为大小相同的圆柱状腔室。可以理解的是,本申请的其它一些实施方式中,第一腔室11及第二腔室21可以为其它的形状,且第一腔室11及第二腔室的形状也可以相同或不同。需要说明的是,本申请中,第一腔室11与第二腔室12的形状相同是指第一腔室11在变换方位和/或角度后能够与第二腔室12的形状相同。具体的,本实施方式中,天线100处于第一姿态时的第一腔室11的形状与天线100处于第二姿态时的第二腔室12的形状相同。例如,本申请一些实施方式中,根据实际的需求,第一腔室11或第二腔室21可以为圆球状、棱柱状、半球状、棱锥状、锥台状等各种形状,本申请对第一腔室11及第二腔室21的形状及大小不进行具体限制。由于第一腔室11及第二腔室21的形状及大小不同,填充于第一腔室11或第二腔室21内的电介质流体的形状、体积则不同,而填充于第一腔室11或第二腔室21内的电介质流体的形状、体积均能够影响天线100的工作频率、天线100的方向图等天线性能,因此,本实施方式中,第一腔室11及第二腔室21为形状、大小相同的腔室,不需要对第一腔室11及第二腔室21的形状、大小等进行分别设计,能够简化设计。
请参阅图4及图5,天线100还包括第一馈电件30及第二馈电件40。第一馈电件30及第二馈电件40均与射频前端200电连接,从而实现天线100与射频前端200之间的信号连接。射频前端200处理后的电信号传输至第一馈电件30或第二馈电件40,从而第一馈电件30或第二馈电件40能够激励电介质流体70谐振以辐射产生射频信号。
本实施方式中,天线100固定于主板300上。第一馈电件30及第二馈电件40均与主板300的走线层301的走线进行电连接,从而通过主板300的走线层301电连接第一馈电件30及射频前端200,通过主板300的走线层301电连接第二馈电件40与射频前端200。本申请实施方式中,第一馈电件30及第二馈电件40均与主板300的地层302电连接,从而实现第一馈电件30及第二馈电件40的接地。本申请一些实施方式中,第一馈电件30及第二馈电件40可以为同轴线缆,同轴线缆的外层金属层与主板300的底地层302连接,内层金属芯与主板300的走线层301连接,从而实现第一馈电件30及第二馈电件40与主板300的电连接。可以理解的是,本申请的其他实施方式中,第一馈电件30及第二馈电件40也可以为其它的结构,并以其它的方式与主板300电连接。
第一馈电件30可以伸入所述第一腔室11或靠近所述第一腔室11设置,所述第二馈电件40可以伸入所述第二腔室21或靠近所述第二腔室21设置,所述第一馈电件30及所述第二馈电件40可为所述电介质流体70馈电,以使所述电介质流体70谐振产生射频信号。天线100在所述第一姿态与所述第二姿态之间变换时,所述电介质流体70能够在自身重力作用下流动,以使所述第一馈电件30为所述电介质流体70馈电或馈电断开,或使所述第二馈电件40为所述电介质流体70馈电或馈电断开或连接,进而保证天线100在不同的姿态下,天线100的方向图的指向方向基本不变。
需要说明的是,本申请中所说的第一馈电件30/第二馈电件40为电介质流体馈电是指第一馈电件30/第二馈电件40与电介质流体70之间产生强耦合,第一馈电件30/第二馈电件40能够激励电介质流体70产生工作谐振,例如产生工作频段内的射频信号。本申请中所说的第一馈电件30/第二馈电件40为所述电介质流体70的馈电断开是指第一馈电件30/第二馈电件40与电介质流体70之间没有耦合或者有弱耦合,第一馈电件30/第二馈电件40不能够激励电介质流体70产生工作谐振。本实施方式中,第一馈电件30从第一容器10伸入第一腔室11内,并沿第一腔室11的中心轴延伸;第二馈电件40从第二容器20伸入第二腔室21内,并沿第二腔室21的中心轴延伸。本实施方式中,第一腔室11的中心轴与第二腔室21的中心轴垂直相交。天线100处于第一姿态时,第一腔室11的中心轴沿竖直方向延伸,第二腔室21的中心轴沿水平方向延伸。可以理解的是,本申请的其它实施方式中,第一腔室11的中心轴与第二腔室21的中心轴可以以其它的角度进行相交,也可以平行设置。本实施方式中,天线100处于第一姿态时,电介质流体70在自身的重力作用流动至第一腔室11内,第二腔室21中没有电介质流体70。此时,第一腔室11中的电介质流体70与第一馈电件30接触,第一馈电件30馈入的电信号能够激励第一腔室11中的电介质流体70谐振,第一腔室11中的电介质流体70谐振以辐射产生射频信号。而由于第二腔室21中没有电介质流体70,第二馈电件40与电介质流体70之间的距离超过阈值范围,因而不能激励电介质流体70谐振。换句话说,天线100处于第一姿态时,仅有第一腔室11内的电介质流体70作为天线100的辐射体;天线100处于第二姿态时,电介质流体70在自身的重力作用流动至第二腔室21内,第一腔室11中没有电介质流体70。此时,第二腔室21中的电介质流体70与第二馈电件40接触,第二馈电件40馈入的电流能够激励第二腔室21中的电介质流体70谐振以辐射产生射频信号。而由于第一腔室11中没有电介质流体70,第一馈电件30与电介质流体70之间的距离超过阈值范围,因而第一馈电件30不能激励电介质流体70辐射产生射频信号。换句话说,天线100处于第二姿态时,仅有第二腔室21内的电介质流体70作为天线100的辐射体。
本申请中,所述天线100处于所述第一姿态时,所述电介质流体70谐振产生的射频信号的方向图为第一方向图;所述天线处于第二姿态时,所述电介质流体谐振产生的射频信号的方向图为第二方向图;所述第一方向图与所述第二方向图的指向角度基本相同。本实施方式中,第一方向图与第二方向图的指向角度都是相对于电子设备1000所在空间而言的,例如,在正常使用电子设备1000时,无论天线100处于所述第一姿态还是处于所述第二姿态,其方向图在当前空间中的指向角度基本相同。本实施方式中,第一方向图及第二方向图均能够覆盖水平方向,在水平方向上不存在零点,从而保证包括本实施方式的天线100的电子设备1000能够保持与其他设备之间的良好的通信效果。
本申请中,电介质流体70可以为介损正切值(表示为tgδ)小于1的液体,从而通过第一馈电件30或第二馈电件40能够更容易的激励产生射频信号。例如,电介质流体70可以为去离子水、乙酸乙酯和乙腈等电解质溶液,或者胆碱L-脯氨酸等有机离子液体。一些实施方式中,电介质流体70也可以为介损正切值(表示为tgδ)小于1的流体粉末或颗粒。本实施方式中,电介质流体70为纯水。
本申请实施方式中,第一容器10与第二容器20可以为低介损材料制成,从而减少第一容器10或第二容器20对电介质流体70谐振产生的射频信号的遮挡,使得天线100能够具有更好的信号传输效果。例如,第一容器10与第二容器20可以为塑料、玻璃等材料。本实施方式中,第一容器10及第二容器20均为玻璃容器。可以理解的是,本申请的其它一些实施方式中,第一容器10和/或第二容器20也可以为部分电介质材料及部分导电材料组合形成。例如,一些实施方式中,第一容器10或第二容器20可以包括有金属框架及低介损材料制成的介质板,介质板与金属框架一体成型或者固定于金属框架上形成容器,从而通过金属框架增加容器的强度。并且,天线100产生射频信号能够经介质板传输出来,从而能够避免容器对天线100信号的遮挡。或者,一些实施方式中,第一容器10和/或第二容器20也可以为金属容器,以保证第一容器10和/或第二容器20的强度,并且,第一容器10和/或第二容器20上可以设置开缝,并在开缝的位置密封低介损材料,以密封第一容器10及第二容器20。电介质流体70谐振产生的射频信号能够经开缝传出,避免第一容器10或第二容器20对射频信号的遮挡。
本实施方式中,第一馈电件30及第二馈电件40可以为结构相同的柱状。可以理解的是,本申请的其它实施方式中,第一馈电件30及第二馈电件40还可以为杆状、片状,例如直杆状、弯曲杆状,或者具有一个或者多个枝节的结构,第一馈电件30及第二馈电件40的结构可以相同也可以不同。本申请中,可以根据实际需求选择第一馈电件30或第二馈电件40的类型,以使得天线100能够得到较好的性能。
本实施方式中,天线100处于第一姿态时,第一腔室11内的电介质流体70谐振产生的辐射能够保持水平面的覆盖;天线100处于第二姿态时,第二腔室21内的电介质流体70谐振产生的辐射也能够保持水平面的覆盖。也即,本实施方式中,天线100处于第一姿态及第二姿态下,天线100的方向图均能够保持基本不变。本实施方式中,为了保证天线处于第一姿态下时,第一腔室11内的电介质流体70谐振产生的辐射能够保持水平面的覆盖,以及,保证天线处于第二姿态下时,第二腔室21内的电介质流体70谐振产生的辐射能够保持水平面的覆盖,第一腔室11及第二腔室21的尺寸、形状(即电介质流体70在第一姿态下呈现的形状、尺寸)及电介质流体70的种类需要满足一定的条件。本实施方式中,第一腔室11及第二腔室21均为圆柱状,且电介质流体70谐振产生的天线模式为TM01模,天线100的工作频率与第一腔室11或第二腔室21的直径D、高度H及电介质流体70的相对介电常数εr满足如下公式:
其中,fTM01为本实施方式的天线100的工作频率,D为第一腔室11或第二腔室21的直径,H为第一腔室11或第二腔室21的高度,c为光速,π为圆周率。
请参阅图6及图7,图6所示为本申请一种实施方式的天线100的基本形态的截面示意图,图7为图6所示天线100的基本形态的俯视图。本实施方式中,天线100的基本形态包括容器101及馈电件102。其中,容器101为玻璃材质。容器101包括有腔室103,腔室103内填充满了电介质流体104,腔室103为圆柱状,其直径D约为16mm,高度约为13mm。电介质流体104为纯水。馈电件102为馈电针,从容器101外沿腔室103的中心轴插入腔室103内。馈电件102与电子设备1000的射频前端200电连接,且馈电件102接地。请参阅图8、图9及图10,图8所示为图6所示实施方式的天线100的回波损耗(S11)曲线图及天线效率曲线图。其中,实线表示的是天线100的S11曲线图,横坐标表示工作频率,横坐标的单位为GHz,纵坐标表示回波损耗系数,纵坐标的单位为dB;虚线表示的是天线100的效率曲线图,横坐标表示工作频率,横坐标的单位为GHz,纵坐标表示工作效率,纵坐标的单位为dB;图9所示为图6所示实施方式的天线100的三维(3D)方向图,其中,颜色越深的区域表示信号强度越好;图10所示为图6所示实施方式的天线100的水平面方向图,其中,各径向线分别表示水平方向上的不同角度,各同心圆分别表示不同的信号强度。线a表示水平方向上各角度的天线信号强度大小。从图8可以看出,本实施方式中,天线100的工作频段为WIFI 2.4G左右,且在该工作频段下天线100具有较高的工作效率。从图9及图10可以看出,本实施方式的天线100的天线方向图覆盖水平方向,在水平方向上的各个位置均不存在零点,因此,本实施方式的天线100能够适合于在路由器中使用,以使得路由器能够与在其周围的设备有更好的数据传输。
请重新参阅图4及图5,图4及图5所示实施方式的天线100的第一容器10与第二容器20的基本结构及组成材料与图6中所示的天线100的容器101的基本结构及组成材料基本相同,均为玻璃容器。第一腔室11与第二腔室12的基本结构与图6所示的天线100的腔室103的基本结构基本相同,均为圆柱状的腔室,且第一腔室11及第二腔室21的高度H均约为13mm;第一腔室11及第二腔室21的直径D均约为16mm。第一馈电件30与第二馈电件40的形状、材质及馈电位置等与所图6所示的天线100的馈电件102的形状、材质及馈电位置基本相同。本实施方式的天线100包括的电介质流体70与图6所示天线100的电介质流体70的种类及体积相同,电介质流体70与第一腔室11及第二腔室12的容积相同,且电介质流体70均为相对介电常数εr约为80的纯水。因此,本实施方式的天线100处于图4所示的第一姿态下时,第一馈电件30激励第一腔室11内的电介质流体70谐振从而产生射频信号。由于第一腔室11内的电介质流体70的形状、体积、第一馈电件30的馈电位置等特性与图6所示的天线100的电介质流体104的形状、体积、馈电件102的馈电位置等特性基本相同,因此,天线100在第一姿态下工作时的回波损耗(S11)曲线图及天线效率曲线图与图8基本相同,即本实施方式中,天线100在第一姿态下工作时的工作频率均为2.4GHz,且在该工作频段下天线100具有较高的工作效率。请参阅图11及图12,图11所示为图4所示实施方式的天线100的三维(3D)方向图,其中,颜色越深的区域表示信号强度越好;图12所示为图4所示实施方式的天线100的水平面方向图,其中,各径向线分别表示水平方向上的不同角度,各同心圆分别表示不同的信号强度。线a表示水平方向上各角度的天线信号强度大小。本实施方式中,天线100处于第一姿态时,由于第一腔室11内的电介质流体70的形状、体积、第一馈电件30的馈电位置等特性与图6所示的天线100的电介质流体104的形状、体积、馈电件102的馈电位置等特性基本相同,因此,天线100辐射方向与图6所示的天线100的辐射方向基本相同,能够覆盖水平方向,在水平方向上不存在零点位置,即在水平方向上各个位置均能够有较好的信号传输效果。
同样的,本实施方式的天线100处于图5所示的第二姿态下时,第二馈电件30激励第二腔室11内的电介质流体谐振从而产生射频信号。由于第二腔室21内的电介质流体70的形状、材料、体积、第二馈电件40的馈电位置等特性与图6所示的天线100的电介质流体104的形状、材料、体积、馈电件102的馈电位置等特性基本相同,因此,天线100在第二姿态下工作时的回波损耗(S11)曲线图及天线效率曲线图与图8基本相同,即本实施方式中,天线100在第一姿态下工作时的工作频率均为2.4GHz。请参阅图13及图14,图13所示为图5所示实施方式的天线100的三维(3D)方向图,其中,颜色越深的区域表示信号强度越好;图14所示为图5所示实施方式的天线100的水平面方向图,其中,各径向线分别表示水平方向上的不同角度,各同心圆分别表示不同的信号强度。线a表示水平方向上各角度的天线信号强度大小。本实施方式中,天线100处于第二姿态时,由于第二腔室21内的电介质流体70的形状、材料、体积、第二馈电件40的馈电位置等特性与图6所示的天线100的电介质流体104的形状、材料、体积、馈电件102的馈电位置等特性基本相同,因此,天线100辐射方向与图6所示的天线100的辐射方向基本相同,也与天线100处于第一姿态时的辐射方向基本相同,能够覆盖水平方向,在水平方向上不存在零点位置,即在水平方向上各个位置均能够有较好的信号传输效果。
需要说明的是,本申请中,通过改变第一腔室11内的电介质流体70的形状、材料、体积、第一馈电件30的馈电位置等特性中的一项或多项,改变第二腔室21内的电介质流体70的形状、材料、体积、第二馈电件40的馈电位置等特性的一项或多项,能够改变天线100的工作频率、方向图指向方向等,从而得到具体其他所需的工作频率、方向图指向方向等特性的天线100。
可以理解的是,本申请的其它一些实施方式中,天线100的电介质流体70谐振产生的天线模式可以为TE01模,此时,天线100的工作频率与第一腔室11或第二腔室21的直径D、高度H及电介质流体70的相对介电常数εr满足如下公式:
其中,fTE01为本实施方式的天线100的工作频率,D为第一腔室11或第二腔室21的直径,H为第一腔室11或第二腔室21的高度,c为光速,π为圆周率。
本申请实施方式中,由于天线100处于第一姿态及第二姿态之间变化时,电介质流体70能够在重力的作用下在第一腔室11及第二腔室12之间流动,且当天线100位于所述第一姿态时,所述第一馈电件30能够为所述第一腔室11内的所述电介质流体70进行馈电,所述第二馈电件40与电介质流体70信号断开;所述天线100位于所述第二姿态时,所述第二馈电件40为所述第二腔室21内的所述电介质流体70进行馈电,所述第一馈电件30与电介质流体70信号断开。由于第一馈电件30为所述第一腔室11内的所述电介质流体70进行馈电时,激励电介质流体70谐振产生的天线方向图能够覆盖水平方向,并且,第二馈电件40为所述第二腔室21内的所述电介质流体70进行馈电时,激励电介质流体70谐振产生的天线方向图也能够覆盖水平方向。换句话说,天线100位于第一姿态及第二姿态下,天线100的方向图能够基本不变,即电子设备1000处于不同的姿态下时,天线100的方向图能够基本不变,从而保证电子设备1000处于不同的姿态下,天线100均能够有较好的工作效率。
由于电解质流体的形状、体积及馈电件的结构、馈电件相对于电解质流体的馈电位置等会影响天线100的工作频率、工作效率、辐射方向等参数,而本实施方式中,天线100的第一腔室11的结构与第二腔室21的结构基本相同,第一馈电件30与第二馈电件40的结构基本相同,第一馈电件30相对于第一腔室11的馈电位置与第二馈电件30相对于第二腔室21的馈电位置基本相同。因此,本实施方式中,天线100位于第一姿态及第二姿态下,天线100的方向图能够基本不变。可以理解的是,在本申请的其它实施方式中,第一腔室11的结构与第二腔室21的结构可以不同,通过匹配对应的第一馈电件30与第二馈电件40的结构、第一馈电件30相对于第一腔室11的馈电位置、及第二馈电件30相对于第二腔室21的馈电位置,也能够实现天线100位于第一姿态及第二姿态下,天线100的方向图能够基本不变的性能,在此不进行具体举例说明。
本实施方式中,天线100包括第一腔室11及第二腔室21,天线100在第一姿态下及第二姿态下均能够基本保持方向图不变。可以理解的是,在本申请的其它实施方式中,天线100可以包括有更多的腔室,不同的腔室的中心轴朝向不同的方向,且不同的腔室之间连通,使得电介质流体70能够在不同的腔室之间流动,从而能够使得天线100在其他的姿态下均能够保持方向图不变,保证电子设备1000处于其他姿态时,也能够具有较好的信号传输效果。例如,一些实施方式中,天线100还可以包括第三腔室及第三馈电件,天线100处于第三姿态时,电介质流体70能够填充于第三腔室内,第三馈电件为第三腔室内的电介质流体70馈电,第一馈电件30与第二馈电件40均与电介质流体70信号断开,第三馈电件为第三腔室内的电介质流体70馈电,使得第三腔室内的电介质流体70谐振产生的信号的方向图也能够覆盖水平方向,从而使得天线100在第一姿态、第二姿态及第三姿态下,天线100的方向图能够基本不变。
请重新参阅图4及图5,本申请一些实施方式中,天线100还包括安装件60。本申请一些实施方式中,第一容器10、第二容器20及第一馈电件30、第二馈电件40均固定于安装件60上,再将安装件60固定于电子设备1000的其它结构上,从而能够方便的将天线100在电子设备1000内的安装,并能够保证天线100的结构的稳定。本实施方式中,连接通道50内嵌于安装件60内,使得连接通道50与第一容器10及第二容器20之间的连接更加的稳固。可以理解的是,本申请的其它一些实施方式中,连接通道50也可以位于安装件60外,以直接连接第一容器10及第二容器20。
本实施方式中,安装件60包括相交的第一固定面60a及第二固定面60b。本实施方式中,第一固定面60a及第二固定面60b为垂直的表面。天线100处于第一姿态时,第一固定面60a为竖直表面,第二固定面60b为水平表面。可以理解的是,本申请的其它一些实施方式中,第一固定面60a也可以不与第二固定面60b垂直,第一固定面60a与第二固定面60b相交呈一定角度的夹角。例如,第一固定面60a与第二固定面60b之间也可以相交呈85°或110°的夹角,本申请中对第一固定面60a与第二固定面60b之间的夹角不进行具体限定,只要分别安装于第一固定面60a与第二固定面60b的两个容器内的电介质流体,在天线的不同姿态下,能分别提供期望的形态、体积和/或馈电位置即可,例如两个容器内的电介质流体分别在第一姿态和第二姿态下具有相同的形状、体积及馈电位置。本实施方式中,第一容器10与第二容器20为相互独立的结构。所述第一容器10固定于所述第一固定面60a,所述第二容器20固定于所述第二固定面60b。当电子设备1000在第一姿态与第二姿态之间切换时,第一容器10与第二容器20的位置转换,收容于第一腔室11和/或第二腔室21内的电介质流体70在重力的作用下进行流动,从而改变电介质流体70与第一馈电件30与第二馈电件40之间的相对位置,使得天线100在第一姿态下及第二姿态下,电介质流体70谐振产生的射频信号的方向图基本不变,即保证在电子设备1000处于不同的姿态下时,天线100的方向图基本不变,从而保证电子设备1000处于不同的姿态下,天线100均能够有较好的工作效率。
可以理解的是,本申请的其它实施方式中,第一容器10、第二容器20、第一馈电件30及第二馈电件40可以安装固定于安装件60的同一个表面。例如,第一容器10与第二容器20可以均安装固定于第一固定面60a。同样地,只要保证第一容器10及第二容器20内的电介质流体70,在天线的不同姿态下,能分别提供期望的形态、体积和/或馈电位置即可。本申请的一些实施方式中,天线100也可以没有安装件60,第一容器10、第二容器20、第一馈电件30及第二馈电件40可以直接固定在主板300上。
请重新参阅图6,本申请一些实施方式中,安装件60也可以为电路板。本实施方式中,电路板包括依次层叠设置的布线层61绝缘层63及接地层62,布线层61与接地层62通过绝缘层63间隔开,第一馈电件11及第二馈电件21均与安装件60的布线层61及接地层62电连接。安装件60与主板300连接时,安装件60的布线层61与主板300的走线层301电连接,安装件60的接地层62与主板300的地层302电连接,从而实现天线100的接地及与射频前端200之间的电连接。
本实施方式中,第一馈电件30伸入第一腔室11内。当天线100位于第一状态时,第一腔室11内填充有电介质流体70,第一馈电件30能够与收容于第一腔室11内的电介质流体70直接接触。第一馈电件30与收容于第一腔室11内的电介质流体70直接接触时,第一馈电件30可以为第一腔室11内的电介质流体70进行直接馈电,以激励第一腔室11内的电介质流体70谐振以辐射出射频信号。同样的,第二馈电件40伸入第二腔室21内。当天线100位于第二状态时,第二腔室21内填充有电介质流体70,第二馈电件40能够与收容于第二腔室21内的电介质流体70直接接触。第二馈电件40与收容于第二腔室21内的电介质流体70直接接触时,第二馈电件40可以为第二腔室21内的电介质流体70进行直接馈电,以激励第二腔室21内的电介质流体70谐振以辐射出射频信号。需要说明的是,本申请中所说的直接馈电是指馈电件与电介质流体直接接触,馈电件传输的电能量直接传输至电介质流体。
可以理解的是,本申请的其它一些实施方式中,第一馈电件30可以仅靠近第一腔室11设置,而不需要伸入第一腔室11内,第一馈电件30能够通过耦合方式为第一腔室11内的电介质流体70进行馈电;第二馈电件40可以仅靠近第二腔室21设置,而不需要伸入第二腔室21内,第二馈电件40可以通过耦合方式为第二腔室21内的电介质流体70进行馈电。请参阅图15,图15为本申请的另一种实施方式的天线100的基本形态的截面示意图。本实施方式中,第一馈电件30可以设置于第一容器10的外表面,第一馈电件30与第一腔室11的电介质流体70之间的距离在阈值范围内时,第一馈电件30能够与第一腔室11的电介质流体70进行耦合,从而实现第一馈电件30为第一腔室11内的电介质流体70进行耦合馈电。需要说明的是,本申请中所说的耦合馈电是指馈电件与电介质流体之间有一定阈值范围内的距离,馈电件传输的电能量能够通过耦合的方式传输至电介质流体。同样的,第二馈电件40可以设置于第二容器20的外表面,第二馈电件40与第二腔室21的电介质流体70之间的距离在阈值范围内时,第二馈电件40能够与第二腔室21的电介质流体70进行耦合,从而实现第二馈电件40为第二腔室21内的电介质流体70进行耦合馈电。本申请实施方式中,天线100位于第一姿态时,电介质流体70填充于第一腔室11内,电介质流体70与第一馈电件30之间的距离在阈值范围内时,第一馈电件30能够为第一腔室11内的电介质流体70进行耦合馈电;天线100位于第二姿态时,电介质流体70填充于第二腔室21内,电介质流体70与第二馈电件40之间的距离在阈值范围内时,第二馈电件20能够为第二腔室21内的电介质流体70进行耦合馈电。
请参阅图16及图17,图16所示为本申请的另一种实施方式的天线100在第一姿态下的截面示意图;图17所示为图16所示的天线100在第二姿态下的截面示意图。本实施方式的天线100与图4所示的天线100的结构基本相同,本实施方式的天线100与图4所示的天线100的主要差别在于:本实施方式中,第一容器10的第一腔室11与第二容器20的第二腔室21为独立的结构,第一腔室11与第二腔室21之间不连通。第一腔室11与第二腔室21内均部分填充有电介质流体70,换句话说,电介质流体70没有充满第一腔室11及第二腔室21。因此,在天线100的姿态改变时,第一腔室11内的电介质流体70能够在自身重力的作用下在第一腔室11内流动,保持液面始终水平;天线100的姿态改变时,第二腔室21内的电介质流体70能够在自身重力的作用下在第二腔室21内流动,保持液面始终水平。本实施方式中,第一腔室11及第二腔室21内的电介质流体70的体积相同,均小于或者等于第一腔室11及第二腔室21的容积的一半,从而保证第一腔室11内的电介质流体70能够有较好的流动性,第二腔室12内的电介质流体70能够有较好的流动性。可以理解的是,本申请的其它一些实施方式中,在保证第一腔室11内的电介质流体70的流动性,以及第二腔室12内的电介质流体70的流动性的情况下,第一腔室11内的电介质流体70的体积也可以大于第一腔室11的容积的一半,第二腔室12内的电介质流体70的体积也可以大于第二腔室12的容积的一半。
本实施方式中,天线100在不同姿态下改变时,第一腔室11内的电介质流体70在自身重力的作用下在第一腔室11内流动,第一腔室11内的电介质流体70与第一馈电件30之间的位置关系发生改变;第二腔室21内的电介质流体70在自身重力的作用下流动,第二腔室21内的电介质流体70与第二馈电件40之间的位置关系发生改变,从而实现所述第一馈电件30为所述电介质流体70馈电或馈电断开,或使所述第二馈电件40为所述电介质流体70馈电或馈电断开,进而使得天线100在不同的姿态下,天线100的方向图的指向方向基本相同。
本实施方式中,天线100位于第一姿态时,第一腔室11内电介质流体70与第一馈电件30接触,即所述第一馈电件30与所述第一腔室11内的电介质流体的距离在阈值范围内,从而第一馈电件30能够激励第一腔室11中的电介质流体70辐射以产生射频信号。此时,第二腔室21内的电介质流体70的液面低于第二馈电件40,第二腔室21内的电介质流体70与第二馈电件40之间间隔,且所述第二馈电件40与所述第二腔室21内的电介质流体的距离在阈值范围内,第二馈电件40不能激励第二腔室21内的电介质流体70谐振。换句话说,天线100处于第一姿态时,仅有第一腔室11内的电介质流体70作为天线100的辐射体;天线100处于第二姿态时,第一腔室11内的电介质流体70在自身的重力作用下进行流动,至第二腔室21内,第一腔室11中没有电介质流体70。此时,第二腔室21中的电介质流体70与第二馈电件40接触,第二馈电件40馈入的电流能够激励第二腔室21中的电介质流体70谐振,从而辐射产生射频信号。而由于第一腔室11中没有电介质流体70,第一馈电件30不能激励电介质流体70辐射产生射频信号。换句话说,天线100处于第二姿态时,仅有第二腔室21内的电介质流体70作为天线100的辐射体。
本实施方式中,由于天线100的第一腔室11与第二腔室12的形状、结构基本相同,且第一腔室11内的电介质流体70的体积与第二腔室21内的电介质流体70的体积基本相同,因此,天线100处于第一姿态时的第一腔室11内的电介质流体70的形状、体积等与天线处于第二姿态时的第二腔室21内的电介质流体70的形状、体积等基本相同。并且,第一馈电件30的结构与第二馈电件40的结构基本相同。且天线100处于第一姿态时,第一馈电件30相对于第一腔室11内的电介质流体的馈电位置与天线100位于第二姿态时,第二馈电件40相对于第二腔室21内的电介质流体的馈电位置等性能基本相同,因此,本实施方式的第一方向图与第二方向图基本相同,从而保证天线100在不同的姿态下均能够保持天线100的方向图基本不变,即保证天线100在不同的姿态下均具有较好的信号收发效果。可以理解的是,由于电解质流体的形状、体积及馈电件的结构、馈电件相对于电解质流体的馈电位置等会影响天线100的工作频率、工作效率、辐射方向等参数,因此,本实施方式中,第一腔室11的结构与第二腔室21的结构可以不同,通过匹配对应的第一馈电件30与第二馈电件40的结构、第一馈电件30相对于第一腔室11的馈电位置、及第二馈电件30相对于第二腔室21的馈电位置,也能够实现天线100位于第一姿态及第二姿态下,天线100的方向图能够基本不变的性能,在此不进行具体举例说明。
本实施方式中,天线100的第一容器10与第二容器20的基本结构及组成材料基本相同,均为玻璃容器。第一腔室11与第二腔室12均为圆柱状的腔室,且第一腔室11及第二腔室21的高度H均为13mm;第一腔室11及第二腔室21的直径D均约为16mm。第一馈电件30与第二馈电件40的形状、材质及馈电位置基本相同,第一馈电件30及第二馈电件40均为馈电针,第一馈电件30从第一容器10的底壁沿第一腔室11的中心轴插入至第一腔室11内,第二馈电件40从第二容器20的底壁沿第二腔室21的中心轴插入至第二腔室21内。本实施方式中,第一腔室11内的电介质流体70及第二腔室21内的电介质流体70均为相对介电常数εr约为80的纯水。因此,本实施方式的天线100处于图4所示的第一姿态下时,第一腔室11内的电介质流体70的高度约为13mm。第一腔室11内的电介质流体70与第一馈电件30接触,从而第一馈电件30能够为第一腔室11内的电介质流体70进行馈电,从而第一腔室11内的电介质流体70能够谐振产生射频信号。第二腔室21内的电介质流体70的液面低于第二馈电件40,第二馈电件40不能够为第二腔室21内的电介质流体70进行馈电。天线100位于第一姿态时,第一腔室11内的电介质流体70的形状、材料、体积、第一馈电件30的馈电位置等特性与图6所示的天线100的腔室103内的电介质流体104的形状、材料、体积、馈电件102的馈电位置等特性基本相同,因此,本申请的天线100在第一姿态下的工作频段与图6所示的天线100的工作频段基本相同,均为2.4GHz,且在该工作频段下天线100具有较高的工作效率。请参阅图18及图19,图18所示为图16所示实施方式的天线100的三维(3D)方向图,其中,颜色越深的区域表示信号强度越好;图19所示为图16所示实施方式的天线100的水平面方向图,其中,各径向线分别表示水平方向上的不同角度,各同心圆分别表示不同的信号强度。本实施方式中,天线100处于第一姿态时,天线100辐射方向能够覆盖水平方向,在水平方向上不存在零点位置,即在水平方向上各个位置均能够有较好的信号传输效果。
同样的,本实施方式的天线100处于图17所示的第二姿态下时,第二腔室21内的电介质流体70的形状、材料、体积、第二馈电件40的馈电位置等特性与图6所示的天线100的腔室103内的电介质流体104的形状、材料、体积、馈电件102的馈电位置等特性基本相同,因此,本实施方式的天线100在第二姿态下的工作频段与图6所示的天线100的工作频段也基本相同,均为2.4GHz,且在该工作频段下天线100具有较高的工作效率。请参阅图20及图21,图20所示为图17所示实施方式的天线100的三维(3D)方向图,其中,颜色越深的区域表示信号强度越好;图21所示为图17所示实施方式的天线100的水平面方向图,其中,各径向线分别表示水平方向上的不同角度,各同心圆分别表示不同的信号强度。线a表示水平方向上各角度的天线信号强度大小。本实施方式中,天线100处于第二姿态时,天线100的辐射方向能够覆盖水平方向,在水平方向上不存在零点位置,即在水平方向上各个位置均能够有较好的信号传输效果。换句话说,本实施方式中,天线100在第一姿态下及第二姿态下均能够保持方向图基本不变,使得天线100的方向图能够基本覆盖水平方向,在水平方向上不存在零点位置,从而天线100在不同的姿态下均能够有较好的信号传输效果。
需要说明的是,本申请中,通过改变第一腔室11内的电介质流体70的形状、材料、体积、第一馈电件30的馈电位置等特性中的一项或多项,改变第二腔室21内的电介质流体70的形状、材料、体积、第二馈电件40的馈电位置等特性中的一项或多项,能够改变天线100的工作频率、方向图指向方向等,从而得到具有其他所需的工作频率、方向图指向方向等特性的天线100,且能保证天线100在不同的姿态下的方向图的指向方向基本不变。
请参阅图22及图23,图22所示为本申请的另一种实施方式的天线100在第一姿态下的截面示意图;图23所示为图22所示的天线100在第二姿态下的截面示意图。本实施方式的天线100与图4所示的天线100的结构基本相同,本实施方式的天线100与图4所示的天线100的主要差别在于:本实施方式中,第一容器10及第二容器20的结构与图4所示的天线100不同,第一馈电件30与第二馈电件40的结构与图4所示天线100不同。本实施方式的天线100在第一姿态下及第二姿态下,电介质流体70均能够实现共体双馈,从而能够激励第一腔室11内的电介质流体70产生不同模式的天线谐振,实现天线100的多进多出(MIMO,multiinput multi output)设计。并且,天线100在第一姿态及第二姿态下,天线100的不同工作模式的方向图的指向方向基本相同。
具体的,请参阅图24及图25,图24为图22及图23所示的天线100的第一容器10及第一馈电件30的截面示意图,图25所示为图24所示的第一馈电件30的平面示意图。本实施方式中,第一容器10的第一腔室11包括第一区111及分别位于第一区111的两端的第二区112,第一区111与所述第二区112在所述第一腔室11的中心轴的方向上排布,第一区111连通位于其两端的第二区112。所述第一区111的径向方向的尺寸小于所述第二区112的径向方向的尺寸。本实施方式中,第一区111及第二区112均为圆柱状结构,第一区111的中心轴与第二区112的中心轴共线。本实施方式中,第二区112的直径大于第一区111的直径。具体的,第一区111的直径D1约为18mm,第二区112的直径D2约为38.6mm。第一区111的高度H1约为9mm,第二区112的高度H2约为1.8mm。
本实施方式中,天线100在不同姿态下转换时,电介质流体70可能会在第一腔室11/第二腔室12内产生少量残留。例如,天线100从第一姿态转换至第二姿态时,第一腔室11内的电介质流体70在自身重力的作用下经连通管道50流至第二腔室12内。由于第一腔室11的内壁面的表面特性,电介质流体70会有部分残留吸附在第一腔室11的内壁面上。并且,由于第一腔室11的第二区112的高度较小,电介质流体70更容易在第二区112的边缘位置残留。同样的,天线100从第二姿态转换至第一姿态时,第二腔室12内的电介质流体70在自身重力的作用下经连通管道50流至第一腔室11内。由于第二腔室12的内壁面的表面特性,电介质流体70会有部分残留吸附在第二腔室12的内壁面上。并且,由于第二腔室12的第二区112的高度较小,电介质流体70更容易在第二区112的边缘位置残留。本申请的一些实施方式中,在第一腔室11及第二腔室12的第二区112的边缘位置均连接有排液管道,与第一腔室11一端连接的排液管道连接至第二腔室12,与第二腔室12一端连接的排液管道连接至第一腔室11,从而尽量的减少电介质流体70在第一腔室11/第二腔室12内的残留。
可以理解的是,本申请的其它一些实施方式中,根据实际的方向图的方向需求、天线100的工作频率等的需求,第一区111及第二区112的形状、大小可以根据实际需求变化。例如,一些实施方式中,第一区111及第二区112的形状也可以为四棱柱状、锥台状等各种结构。
本实施方式中,第二容器20的结构与第一容器10的结构基本相同。即第二容器20的第二腔室21包括第一区211及分别位于第一区211两端的两个第二区212。本实施方式中,对第二容器20的结构不进行赘述。可以理解的是,本申请的其它实施方式中,第二容器20也可以为其它的结构,通过相对应的设计第二容器20的第二腔室21的形状及容积等参数,也能够实现天线100在不同的姿态下,天线100的方向图的指向方向基本不变的技术效果。
请一并参阅图24及图25,本实施方式中,第一馈电件30包括第一馈电部31及多个第二馈电部32,所述第一馈电部31与所述第二馈电部32间隔设置。第一馈电部31及第二馈电部32与第一腔室11的不同位置相对,使得第一腔室11内的电介质流体70能够实现共体双馈,从而能够同时激励第一腔室11内的电介质流体70产生不同模式的天线谐振,实现天线100的多进多出(MIMO,multi input multi output)设计,从而提升天线100的信号吞吐量,提高天线100的通信速率。
本实施方式中,第一馈电部31包括第一馈电主体311及四个第一馈电枝节312,四个第一馈电枝节312均匀围绕第一馈电主体311设置。并且,第一馈电枝节312的一端均与第一馈电主体311电连接,另一端向远离第一馈电主体311的一侧延伸。本实施方式中,相邻的第一馈电枝节312的延伸方向呈90°夹角。各第一馈电枝节312远离第一馈电主体311的一端及第一馈电主体311的中心位置均有馈电点A,射频前端200传输来的信号经馈电点A传输至第一馈电部31。需要说明的是,本申请一些实施方式中,馈电点A并非为实际存在的结构,馈电件(包括第一馈电件30及第二馈电件40)上与连接射频前端200及馈电件的传输线路相连接的位置即为本申请所述的馈电点A。
本实施方式中,第二馈电部32包括有四个第二馈电枝节321,四个第二馈电枝节321围绕第一馈电部31设置并与第一馈电部31均间隔设置。本实施方式中,四个第二馈电枝节321围绕形成的图形的中心与第一馈电主体311的中心重合。四个第二馈电枝节321的一端均有馈电点A,射频前端200传来的信号通过第二馈电枝节321的馈电点A馈入第二馈电部32。
可以理解的是,本申请的其它一些实施方式中,根据实际的方向图的方向需求、天线100的工作频率、天线100的工作模式等需求,第一馈电部31及第二馈电部32的结构均可以相应进行变化,本申请不进行具体举例说明。
需要说明的是,本实施方式中,第二馈电件40的结构与第一馈电件30的结构基本相同,即第二馈电件40包括第一馈电部41及第二馈电部42,第一馈电部41及第二馈电部42的结构及设置位置等与第一馈电部31及第二馈电部32的结构及设置位置等均基本相同,在此不进行赘述。可以理解的是,本申请的其它实施方式中,第二馈电件40的结构与第一馈电件30的结构也可以不同。
请参阅图23及图24,本实施方式中,天线100还包括馈电板80,第一馈电件30及第二馈电件40可以集成于馈电板80上,第一容器10及第二容器20均固定于馈电板80上。并且,第一馈电件30位于馈电板80上朝向第一容器10的一侧,并靠近第一腔室11设置,第二馈电件40位于馈电板80上朝向第二容器20的一侧,并靠近第二腔室21设置。本实施方式中,第一馈电件30的中心位于第一腔室11的中心轴的延长线上,第二馈电件40的中心位于第二腔室21的中心轴的延长线上。
可以理解的是,本申请的其它一些实施方式中,天线100可以没有馈电板80,第一馈电件30及第二馈电件40也可以直接集成于安装件60上,以简化天线100的结构。
本实施方式中,馈电板80也可以为电路板,包括走线层81、接地层82及绝缘层83,绝缘层83位于走线层81与接地层82之间、走线层81背离接地层82的一侧及接地层82远离走线层81的一侧。本实施方式中,走线层81可以和安装件60的布线层61电连接,射频前端200传输的信号可以经走线层81传输;接地层82可以和安装件60的接地层62电连接,实现接地层82的接地。
本实施方式中,馈电板80包括两块,第一馈电件30及第二馈电件40分别集成于对应的馈电板80上。本实施方式中,第一馈电件30形成于与其对应的馈电板80的表面,且第一馈电件30朝向第一容器10的表面与馈电板80朝向第一容器10的表面共面,从而馈电板80与第一容器10有更好的固定效果,进而集成于馈电板80上的第一馈电件30与第一容器10之间的相对位置更加的稳定可靠。本实施方式中,第一馈电件30的馈电点A均与馈电板80的走线层81电连接,射频前端200的信号经走线层81传输至第一馈电部31。并且,本实施方式中,第一馈电部31均与馈电板80的接地层82连接,从而使得第一馈电部31均接地。同样的,本实施方式中,第二馈电件40形成于与其对应的馈电板80的表面,且第二馈电件40朝向第二容器20的表面与馈电板80朝向第二容器20的表面共面,从而馈电板80与第二容器20有更好的固定效果,进而集成于馈电板80上的第二馈电件40与第二容器20之间的相对位置更加的稳定可靠。本实施方式中,第二馈电件40的馈电点A均与馈电板80的走线层81电连接,射频前端200的信号经走线层81传输至第一馈电部31。并且,本实施方式中,第一馈电部31均与馈电板80的接地层82连接,从而使得第一馈电部31均接地。
本实施方式中,第一馈电件30和第一容器10的安装固定关系与第二馈电件40和第二容器20的安装固定关系基本相同。可以理解的是,本申请的其它实施方式中,第一馈电件30和第一容器10的安装固定关系与第二馈电件40和第二容器20的安装固定关系也可以不同。例如,本申请的一些实施方式中,第一馈电件30可以伸入第一腔室11内,或第一馈电件30的中心与第一腔室21的中心轴的延长线错开。通过相对应的设计第一腔室11及第二腔室21的形状、容积等参数、第一馈电件30及第二馈电件40的结构、第一馈电件30和第一容器10的安装固定关系与第二馈电件40和第二容器20的安装固定关系等,能够实现天线100在不同的姿态下,天线100的方向图的指向方向基本不变的技术效果。
本实施方式中,第一容器10的第一腔室11与第二容器20的第二腔室21连通,电介质液体能够在第一腔室11与第二腔室21之间流动。在天线100处于第一姿态时,电介质流体70流动至第一腔室11内,并充满第一腔室11,第二腔室21内没有所述电介质流体70;第二姿态下,电介质流体70流动至第二腔室21内,并充满第二腔室21,第一腔室11内没有所述电介质流体70。第一姿态下,第一馈电件30的第一馈电部31及第二馈电部32均能够给第一腔室11内的电介质流体70进行馈电,从而激励第一腔室11内的电介质流体70谐振,并辐射产生TM01模及TE01模的射频信号。同样的,第二姿态下,第二馈电件40的第一馈电部31及第二馈电部32均能够给第二腔室21内的电介质流体70进行馈电,从而激励第二腔室21内的电介质流体70谐振,并辐射产生TM01模及TE01模的射频信号。
由于第一容器10及第二容器20的结构相同,第一馈电件30与第二馈电件40的结构相同,且第一馈电件30和第一容器10的安装固定关系与第二馈电件40和第二容器20的安装固定关系相同,因此,天线100位于第一姿态下及第二姿态下,天线100辐射产生的TM01模及TE01模的射频信号基本相同。请参阅图26,图26所示为图22所示的天线100位于第一姿态下的TM01模及TE01模的天线性能曲线图。其中,Efficiency-TE01是指TE01模的射频信号的辐射效率曲线图;Efficiency-TM01是指TM01模的射频信号的辐射效率曲线图;
S1,1-TM01是指TM01模的射频信号的回波损耗曲线图;S2,2-TM01是指TM01模的射频信号的回波损耗曲线图;S1,2是指TM01模的射频信号与TE01模的射频信号的隔离度曲线图。从图中可以得知,本实施方式中,TE01模和TM01模的射频信号的工作频率均位于2.5GHz左右,工作效率约为-3dB。换句话说,本实施方式中,TE01模和TM01模在工作频率为2.5GHz左右均具有较好的工作效率。并且,根据TM01模的射频信号与TE01模的射频信号的隔离度曲线图可知,本实施方式中,TM01模与TE01模的射频信号在的工作频率均位于2.5GHz左右具有良好的隔离度。
请参阅图27及图28,图27所示为图22所示实施方式的天线100处于第一姿态时,天线100的工作模式为TM01模时的三维(3D)方向图,其中,颜色越深的区域表示信号强度越好;图28所示为图22所示实施方式的天线100处于第一姿态时,天线100的工作模式为TM01模时的平面方向图,其中,各径向线分别表示水平方向上的不同角度,各同心圆分别表示不同的信号强度。线a表示水平方向上各角度的天线信号强度大小。本实施方式中,天线100处于第一姿态时,天线100辐射方向能够覆盖水平方向,在水平方向上不存在零点位置,即在水平方向上各个位置均能够有较好的信号传输效果。请参阅图29及图30,图29所示为图22所示实施方式的天线100处于第二姿态时,天线100的工作模式为TM01模时的三维(3D)方向图,其中,颜色越深的区域表示信号强度越好;图30所示为图22所示实施方式的天线100处于第二姿态时,天线100的工作模式为TM01模时的平面方向图,其中,各径向线分别表示水平方向上的不同角度,各同心圆分别表示不同的信号强度。线a表示水平方向上各角度的天线信号强度大小。本实施方式中,天线100处于第二姿态时,天线100辐射方向也能够覆盖水平方向,在水平方向上不存在零点位置,即在水平方向上各个位置均能够有较好的信号传输效果。请参阅图31及图32,图31所示为图22所示实施方式的天线100处于第一姿态时,天线100的工作模式为TE01模时的三维(3D)方向图,其中,颜色越深的区域表示信号强度越好;图32所示为图22所示实施方式的天线100处于第一姿态时,天线100的工作模式为TE01模时的平面方向图,其中,各径向线分别表示水平方向上的不同角度,各同心圆分别表示不同的信号强度。线a表示水平方向上各角度的天线信号强度大小。本实施方式中,天线100处于第一姿态时,天线100辐射方向能够覆盖水平方向,在水平方向上不存在零点位置,即在水平方向上各个位置均能够有较好的信号传输效果。请参阅图33及图34,图33所示为图22所示实施方式的天线100处于第二姿态时,天线100的工作模式为TE01模时的三维(3D)方向图,其中,颜色越深的区域表示信号强度越好;图34所示为图22所示实施方式的天线100处于第二姿态时,天线100的工作模式为TE01模时的平面方向图,其中,各径向线分别表示水平方向上的不同角度,各同心圆分别表示不同的信号强度。线a表示水平方向上各角度的天线信号强度大小。本实施方式中,天线100处于第二姿态时,天线100辐射方向也能够覆盖水平方向,在水平方向上不存在零点位置,即在水平方向上各个位置均能够有较好的信号传输效果。换句话说,本实施方式中,天线100在不同的工作模式(TM01模及TE01模)下,以及在天线100的不同姿态(第一姿态及第二姿态)下其方向图基本保持不变,能够覆盖水平方向,在水平方向上不存在零点位置,使得天线100能够具备更好的天线性能,并且在不同的姿态下均能够保持方向图基本不变,保证各种姿态下均能够有良好的信号传输效果。
需要说明的是,本申请中,第一腔室11内的电介质流体70激励产生的射频信号的方向图会受到第一腔室11内的电介质流体70的形状、体积、材料以及第一馈电件30的结构等的影响。因此,在保证天线100处于第一姿态时,第一馈电件30能够激励第一腔室11内的电介质流体70产生覆盖水平方向的辐射,并保证天线100处于第二姿态时,第二馈电件40能够激励第二腔室21内的电介质流体70产生覆盖水平方向的辐射的情况下,可以适应性的改变第一腔室11及第二腔室21的形状或容积,相应的改变电介质流体70的材料、第一馈电件30或第二馈电件的40的结构。换句话说,一些实施方式中,第一容器10及第二容器20的结构可以不相同,第一馈电件30与第二馈电件40的结构也可以相同,且第一馈电件30和第一容器10的安装固定关系与第二馈电件40和第二容器20的安装固定关系也可以相同,但同样能够实现天线100位于第一姿态下及第二姿态时,天线100能够产生TM01、TE01模的天线模式,且不同的姿态下的TM01模及TE01模的射频信号的方向图均能够覆盖水平方向,实现水平方向上各个方向的覆盖,在此不进行一一列举。
请参阅图35及图36,图35所示为本申请的另一种天线100在第一姿态时的截面示意图,图36所示为图35所示的天线100在第二姿态时的截面示意图。本实施方式的天线100与图4所示的天线100的基本原理相同,能够实现天线100在第一姿态下及第二姿态下的方向图的指向方向基本相同。本实施方式的天线100与图4所示的天线100的主要差别在于:本实施方式中,第一容器10与第二容器20的结构与图4所示的天线100的第一容器10及第二容器20的结构不同,且本实施方式的第一馈电件30及第二馈电件40的设置位置与图4所示实施方式的第一馈电件30及第二馈电件40的馈电位置的结构不相同。
具体的,本实施方式中,第一容器10及第二容器20相邻设置,且第一容器10及第二容器20形成一体结构。本实施方式中,第一腔室11及第二腔室21均为棱柱状结构,且第一腔室11与第二腔室21的容积大小不同,第一腔室11与第二腔室21连通。天线100处于第一姿态时,第一腔室11内的电介质流体及第二腔室21内的电介质流体的液面平齐,且第一腔室11内的电介质流体充满第一腔室11,第二腔室21内的电介质流体部分填充第二腔室21;天线100从第一姿态转换至第二姿态时,第一腔室11内的电介质流体在自身重力的作用下均流动至第二腔室21内,电介质流体21恰好充满第二腔室21。
本实施方式中,第一馈电件30设置第一腔室11外,并位于第一腔室11远离第二腔室21的一侧设置,第一馈电件30仅能为第一腔室11内的电介质流体进行耦合馈电。第二馈电件40设于第二腔室21外,且第二馈电件40位于第一腔室11与第二腔室21之间,第二馈电件40能够为第一腔室11及第二腔室21内的电介质流体进行耦合馈电。本实施方式中,天线位于第一姿态时,电介质流体70充满第一腔室11并部分填充第二腔室21,第一馈电件30为第一腔室内的电介质流体70耦合馈电,第二馈电件40同时为第一腔室11内及第二腔室21内的电介质流体70进行耦合馈电;天线位于第二姿态时,第一腔室11内没有电介质流体70,第一馈电件30不起到馈电作用,第二馈电件40为第二腔室21内的电介质流体70进行馈电。
请参阅图37,图37所示为图35所示的天线100处于第一姿态下时的天线性能曲线图。其中,S11对应的天线为回波损耗曲线图、Rad.efficient对应的为天线100的天线辐射效率曲线图、Tot.efficient对应的为天线100的总辐射效率曲线图。请参阅图38,图38所示为图35所示的天线100处于第一姿态时的电场分布示意图。从图37及图38可知,本实施方式中,天线100在第一姿态下的工作频率约为1.575GHz,天线模式为HEM11模。本实施方式中,天线100可以作为GPS天线,用于传输GPS信号。请参阅图39,图39所示为图35所示的天线100处于第一姿态时的天线100的三维(3D)方向图。其中,颜色越深的区域表示信号越强。本实施方式中,方向图中的上半球的辐射效率占比为62%,也即本实施方式中,天线100处于第一姿态时,其方向图主要指向顶部,能够实现良好的GPS信号的传输效果。
请参阅图40,图40所示为图35所示的天线100处于第二姿态下时的天线性能曲线图。其中,S1,1对应的天线为回波损耗曲线图、Rad.efficient对应的为天线100的天线辐射效率曲线图、Tot.efficient对应的为天线100的总辐射效率曲线图。请参阅图41,图41所示为图35所示的天线100处于第二姿态时的电场分布示意图。从图40及图41可知,本实施方式中,天线100在第二姿态下的工作频率约为1.575GHz,天线模式为HEM11模。本实施方式中,天线100可以作为电子设备1000的GPS天线,用于传输GPS信号。请参阅图42,图42所示为图35所示的天线100处于第二姿态时的天线100的三维(3D)方向图。其中,颜色越深的区域表示信号越强。本实施方式中,方向图中的上半球的辐射效率占比为62%,也即本实施方式中,天线100处于第二姿态时,其方向图也主要指向顶部,能够实现良好的GPS信号的传输效果。
本实施方式中,天线100处于第一姿态及第二姿态时,电介质流体70在第一腔室11与第二腔室21之间流动,改变电介质流体70的形状、及与第一馈电件30及第二馈电件40之间的位置关系,从而保证天线100处于第一姿态及第二姿态下,其方向图的指向方向基本上均朝上,从而保证天线100在第一姿态下及第二姿态下均能够实现较好的GPS信号传输效果。
请参阅图43,图43所示为本申请的另一种实施方式的天线100的结构示意图。本实施方式中的天线100相较于图35及图36所示的天线100的差别在于:本实施方式中,天线100还包括安装主体90。本实施方式中,所述第一容器10、所述第二容器20及所述第一馈电件30、所述第二馈电件40均固定于所述安装主体90上。本实施方式中,第一容器10、所述第二容器20及所述第一馈电件30、所述第二馈电件40可以固定于所述安装主体90的衬底91上或固定框92上,或者部分固定于衬底91上,部分固定于固定框92上,本申请对第一容器10、所述第二容器20及所述第一馈电件30、所述第二馈电件40在安装主体90上的具体固定位置不进行具体限定。
本实施方式中,所述安装主体90为终端保护壳。本实施方式中,所述安装主体90包括衬底91及围绕所述衬底91的固定框92,所述衬底91及所述固定框92围绕形成收容空间,所述收容空间用于收容终端。本申请中,收容于收容空间内的终端可以为手机、平板、电脑等终端结构。本实施方式中,以安装主体90为用于收容手机的终端保护壳为例,对本实施方式的天线100进行说明。本实施方式中,天线100处于第一姿态时,收容于安装主体90内的手机处于竖屏姿态;天线100处于第二姿态时,收容于安装主体90内的手机处于横屏姿态。本实施方式中,将第一容器10、所述第二容器20及所述第一馈电件30、所述第二馈电件40均固定于所述安装主体90上,使得本实施方式的天线100能够起到保护终端的作用的同时,还能够用于信号传输。一些实施方式中,本实施方式的天线100能够补充收容于安装主体90内的终端已有的天线性能。
本实施方式中,第一容器10及第二容器20与图35及图36所示的天线100的结构基本相同,第一容器10与第二容器20紧邻设置并形成一体结构。本实施方式中,电子设备1000的天线100的第一容器10及第二容器20形成的一体结构可以为具有一定的装饰性的立体图案,从而能够在使得本实施方式的天线100能够实现天线信号传输、保护终端的作用的同时,具有良好的外观效果。例如,本申请的一些实施方式中,第一容器10及第二容器20形成的一体结构可以设计为兔子、花朵等立体图案,以增强天线100的美学效果。可以理解的是,本申请的其它实施方式中,第一容器10及第二容器20也可以为间隔设置的独立结构,同样的第一容器10及第二容器20均可以设计为具有一定装饰作用的图案,以提高天线100的美学效果。
本实施方式中,天线100的第一腔室11、第二腔室21及所述第一馈电件30、所述第二馈电件40的结构与图35及图36所示的天线100的第一腔室11、第二腔室21及所述第一馈电件30、所述第二馈电件40的结构基本相同,第一馈电件30相对于第一腔室11的相对位置关系与图35及图36所示的天线100的第一馈电件10相对于第一腔室11的相对位置关系基本相同,第二馈电件40相对于第二腔室21的相对位置关系与图35及图36所示的天线100的第二馈电件40相对于第二腔室21的相对位置关系基本相同。因此,本实施方式中,天线100在第一姿态下的工作频率及天线100的方向图均与图35及图36所示的天线100的在第一姿态下的工作频率及天线100的方向图相同,天线100在第二姿态下的工作频率及天线100的方向图均与图35及图36所示的天线100的在第二姿态下的工作频率及天线100的方向图相同。换句话说,本实施方式中,天线100在第一姿态下及第二姿态下的工作频率均约为1.575GHz,天线模式为HEM11模。本实施方式中,天线100可以作为电子设备1000的GPS天线,用于传输GPS信号。本实施方式中,天线100处于第一姿态及第二姿态下,其方向图均主要指向顶部,从而能够保证在不同的姿态下均能够实现良好的GPS信号的传输效果,保证用户在横屏使用或者竖屏使用手机时,均能够得到较好的GPS信号效果。
本实施方式中,天线100还包括第一传输枝节33及第二传输枝节43。所述第一传输枝节33信号连接所述第一馈电件30,所述第一传输枝节33用于为所述第一馈电件30传输馈电信号。所述第二传输枝节43信号连接所述第二馈电件40,所述第二传输枝节43用于为所述第二馈电件40传输馈电信号。所述第一传输枝节33及所述第二传输枝节43可以固定于所述固定框92朝向所述收容空间的一侧或者所述衬底91朝向收容空间的一侧,或者,第一传输枝节33及所述第二传输枝节43可以分别固定于固定框92朝向所述收容空间的一侧及所述衬底91朝向收容空间的一侧。本实施方式中,所述第一传输枝节33及所述第二传输枝节43均固定于所述衬底91朝向收容空间的一侧。通过将第一传输枝节33及第二传输枝节43设于终端保护壳90的固定框92朝向收容空间的一侧或衬底92朝向收容空间的一侧,能够方便终端设于收容空间内时,设于终端上的射频前端的信号能够直接或间接地耦合至第一传输枝节33及第二传输枝节43,再通过第一传输枝节33将馈电信号传输至第一馈电件30,通过第二传输枝节43将馈电信号传输至第二馈电件40。并且,本实施方式中,设于终端上的射频前端200的信号通过耦合的方式传输至第一传输枝节33及第二传输枝节43,能够方便天线100的更换,用户能够更换具有不同外观的安装主体90,从而满足用户的需求。可以理解的是,本申请的一些实施方式中,第一传输枝节33及第二传输枝节43上还可以设置顶针或弹片等结构,终端收容于收容空间内时,第一传输枝节33及第二传输枝节43上的顶针或弹片等结构可以直接与终端的射频前端200连接,使得射频前端200传输的射频信号直接传输至第一馈电件30及第二馈电件40。
请参阅图44,图44所示为本申请另一种电子设备1000沿图43中的III-III截开后的部分截面示意图。本实施方式中,电子设备1000包括终端600及图43所示的天线100。本实施方式中,终端600为手机,天线100的安装主体90为手机保护壳,即本实施方式的电子设备1000为包括有手机保护壳的手机。可以理解的是,本申请中,终端600还可以为平板、电脑、智能手表等其它终端,本申请仅以终端600为手机为例进行说明。本实施方式中,终端600包括后壳601,电子设备1000的射频前端200也设于终端600内。所述后壳601上设有第一耦合枝节602及第二耦合枝节(图中未示出),所述第一耦合枝节602及所述第二耦合枝节均与所述射频前端200信号连接。终端600收容于安装主体90内时,终端600的后壳602与安装主体90的衬底91贴合,所述第一耦合枝节602与所述第一传输枝节33相对并耦合,所述第二耦合枝节与所述第二传输枝节43相对并耦合。射频前端200传输至第一耦合枝节602的信号可以耦合传输至第一传输枝节33,再经第一传输枝节33传输至第一馈电件30进行馈电;射频前端200传输至第二耦合枝节的信号可以耦合传输至第二传输枝节43,再经第二传输枝节43传输至第二馈电件40进行馈电。
请参阅图45,图45所示为本申请的另一种实施方式电子设备1000的结构示意图。本实施方式与图44所示实施方式的差别在于:本实施方式中,终端600包括边框604,边框604围绕衬底61设置。天线100的第一传输枝节33及第二传输枝节43设于固定框92朝向收容空间的一侧。终端600的第一耦合枝节602及第二耦合枝节603设于边框604上。终端600收容于安装主体90内时,边框604与安装主体90的固定框92贴合,所述第一耦合枝节602与所述第一传输枝节33相对并耦合,所述第二耦合枝节与所述第二传输枝节43相对并耦合。射频前端200传输至第一耦合枝节602的信号可以耦合传输至第一传输枝节33,再经第一传输枝节33传输至第一馈电件30进行馈电;射频前端200传输至第二耦合枝节的信号可以耦合传输至第二传输枝节43,再经第二传输枝节43传输至第二馈电件40进行馈电。
本申请利用液体基于重力的流动性,使得天线100在不同姿态下转换时,能够谐振产生天线信号的电介质流体70能够在自身重力的作用下流动,从而保障天线100在不同摆放姿态下,天线100的方向图的指向方向基本不变,从而保证天线100在不同的工作姿态下均具有较好的通信性能。相较于采用复杂的天线阵列和电子相移电路等方式以实现天线波束的自动转向或者采用水泵调节液体结构等方式以实现天线波束的自动转向,从而保证天线100在任何摆放姿态下均能够保证方向图指向特定方向的方案来说,本实施方式的天线100的结构更加简单、重量更轻、体积更小、耗能更低。
以上为本申请的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。
Claims (21)
1.一种天线,其特征在于,所述天线包括第一容器、第二容器、第一馈电件及第二馈电件,所述第一容器包括有第一腔室,所述第二容器包括有第二腔室,所述第一腔室和/或所述第二腔室内填充有电介质流体;
所述第一馈电件及所述第二馈电件用于激励所述第一腔室和/或所述第二腔室内填充的所述电介质流体谐振产生射频信号;
所述天线具有第一姿态及第二姿态,在所述天线从所述第一姿态切换到所述第二姿态,或从所述第二姿态切换到所述第一姿态时,所述电介质流体在自身重力作用下流动;
其中,所述天线处于所述第一姿态时,所述第一馈电件用于为所述第一腔室内的电介质流体馈电,以激励所述第一腔室内的电介质流体谐振产生射频信号;
所述天线处于所述第二姿态时,所述第二馈电件用于为所述第二腔室内的电介质流体馈电,以激励所述第二腔室内的电介质流体谐振产生射频信号。
2.如权利要求1所述的天线,其特征在于,所述天线处于所述第一姿态时,所述电介质流体谐振产生的射频信号的方向图为第一方向图;所述天线处于第二姿态时,所述电介质流体谐振产生的射频信号的方向图为第二方向图;所述第一方向图与所述第二方向图的指向角度相同。
3.如权利要求1或2所述的天线,其特征在于,所述第一腔室与所述第二腔室的形状、容积大小均相同,所述第一馈电件与所述第二馈电件的结构相同,且所述第一馈电件与所述第一腔室的相对位置和所述第二馈电件与所述第二腔室的相对位置相同。
4.如权利要求1所述的天线,其特征在于,所述第一腔室与所述第二腔室之间连通,所述天线在所述第一姿态与所述第二姿态之间变换时,所述电介质流体在自身重力作用下在所述第一腔室与所述第二腔室间流动;
所述天线处于所述第一姿态时,所述电介质流体在自身重力作用下流动至所述第一腔室,所述第一馈电件为所述第一腔室内的所述电介质流体馈电,所述第二馈电件为所述电介质流体的馈电断开;
所述天线处于所述第二姿态时,所述电介质流体在自身重力作用下流动至所述第二腔室,所述第二馈电件为所述第二腔室内的所述电介质流体馈电,所述第一馈电件为所述电介质流体的馈电断开。
5.如权利要求4所述的天线,其特征在于,所述第一腔室与所述第二腔室的形状、容积大小均相同,所述电介质流体的体积与所述第一腔室或所述第二腔室的容积大小相同。
6.如权利要求1所述的天线,其特征在于,所述第一腔室与所述第二腔室相互独立,所述第一腔室内及所述第二腔室内均部分填充有所述电介质流体,所述天线在所述第一姿态与所述第二姿态之间变换时,所述第一腔室内的所述电介质流体在自身重力作用下在所述第一腔室内流动,所述第二腔室内的所述电介质流体在自身重力作用下在所述第二腔室内流动;
所述天线处于所述第一姿态时,所述第一馈电件与所述第一腔室内的电介质流体的距离在阈值范围内,所述第一馈电件为所述第一腔室内的电介质流体馈电,所述第二馈电件与所述第二腔室内的电介质流体的距离超过阈值范围,所述第二馈电件与所述第二腔室内的电介质流体的馈电断开;
所述天线处于所述第二姿态时,所述第二馈电件与所述第二腔室内的电介质流体的距离在阈值范围内,所述第二馈电件为所述第二腔室内的电介质流体馈电,所述第一馈电件与所述第一腔室内的电介质流体的距离超过阈值范围,所述第一馈电件与所述第一腔室内的电介质流体的馈电断开。
7.如权利要求6所述的天线,其特征在于,所述第一腔室与所述第二腔室的形状、容积大小均相同;所述电介质流体的体积小于或等于所述第一腔室或所述第二腔室的容积的一半。
8.如权利要求1-7任一项所述的天线,其特征在于,所述第一腔室及所述第二腔室均为圆柱状,所述第一馈电件及所述第二馈电件均为柱状;所述第一腔室的中心轴与所述第二腔室的中心轴成夹角;所述第一馈电件沿所述第一腔室的中心轴伸入所述第一腔室内;所述第二馈电件沿所述第二腔室的中心轴伸入所述第二腔室内。
11.如权利要求1-7任一项所述的天线,其特征在于,所述第一馈电件及所述第二馈电件均包括第一馈电部及第二馈电部,所述第一馈电部与所述第二馈电部间隔设置;所述第一馈电件的所述第一馈电部及所述第二馈电部对应于所述第一腔室的不同位置,所述第二馈电件的所述第一馈电部及所述第二馈电部对应于所述第二腔室的不同位置。
12.如权利要求11所述的天线,其特征在于,所述第一腔室及所述第二腔室均包括第一区及位于所述第一区两端的第二区,所述第一腔室的所述第一区与所述第二区在所述第一腔室的中心轴的方向上排布,所述第二腔室的所述第一区与所述第二区在所述第一腔室的中心轴方向上排布,所述第一区的径向方向的尺寸小于所述第二区的径向方向的尺寸;
所述第一馈电部包括第一馈电主体及四个第一馈电枝节,四个所述第一馈电枝节均匀围绕所述第一馈电主体设置;四个所述第一馈电枝节的一端均与所述第一馈电主体电连接,另一端向远离所述第一馈电主体的一侧延伸;
所述第二馈电部包括四个第二馈电枝节,四个所述第二馈电枝节围绕所述第一馈电部设置并与所述第一馈电部均间隔设置,四个所述第二馈电枝节围绕形成的图形的中心与所述第一馈电主体的中心重合。
13.如权利要求1所述的天线,其特征在于,所述第一腔室与所述第二腔室之间连通,所述天线在所述第一姿态与所述第二姿态之间变换时,所述电介质流体在自身重力作用下在所述第一腔室与所述第二腔室间流动;所述第一馈电件位于所述第一腔室远离所述第二腔室的一侧,用于为所述第一腔室内的电介质流体馈电;所述第二馈电件位于所述第一腔室与所述第二腔室之间,用于为所述第一腔室及所述第二腔室内的电介质流体馈电;
所述天线处于所述第一姿态时,部分所述电介质流体填充于所述第一腔室,另外部分所述电介质流体填充于所述第二腔室,所述第一馈电件为所述第一腔室内的所述电介质流体馈电,所述第二馈电件为所述第一腔室及所述第二腔室内的所述电介质流体的馈电;
所述天线处于所述第二姿态时,所述第一腔室内的所述电介质流体在自身重力作用下流动至所述第二腔室,所述第二馈电件为所述第二腔室内的所述电介质流体馈电,所述第一馈电件为所述电介质流体的馈电断开。
14.如权利要求1-12任一项所述的天线,其特征在于,所述天线还包括安装件,所述安装件包括相交的第一固定面及第二固定面;所述第一容器及所述第一馈电件固定于所述第一固定面,所述第一腔室的中心轴与所述第一固定面相交;所述第二容器及所述第二馈电件固定于所述第二固定面,所述第二腔室的中心轴与所述第二固定面相交。
15.如权利要求14所述的天线,其特征在于,所述安装件包括接地层及布线层,所述接地层接地,所述布线层用于传输信号,所述第一馈电件及所述第二馈电件均与所述接地层及所述布线层电连接,射频信号经所述布线层传输至所述第一馈电件及所述第二馈电件。
16.如权利要求1-15任一项所述的天线,其特征在于,所述电介质流体为具有高介电常数的液体、粉末或颗粒。
17.如权利要求1-16所述的天线,其特征在于,所述天线还包括安装主体,所述安装主体为终端保护壳,所述第一容器、所述第二容器及所述第一馈电件、所述第二馈电件均固定于所述安装主体上。
18.如权利要求17所述的天线,其特征在于,所述安装主体包括衬底及围绕所述衬底的固定框,所述衬底及所述固定框围绕形成收容空间,所述收容空间用于收容终端;
所述天线还包括第一传输枝节及第二传输枝节,所述第一传输枝节信号连接所述第一馈电件,所述第一传输枝节用于为所述第一馈电件传输馈电信号;所述第二传输枝节信号连接所述第二馈电件,所述第二传输件用于为所述第二馈电件传输馈电信号;所述第一传输枝节及所述第二传输枝节均固定于所述衬底朝向所述收容空间的一侧。
19.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括射频前端及如权利要求1-18任一项所述的天线,所述射频前端与所述第一馈电件及所述第二馈电件信号连接,射频信号从所述射频前端传输至所述第一馈电件及所述第二馈电件。
20.如权利要求19所示的电子设备,其特征在于,所述电子设备包括主板,所述射频前端及所述天线均固定于所述主板上,所述主板包括走线层及地层,所述走线层与所述地层之间通过绝缘层隔开,所述走线层包括有至少一条走线,所述射频前端与所述第一馈电件及所述第二馈电件通过所述走线电连接;所述地层接地,所述第一馈电件及所述第二馈电件均与所述地层电连接。
21.如权利要求19所示的电子设备,其特征在于,所述天线还包括安装主体,所述安装主体为终端保护壳;
所述安装主体包括衬底及围绕所述衬底的固定框,所述衬底及所述固定框围绕形成收容空间;
所述天线还包括第一传输枝节及第二传输枝节,所述第一传输枝节信号连接所述第一馈电件,所述第一传输枝节用于为所述第一馈电件传输馈电信号;所述第二传输枝节信号连接所述第二馈电件,所述第二传输枝节用于为所述第二馈电件传输馈电信号;所述第一传输枝节及所述第二传输枝节均固定于所述衬底朝向所述收容空间的一侧;
所述电子设备还包括终端,所述终端收容于所述收容空间内;所述终端包括后壳及所述射频前端,所述后壳上设有第一耦合枝节及第二耦合枝节,所述第一耦合枝节及所述第二耦合枝节均与所述射频前端信号连接;所述第一耦合枝节与所述第一传输枝节相对并耦合,且所述第二耦合枝节与所述第二传输枝节相对并耦合;所述射频前端传输的射频信号经所述第一耦合枝节耦合传输至所述第一传输枝节,并经所述第二耦合枝节耦合传输至所述第二传输枝节。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/CN2021/142993 WO2022143881A1 (zh) | 2020-12-31 | 2021-12-30 | 天线及电子设备 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2020116452057 | 2020-12-31 | ||
CN202011645205 | 2020-12-31 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114696074A true CN114696074A (zh) | 2022-07-01 |
Family
ID=82135771
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110487605.8A Pending CN114696074A (zh) | 2020-12-31 | 2021-04-30 | 天线及电子设备 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114696074A (zh) |
WO (1) | WO2022143881A1 (zh) |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2370159B (en) * | 2000-12-15 | 2004-07-21 | Antenova Ltd | Tunable fluid-filled dielectric resonator antennas |
US6992628B2 (en) * | 2003-08-25 | 2006-01-31 | Harris Corporation | Antenna with dynamically variable operating band |
US7999749B2 (en) * | 2008-10-23 | 2011-08-16 | Sony Ericsson Mobile Communications Ab | Antenna assembly |
US8674886B2 (en) * | 2010-12-23 | 2014-03-18 | Sony Corporation | Mobile terminal |
KR101958864B1 (ko) * | 2012-09-17 | 2019-03-15 | 삼성전자 주식회사 | 액체 금속을 이용한 안테나 장치 및 그를 이용하는 휴대 단말기 |
US9024825B2 (en) * | 2012-11-23 | 2015-05-05 | Htc Corporation | Mobile devices with conductive liquid antennas and related methods |
CN108281771A (zh) * | 2018-03-22 | 2018-07-13 | 太行通信股份有限公司 | 利用重力控制收发波束方向的液体天线 |
-
2021
- 2021-04-30 CN CN202110487605.8A patent/CN114696074A/zh active Pending
- 2021-12-30 WO PCT/CN2021/142993 patent/WO2022143881A1/zh active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2022143881A1 (zh) | 2022-07-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104979624B (zh) | 再辐射天线和无线充电器 | |
EP2645480B1 (en) | Wireless device | |
CN111279548B (zh) | 通信设备 | |
CN110034374A (zh) | 电子设备 | |
US20170155185A1 (en) | Antenna apparatus in wireless communication device | |
US9343806B2 (en) | Antennas integrated in shield can assembly | |
US12009609B2 (en) | Antenna device | |
TW201517385A (zh) | 具有低被動相互調變的天線系統 | |
CN111710970B (zh) | 毫米波天线模组和电子设备 | |
CN114824749B (zh) | 一种电子设备 | |
BR102016028582A2 (pt) | Multiband monopoly antenna assembly | |
US20200106165A1 (en) | Electronic device | |
CN113169441A (zh) | 波束控制天线结构和包括所述结构的电子设备 | |
CN116365243A (zh) | 谐振腔天线及电子设备 | |
EP3586402B1 (en) | Mimo antenna module | |
JP2019506790A (ja) | アンテナ装置及び端末 | |
CN114696074A (zh) | 天线及电子设备 | |
CN114389005B (zh) | 一种电子设备 | |
CN117117470A (zh) | 一种电子设备 | |
CN209496992U (zh) | 终端 | |
CN110600858A (zh) | 一种天线单元及终端设备 | |
WO2024022281A1 (zh) | 一种电子设备 | |
WO2023124887A1 (zh) | 天线结构、封装天线、芯片和电子设备 | |
CN219513308U (zh) | 一种天线及电子设备 | |
WO2022185855A1 (ja) | アンテナ装置、及び、アンテナユニット |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |