CN114696078B - 天线装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种天线装置和电子设备，天线装置包括电路板和第一天线，电路板的地板包括第一边，第一天线包括馈电端、接地端和在所述馈电端和所述接地端之间延伸的辐射体，辐射体为印制在电路板的净空区的微带线结构，馈电端和接地端邻接第一边，辐射体的电长度大于1倍波长且小于1.5倍波长，以使第一天线馈电后能够同时激励所述地板和所述辐射体辐射电磁波。本申请提供的天线装置能够同时激励出两个方向的波束，增加天线装置的覆盖方向。

Description

天线装置和电子设备

技术领域

本申请涉及天线技术领域，特别是一种天线装置和电子设备。

背景技术

随着WiFi协议演进，空间流数不断增加，目前最大规格已能支持16流，意味着内置产品最多需要16组高性能天线，且要求各天线之间彼此影响小，满足其辐射性能。现有ONT(Optical network terminal，光网络终端)内置产品在外观、竞争力以及家居场景使用习惯等因素下，其尺寸和ID在朝着小型化的方向演进，意味着在产品功能和性能提高的条件下，天线的设计空间实际上越来越紧张。板印天线为印刷在电路板上的微带线结构的天线，板印天线具有节约空间且低成本的优势，但是常规板印天线只能实现一个方向波束的覆盖。

如何设计一种天线装置，通过印制在电路板上的微带线结构，能够同时激励出两个方向的波束，增加天线的覆盖方向，为业界研发的方向。

发明内容

本申请实施例提供一种天线装置和电子设备，能够同时激励出两个方向的波束，增加天线的覆盖方向。

第一方面，本申请提供一种天线装置，包括电路板和第一天线，电路板包括接地区和位于所述接地区外围的净空区，所述接地区内设地板，所述地板包括第一边；第一天线包括馈电端、接地端和在所述馈电端和所述接地端之间延伸的辐射体，所述辐射体为印制在所述净空区的微带线结构，所述馈电端和所述接地端邻接所述第一边，所述辐射体的电长度大于1倍波长且小于1.5倍波长，所述波长为所述第一天线的工作频率(这里的工作频率可理解为谐振频率)状态下的电磁波的波长，即第一天线在其工作频率下所辐射的电磁波的波长，以使所述第一天线馈电后能够同时激励所述地板和所述辐射体辐射电磁波。

本申请通过在净空区内设置第一天线，通过对第一天线的辐射体的电长度的配置，能够实现同时激励第一天线的辐射体和地板均辐射电磁波，从而实现天线装置具有双波束，不但能具有水平方向的波束，还具有垂直方向的波束，在家庭网关环境中能实现平层的电磁波信号辐射和跃层的电磁波信号辐射。由于第一天线是通过印制的方式形成在电路板上的微带线结构，具有成本低的优势，因此，本申请利用平面状的电路板微带线架构实现了双波束的天线效果。

一种可能的实施方式中，接地区内的地板的形状与接地区的形状相同，均为矩形(也可以为正方形、圆形、多边形或其它任意形状)。其它实施方式中，地板的形状与接地区的形状也可以不同，例如接地区呈矩形，地板可以为接地区内的部分区域，地板的面积小于接地区的面积。一种实施方式中，地板为设在接地区内的接地铜箔，接地区内可以设置电子器件，电子器件的地(例如电子器件的壳体)可以与地板共同构成天线装置的地。

一种可能的实施方式中，所述馈电端和所述接地端之间的垂直连线的中点为第一中点，所述第一边的延伸方向为第一方向，穿过所述第一中点且沿垂直于所述第一方向延伸的线为第一轴线，所述辐射体包括分布在所述第一轴线的两侧的第一辐射段和第二辐射段，所述第一辐射段连接在所述馈电端和所述第二辐射段之间，所述第二辐射段连接在所述第一辐射段和所述接地端之间，所述第一辐射段和所述第二辐射段的电长度不等。本实施方式提供的不对称的分布的辐射体，有利于形成双定向辐射的方向图，当天线具有水平垂直两个方向定向辐射需求时，可以通过类似的不对称的辐射体分布架构，配置相应的方向图。

一种可能的实施方式中，所述第一辐射段的电长度为L1，所述第二辐射段的电长度为L2，0.3≤L1/L2<0.7。一种可能的实施方式中，所述第一辐射段的电长度为L1，所述第二辐射段的电长度为L2，1.4<L1/L2≤3.3。可以理解的是，本申请可以根据具体的波形方向的不同，设置不同的辐射体的非对称架构。

一种可能的实施方式中，所述第一天线的工作频率为第一频率，所述辐射体设有缝隙，所述缝隙的设置使得所述辐射体在从所述馈电端向所述接地端延伸的路径上形成开路，所述缝隙用于滤除第二频率的谐振(即滤除第二频率的电磁波)，所述第二频率低于所述第一频率。

本申请通过对第一天线的辐射体的结构的配置，即设置缝隙结构，使得第一天线具有滤除第二频率电磁波的性能，而设置在第一天线旁边的第二天线的工作频率为第二频率，这样，可以实现第一天线和第二天线之间在较小的间距设置下，亦能实现较好的隔离度，有利于天线装置和电子设备的小型化配置。

一种可能的实施方式中，所述缝隙宽度为：大于等于0.001倍波长且小于等于0.02倍波长，所述缝隙宽度定义为：在所述辐射体的延伸的路径上，所述缝隙两侧的所述辐射体之间的垂直连线的尺寸。一种具体的实施方式中，缝隙宽度为1mm。

一种可能的实施方式中，在所述辐射体延伸的路径上，所述缝隙与所述接地端之间的距离小于所述缝隙与所述馈电端之间的距离。第一天线的辐射体上的缝隙的位置是可调的，不同的天线的谐振频点不同，缝隙的位置也不同，因此，缝隙的位置由天线的谐振频点决定。

一种可能的实施方式中，所述天线装置还包括设于所述净空区的第二天线，所述第二天线与所述第一天线间隔设置，所述第二天线的工作频率为所述第二频率。

本实施方式通过设置缝隙，将辐射体(环形辐射体结构)分为两段，从馈电端到缝隙的电长度决定天线工作频率，通过调整缝隙的位置可以实现调谐的作用，因为缝隙的存在使得辐射体的环结构断开，形成电容效应，导致环结构低频的谐振模式严重不匹配，进而实现了对邻频电磁波的滤除作用。

一种可能的实施方式中，所述第一频率为5G，所述第二频率为2.4G，所述第一天线和所述第二天线之间的间距为8mm。

一种可能的实施方式中，所述第一边的两端分别为第一端和第二端，所述第一天线与所述第一端之间的距离小于所述第一天线与所述第二端之间的距离。

一种可能的实施方式中，沿所述第一边的延伸方向，所述第一天线与所述第一端之间的距离小于等于0.67倍波长。

一种可能的实施方式中，所述接地端位于所述馈电端和所述第一端之间。

一种可能的实施方式中，所述辐射体和所述地板位于所述电路板上的同一层内。

电路板可以为多层板结构，也可以单层板结构。地板可以为接地区的某一金属接地层(例如铜箔层)，例如地板可以位于电路板的表层，地板也可以位于电路板的中间层。第一天线的辐射体也可以为净空区内的某一层或某些层(即辐射体可以分布在电路板中的至少两层中)。辐射体可以和地板位于同一层，也可以与地板位于不同的层内。

一种可能的实施方式中，辐射体和地板均位于电路板的表层。本实施方式的好处在于，辐射体和地板可以在同一层，采用一道工序制作，结构简单，成本低。其它实施方式中，电路板为多层板架构，辐射体位于电路板的表层，地板位于电路板的中间层。

一种可能的实施方式中，电路板为多层板架构，地板位于电路板的表层，辐射体分布在电路板的表层及中间层，分布在电路板表层的部分辐射体为第一部分，分布在电路板的中间层中的部分辐射体为第二部分，第一部分和第二部分之间可以通过电路板间的过孔实现电连接。

一种可能的实施方式中，所述地板上辐射的电磁波构成水平方向(或水平面)的波束，所述辐射体上的电磁波构成垂直方向(或垂直面)的波束。

一种可能的实施方式中，所述第一天线的数量为至少两个，且分布在所述地板的不同的侧边位置。

一种可能的实施方式中，部分所述辐射体呈弧形结构，以使得所述辐射体在所述第一方向上的总尺寸大于第二方向上的总尺寸，所述第二方向垂直于所述第一方向。本实施方式通过将部分辐射体设置为弧形，可以扩展第一方向上的辐射体的总尺寸，以使得所述辐射体在第一方向上的总尺寸大于第二方向上的总尺寸。在辐射体总的电长度相同的情况下，可以减少第二方向上的辐射体的总尺寸，有利于天线装置和电子设备在第二方向上的小尺寸的设计。

一种可能的实施方式中，所述辐射体在第二方向上的总尺寸大于所述辐射体在所述第一方向上的总尺寸，所述第二方向垂直于所述第一方向。本实施方式通过增加辐射体第二方向上的尺寸的方式，可以减少辐射体在第一方向上的尺寸，结合辐射体上缝隙的设置，能够使得天线装置和电子设备在第一方向上的尺寸做到小型化。

一种可能的实施方式中，所述辐射体包括呈直线状延伸的多段微带线主体和蜿蜒线，所述蜿蜒线连接在相邻的两个所述微带线主体之间，用于增加所述辐射体的单位尺寸下的电长度。本实施方式在辐射体上设置蜿蜒线的方式增加辐射体的单位尺寸下的电长度，可以实现在较小的空间内布置合适的电长度的辐射体。

一种可能的实施方式中，所述辐射体包括等宽的微带线主体和连接至所述微带线主体的加宽部，所述加宽部的宽度尺寸大于所述微带线主体的宽度尺寸，所述第一天线的工作频率为第一频率，所述辐射体设有缝隙，所述缝隙形成在所述加宽部和部分所述微带线主体之间，所述缝隙的设置使得所述辐射体在从所述馈电端向所述接地端延伸的路径上形成开路，所述缝隙用于滤除第二频率的谐振(即滤除工作频率为第二频率的电磁波)，所述第二频率低于所述第一频率。本实施方式通过加宽部的设计，能够调节缝隙位置的电容值，有利于第一天线的调谐。

第二方面，本申请提供一种电子设备，包括射频电路和第一方面任意一种实施方式所述的天线装置，所述天线的所述馈电端通过馈电结构电连接至所述射频电路。

附图说明

图1为包括本申请提供的天线的电子设备作为家庭网关，在家庭网关系统中的应用示意图。

图2为本申请提供的电子设备(为家庭网关)的一种具体的应用场景示意图。

图3为本申请一种实施方式提供的电子设备的立体图。

图4为图3所示的电子设备去除外壳的状态的示意图。

图5和图6所示为本申请一种实施方式提供的天线装置的示意图，图5所示为电路板10的正面视图，图6为电路板10的反面视图。

图7为本申请一种实施方式提供的天线装置中的第一天线在电路板上分布的一种示例。

图8为本申请一种实施方式提供的天线装置中的第一天线在电路板上分布的一种示例。

图9为图7中I区域内的放大示意图。

图10为本申请另一实施方式提供的天线装置中的第一天线的放大示意图。

图11为本申请另一实施方式提供的天线装置中的第一天线的放大示意图。

图12为本申请另一实施方式提供的天线装置中的第一天线的放大示意图。

图13为本申请另一实施方式提供的天线装置中的第一天线的放大示意图。

图14为本申请另一实施方式提供的天线装置中的第一天线的放大示意图。

图15为本申请另一实施方式提供的天线装置中的第一天线的放大示意图。

图16为本申请另一实施方式提供的天线装置中的第一天线的放大示意图。

图17为本申请另一实施方式提供的天线装置中的第一天线的放大示意图。

图18为本申请另一实施方式提供的天线装置中的第一天线的放大示意图。

图19为本申请另一实施方式提供的天线装置中的第一天线的放大示意图。

图20为本申请一种实施方式提供的天线装置的示意图。

图21为本申请一种实施方式提供的天线装置的示意图。

图22为本申请一种实施方式提供的天线装置的局部示意图。

图23为本申请一种实施方式提供的天线装置中的电路板截面示意图。

图24为本申请一种实施方式提供的天线装置中的电路板截面示意图。

图25为本申请一种实施方式提供的天线装置中的电路板截面示意图。

图26和图27为本申请一种实施方式提供的天线装置(对应图26和图27中标为双波束天线的曲线)和常规的环天线(对应图26和图27中标为原始环形天线的曲线)仿真模型中的二维方向图对比。

图28为本申请一种实施方式提供的天线装置在5G频段方向图。

图29为本申请一种实施方式提供的天线装置，在辐射体上不设缝隙的情况下的电流分布图。

图30为本申请一种实施方式提供的天线装置，在辐射体上开设缝隙的情况下的电流分布图。

图31为本申请一种实施方式提供的天线装置中的第一天线的辐射体上的电流分布图。

图32和图33为本申请一种实施方式提供的天线装置中的第一天线的辐射体不设缝隙的S参数曲线图(图32)及开设缝隙的S参数曲线图(图33)。

具体实施方式

为方便理解，下面对本申请实施例所涉及的相关技术术语进行解释和描述。

家庭网关：是位于现代家庭内部的一个网络设备，它的作用是使家庭用户连接到Internet，使位于家庭中的多种智能设备都能得到Internet的服务，或者使这些智能设备相互之间实现通信。简单的说，家庭网关是使家庭内部多种智能设备之间实现联网，以及从家庭内部到外部网络实现互联的一座桥梁。从技术角度说，家庭网关在家庭内部以及从内部到外部实现桥接/路由、协议转换、地址管理和转换，承担防火墙的职责，并提供可能的VoIP/Video over IP等业务。

多输入多输出系统(Multi-input Multi-output；MIMO)是一种用来描述多天线无线通信系统的抽象数学模型，能利用发射端的多个天线各自独立发送信号，同时在接收端用多个天线接收并恢复原信息。根据收发两端天线数量，相对于普通的单输入单输出系统(Single-Input Single-Output，SISO)，MIMO此类多天线技术尚包含早期所谓的“智能天线”，亦即单输入多输出系统(Single-Input Multi-Output，SIMO)和多输入单输出系统(Multiple-Input Single-Output，MISO)。

水平极化，是指电磁波的振动方向是水平方向。凡是极化面与大地法线面垂直的极化波称为水平极化波。其电场方向与大地相平行。

垂直极化，是指电场矢量在一个固定的平面内沿一个固定的方向振动，则称该电磁波是偏振的，包含电场矢量E的平面称为偏振面。偏振在微波遥感中称为极化，极化有水平极化和垂直极化两种方式。当电磁波的电场矢量平行于波束入射面时，称为垂直极化，用V表示。

下面结合本申请实施例中的附图对本申请实施例进行描述。

图1所示为包括本申请提供的天线的电子设备作为家庭网关，在家庭网关系统中的应用示意图。图1所示的实施方式中，本申请提供的电子设备为家庭网关，家庭网关连接在光局端和终端设备之间，光局端连接至广域网(因特网)，光局端从广域网(因特网)获取信号，并将此信号传送至家庭网关，再由设置在家庭网关中的天线将信号传送至各终端设备。家庭网关包括数字模块、射频模块和天线，数字模块连接在光局端和射频模块之间，射频模块用于发送射频信号给天线。随着家庭智能化的发展，各种智能化终端设备被配置在家庭中，需要在家庭网关内的配置更多的天线，以为各种终端设备提供信号。例如，天线可以包括天线1、天线2、天线3、天线4和天线5，天线1可以为低频天线，例如低频天线可以为2G天线或3G天线，天线2、天线3、天线4和天线5可以为高频天线，例如高频天线可以为5G天线或6G天线。其它实施方式中天线可以有其它的配置，例如包括低频天线的数量可以为两个或三个以上，高频天线的数量也可以为一个或两个或更多个。

一种实施方式中，终端设备可以包括智能手机、智能家居(例如空调、电风扇、洗衣机、电冰箱等)、智能电视、智能安防(例如摄像机)。智能手机可以使用在低频频率范围，也可以使用在高频频率范围，例如智能手机可以支持2G和5G两种频率的信号。因此如图1所示的，天线1和天线2均为智能手机提供信号。天线3为智能家居提供信号，对于智能家居而言，通过智能家庭网关系统平台，用户可以通过手机和PC端等方式对远程智能家电、照明系统、电源系统等进行状态查看和控制。天线4为智能电视提供信号，用户也可以通过终端设备远程操控智能电视，智能电视可以具网络电视的功能，也可以具有视频会议的功能。天线5为智能安防提供信号，智能视安防系统可以包括防火、防盗、防泄漏和远程监控等功能。用户可以利用手机、Internet远程查看和设置家庭安防系统，同时还可远程监视家庭内部情况，如果检测到异常状况，安防系统可以通过打电话、发短信、发邮件等方式通知用户。

图2所示为本申请提供的电子设备100(为家庭网关)的一种具体的应用场景示意图，如图2所示，具体的家庭场景中，同一楼层中的不同的房间均需要WIFI信号，不同的楼层也有WIFI信号的需求，本申请提供的天线具有双波束特性，能够实现基于同一工作频率电磁波信号，产生两个不同方向的波束，例如，同时覆盖水平和垂直两个方向的双波束覆盖，能提高别墅户型平层和跃层级联兼顾的WIFI覆盖性能。图2中标示为A的椭圆形代表天线具有水平面全向辐射的能力，图2中标为B的椭圆形代表天线具有水平极化的定向辐射的能力，图2中标示为C椭圆形代表天线具有垂直面辐射能力，能够实现垂直穿楼辐射信号的能力。

电子设备100内包括多个具有不同工作频率的天线，不同的天线设置在同一个电子设备内，天线之间的隔离度需要满足要求，以保证各天线的辐射性能，本申请提供的天线的隔离度好的优势，能够在较小的空间内与相邻的天线之间具有较好的隔离度，有利于家庭网关(或其它电子设备)的小尺寸的发展。

图3所示为本申请一种实施方式提供的电子设备100的立体示意图，电子设备100可以为家庭网关，也可以为其它的电子设备，例如：无线AP、家庭热点、CPE(CustomerPremise Equipment，客户终端设备)等。图4所示为图3所示的电子设备100去掉部分外壳后的内部结构示意图。参阅图4，本申请提供的天线装置1设置在电子设备100内设电路板10上，图4中虚线框内部分视为本申请提供的天线装置1，天线装置1分布在电路板10的边缘区域，部分电路板10构成天线装置1的一部分，即本申请提供的天线装置1包括电路板10和设在电路板10上的一个或多个天线20。一个或多个天线20为电路板10的某一层或某些层上的平面的层结构，可以为是印制在电路板10上的微带线结构。

一种实施方式中，电路板10包括接地区11和位于接地区外围的净空区12，净空区12位于接地区11和电路板10的外边缘13之间的区域，净空区12内用于布置天线20。接地区11内用于设置电子设备100内的功能模块(例如馈电模块、电源模块、信号处理模块、存储模块等)，可以理解的是，不同的功能模块可以设置在电子设备100内的同一个电路板上，也可以分布在电子设备内的不同的电路板上，例如电子设备100内包括两块电路板，天线20、馈电模块和存储模块设置在其中一个电路板上，而电源模块和信号处理模块分布在另一个电路板上。接地区11内设地板111(图4所示的实施方式中，地板111与接地区11的标示位置是相同的，可以理解为，接地区11边缘与地板111边缘重合)。此实施方式中，接地区11内的地板111的形状与接地区11的形状相同，均为矩形(也可以为正方形、圆形、多边形或其它任意形状)。其它实施方式中，地板111的形状与接地区11的形状也可以不同，例如接地区11呈矩形，地板111可以为接地区11内的部分区域，地板111的面积小于接地区11的面积。一种实施方式中，地板111为设在接地区11内的接地铜箔，接地区11内可以设置电子器件，电子器件的地(例如电子器件的壳体)可以与地板111共同构成天线装置1的地。

图5和图6所示为本申请一种实施方式提供的天线装置1的示意图，图5所示为电路板10的正面视图，图6为电路板10的反面视图。其中电路板10呈长方形板状结构，即，电路板10的外边缘13构成长方形轮廓，地板111和接地区11外轮廓重合，地板111大致呈长方形，这样，净空区12的形状为环绕在地板111外围的封闭的环状区域，图5和图6所示的实施方式中，净空区12内配置了8根天线，本申请不对天线的数量做限定，为了满足电子设备的多输入多输出系统的需求，可以根据具体的应用环境配置合适数量的天线。电路板10的正面，接地区11内设有射频电路2(也可以称之为射频模块)，示例性地，如图5所示，图中方形区域内具有标号2的部分为射频电路，接地区11内设两个射频电路2，这两个射频电路2可以为不同的天线提供射频信号。如图6所示，电路板10的反面，接地区11内设有散热器3，示例性地，接地区11内设两个散热器3，这两个散热器3可以分别对应两个射频电路2设置，以为射频电路2提供散热。

本申请通过在净空区12内设置第一天线21，通过对第一天线21的辐射体的电长度的配置，能够实现同时激励第一天线21的辐射体和地板均辐射电磁波，从而实现天线装置1具有双波束，不但能具有水平方向的波束，还具有垂直方向的波束，在家庭网关环境中能实现平层的电磁波信号辐射和跃层的电磁波信号辐射。由于第一天线是通过印制的方式形成在电路板上的微带线结构，具有成本低的优势，因此，本申请利用平面状的电路板微带线架构实现了双波束的天线效果。第一天线21的工作频率为第一频率，通过对第一天线21的辐射体的结构的配置使得第一天线21具有滤除第二频率电磁波的性能，而设置在第一天线21旁边的第二天线22的工作频率为第二频率，这样，可以实现第一天线21和第二天线22之间在较小的间距设置下，亦能实现较好的隔离度，有利于天线装置1和电子设备100的小型化配置。本申请提供的天线装置1和电子设备100中，不对第一天线21的数量限制，其数量可以为一个、两个或更多个。

参阅图7，图7为第一天线21在电路板10上分布的一种示例。地板111包括第一边1112，图7所示的实施方式中，电路板10和其中的地板111均为长方形，净空区12环绕在地板111的四周。第一边1112呈直线状，第一边1112的数量为两条，分别为在地板111上相邻的两条侧边。对应的，第一天线21的数量亦为两个，分别位于电路板10的右上角和左下角位置处。位于地板111的顶部的第一天线21靠近第一边1112的右端设置，即这个第一天线21位于邻近地板11的右上角的位置。位于地板111的侧部的第一天线21靠近第一边1112的底端设置，即这个第一天线21位于邻近地板11的左下角的位置。可以理解的是，本实施方式中，第一天线21的位置靠近地板111的第一边1112的端部设置，第一天线21设置在这个位置，在地板111的第一边1112上的电流方向沿着第一边1112的朝同一方向，即图7中从右向左的方向，这样，第一天线21在地板111上激励起某个方向的定向波束，使得天线装置1的增益性较好。以顶部的第一边1112为例，所述第一边1112的两端分别为第一端E1和第二端E2，所述第一天线21与所述第一端E1之间的距离小于所述第一天线21与所述第二端E2之间的距离。所述第一天线21与所述第一端E1之间的距离D1小于等于0.67倍波长。图7所示的实施方式中，位于电路板10的左下角的第一天线21的结构可以与位于电路板10的右上角的第一天线21的结构形态相同，这两个第一天线的结构也可以不同，例如可以分别为本申请提供的第一天线的不同的实施方式的架构，位于电路板10的左下角的第一天线21与地板111的左下角的距离D2也可以设置为小于等于0.67倍波长，这个距离D2为在第一边的延伸方向上的距离。

参阅图8，图8所示的实施方式与图7所示的实施方式的区别在于：图8所示的实施方式中的位于地板111的顶部的第一天线21的位置靠近第一边1112的中间位置，可以理解的是，第一天线21的位置可以设置第一边1112的中间区域(中间区域不代表第一边1112的中点的位置，可以理解为第一天线21位于靠近第一边的中点的某个区域内，这个范围内布置的第一天线21能够在地板111上激励的电流分布在第一天线21的两侧，能产生全向的方向图)，不靠近第一连1112的某一端，这样的实施方式中，第一天线21能够在地板111上激励出全向的波束，例如水平全向，虽然不具某个特定方向的良好增益，但是可以扩宽第一天线21的辐射方向。

图9所示为图7中I区域内的放大示意图。参阅图9，第一天线21包括馈电端211、接地端212和在所述馈电端211和所述接地端212之间延伸的辐射体213，所述辐射体213为印制在所述净空区12的微带线结构，所述馈电端211和所述接地端212邻接所述第一边1112，具体而言，接地端212直接连接至地板111的第一边1112，馈电端211与第一边1112相邻，且馈电端211和第一边1112之间不直接连接，二者之间绝缘设置，如图9所示，馈电端211和第一边1112之间具有间隙，馈电端211通过馈电结构与第一边1112产生连接关系。例如馈电结构为同轴线缆，同轴线缆的外导体(相当于馈电结构的地线)电连接至地板111，同轴线缆的内导体(相当于馈电结构的馈电信号线)电连接至馈电端211。馈电结构电连接至电子设备内的射频电路。其它实施方式中，第一天线21的馈电方式也可以为共面波导馈电、微带线馈电等馈电方式。

所述辐射体213的电长度大于1倍波长且小于1.5倍波长，所述波长为所述第一天线21的工作频率状态下的电磁波的波长，以使所述第一天线21馈电后能够同时激励所述地板111和所述辐射体213辐射电磁波。辐射体213的电长度指的是从馈电端211到接地端212，辐射体213的延伸路径的物理尺寸与波长的比值。图9所示的第一天线21的辐射体213延伸的路径呈环状结构，构成环状天线架构，环状结构的物理长度和波长的比值为辐射体213的电长度。对于辐射体213的电长度，若不介于1倍波长和1.5倍波长之间，如果辐射体213的电长度过小或过大，都不能保持第一天线产生双波束的方向图特性。

对于类似本申请提供的辐射体213的架构的天线，当辐射体的电长度为半波长的倍数时，辐射体上只有一个电流零点，地板上具有很强的电流，只有地板参与辐射，辐射体可以看作是馈电结构。当辐射体的电长度为波长的倍数时，辐射体上具有两个对称的电流零点，地板电流很弱不能参与辐射，只有辐射体参数辐射，地板对辐射体具有反射电磁波的功能。而本申请提供的天线装置1中的辐射体213的电长度介于一倍波长和1.5倍波长之间，即大于1倍波长且小于1.5倍波长，天线装置1馈电时，近接地端212一侧的辐射体213上的电流零点与地板111的距离的配置能够使地板111上具有较强的电流，这样，辐射体213和地板111同时被激励产生电磁波信号，且辐射体213辐射电磁波信号的方向与地板111辐射电磁波信号的方向是不同的，能够实现双波束。

图9所示的实施方式中，第一边1112的延伸方向为第一方向A1，第二方向A2垂直于第一方向A1。辐射体213包括多个辐射段，多个辐射段均呈直线状，具体而言，辐射体213包括从馈电端211至接地端213依次连接的第一辐射段31、第二辐射段32、第三辐射段33、第四辐射段34、第五辐射段35、第六辐射段36和第七辐射段37。其中，第一、第三、第五、第七辐射段31、33、35、37的延伸方向为第二方向A2，第二、第四、第六辐射段32、34、36的延伸方向为第一方向A1。第一辐射段31和第七辐射段37相对平行设置，第三辐射段33和第五辐射段35相对平行设置，第二辐射段32和第六辐射段36共线，且第二辐射段32和第六辐射段36均平行于第四辐射段34。第四辐射段34和第五辐射段35之间设有缝隙214(其它实施方式中，缝隙214也可以设置在其它的位置，例如，在其它两个辐射段之间设置缝隙，例如第一辐射段31和第二辐射段32之间设置缝隙，或者缝隙也可以设置个其中一个辐射段上，将其中一个辐射段分为两部分)。第一天线21的工作频率为第一频率，所述缝隙214的设置使得所述辐射体213在从所述馈电端211向所述接地端212延伸的路径上形成开路，所述缝隙214用于滤除第二频率的谐振，所述第二频率低于所述第一频率。本申请通过在辐射体213上设置缝隙，使得辐射体213的电长度不能满足第二频率的电磁波的辐射要求，相当于对第二频率的谐振具有滤波功效，因此本申请能够在不影响谐振模式的情况下(即不影响第一天线21辐射第一频率的电磁波)提高端口匹配。

一种实施方式中，缝隙214宽度W1限制为0.001个波长至0.02个波长之间，缝隙214的宽度W1指的是在辐射体213延伸的路径上，缝隙214两侧的辐射段之间的垂直距离，例如，图9中的第四辐射段34和第五辐射段35之间的垂直距离(可以理解为最小距离)。一种具体的实施方式中，缝隙宽度W1为1mm。

一种实施方式中，所述第一频率为5G，所述第二频率为2.4G，如图5所示，所述第一天线和所述第二天线之间的间距D为8mm。

图10为本申请另一实施方式提供的天线装置中的第一天线的放大示意图。图10所示的实施方式与图9所示的实施方式的区别在于：图10所示的实施方式中，第一天线21的辐射体213上没有缝隙，即第四辐射段34和第五辐射段35直接连为一体，辐射体213从馈电端211至接地端212构成闭环架构，没有任何类似缝隙的开路结构。所述馈电端211和所述接地端212之间的垂直连线的中点为第一中点A3，地板111的所述第一边1112的延伸方向为第一方向A1，穿过所述第一中点A3且沿垂直于所述第一方向A1延伸的线为第一轴线C1。具体而言，所述馈电端211和所述接地端212之间的垂直连线可以理解为馈电端211距离接地端212的最近的点与接地端212距离馈电端211最近的点之间的连线，或者，也可以理解为馈电端211的中心位置和接地端212的中心位置之间的连线。本实施方式中，第一边1112为直线状，因此第一方向A1与第一边112的延伸方向是相同的，其它实施方式中，若第一边1112呈弧形，第一方向A1可以理解为第一边1112的切线的方向。图10所示的实施方式中，辐射体213对称分布在第一轴线C1的两侧的两个辐射段，一种理解可以为，两个辐射段对称分布指的是分布在第一轴线C1的两侧的辐射段的电长度相等，不限定它们的形状是否相同；另一种理解可以为，两个辐射段对称分布指的是分布在第一轴线两侧的辐射段的电长度相等，形状也相同。本申请提供的辐射体213可以实现“垂直定向、水平定向”辐射，也可以实现“垂直定向、水平全向”辐射，当有水平全向辐射需求时，可以采用将辐射体213布放在单板边缘净空中间位置，有利于形成全向辐射的方向图。

图11为本申请另一实施方式提供的天线装置中的第一天线的放大示意图。图11所示的实施方式与图10所示的实施方式的区别在于：图11所示的实施方式中，第一天线21的辐射体213呈非对称的分布架构。一种实施方式中，辐射体213包括分布在所述第一轴线C1的两侧的第一辐射段2131和第二辐射段2132，所述第一辐射段2131连接在所述馈电端211和所述第二辐射段2132之间，所述第二辐射段2132连接在所述第一辐射段2131和所述接地端212之间，所述第一辐射段2131和所述第二辐射段2132的电长度不等。本实施方式中，第一辐射段2131的电长度小于第二辐射段2132的电长度，所述第一辐射段2131的电长度为L1，所述第二辐射段2132的电长度为L2，0.3≤L1/L2<0.7。本实施方式提供的不对称分布的辐射体213，有利于形成双定向辐射的方向图，当天线具有水平垂直两个方向定向辐射需求时，可以通过类似的不对称的辐射体分布架构，配置相应的方向图。

图12为本申请另一实施方式提供的天线装置中的第一天线的放大示意图。图12所示的实施方式与图11所示的实施方式的区别在于：图12所示的实施方式中，第一天线21的辐射体213上设有缝隙214，此缝隙214的作用与图9所示的实施方式中的辐射体上的缝隙214的作用相同。具体而言，本实施方式中，缝隙214设置在第二辐射段2132上。

图13为本申请另一实施方式提供的天线装置中的第一天线的放大示意图。图13所示的实施方式亦具有非对称分布的辐射体213架构，即，辐射体213包括分布在所述第一轴线C1的两侧的第一辐射段2131和第二辐射段2132，所述第一辐射段2131连接在所述馈电端211和所述第二辐射段2132之间，所述第二辐射段212连接在所述第一辐射段2131和所述接地端212之间，所述第一辐射段2131和所述第二辐射段2132的电长度不等。图13所示的实施方式与图11所示的实施方式的区别在于：第一辐射段2131的电长度大于第二辐射段2132的电长度，所述第一辐射段的电长度为L1，所述第二辐射段的电长度为L2，1.4<L1/L2≤3.3。本实施方式与图11所示的实施方式能够实现的有益效果相似，均有利于第一天线21实现定向辐射波形，可以理解的是，本申请可以根据具体的波形方向的不同，设置不同的辐射体的非对称架构。

图14为本申请另一实施方式提供的天线装置中的第一天线的放大示意图。图14所示的实施方式与图13所示的实施方式的区别在于：图14所示的实施方式中，第一天线21的辐射体213上设有缝隙214，此缝隙214的作用与图9所示的实施方式中的辐射体上的缝隙214的作用相同。具体而言，本实施方式中，缝隙214设置在第二辐射段2132上。

图15为本申请另一实施方式提供的天线装置中的第一天线的放大示意图。图14所示的实施方式与图13所示的实施方式的区别在于：图15所示的实施方式中，第一天线21的辐射体213上设有缝隙，此缝隙214的作用与图9所示的实施方式中的辐射体213上的缝隙214的作用相同。具体而言，本实施方式中，缝隙214设置在第一辐射段2131上。可见，第一天线21的辐射体213上的缝隙214的位置是可调的，不同的天线的谐振频点不同，缝隙214的位置也不同，因此，缝隙214的位置由天线的谐振频点决定。

图16为本申请另一实施方式提供的天线装置中的第一天线的放大示意图。图16所示的实施方式与图9所示的实施方式的区别在于：辐射体213的具体的形状。图16所示的实施方式中，辐射体213包括两段弧形辐射段38，这两段弧形辐射段38相对设置，且对称分布第一轴线C1的两侧。可以理解为，在图9所示的实施方式的基础上，将其中的第三辐射段和第五辐射段替换为弧形结构，可以得到本实施方式。本实施方式通过将部分辐射体213设置为弧形，可以扩展第一方向A1上的辐射体213的总尺寸，以使得所述辐射体在第一方向上的总尺寸大于第二方向上的总尺寸。在辐射体213总的电长度相同的情况下，可以减少第二方向A2上的辐射体213的总尺寸，有利于天线装置21和电子设备100在第二方向A2上的小尺寸的设计。虽然辐射体213的第一方向A1上的总尺寸有所增加，但是在具体的应用环境中，在第一方向A1上，第一天线21的周围可能具有空间可以容纳所增加的部分辐射体213，特别是本实施方式中，辐射体213上设有缝隙214，缝隙214的设置可以滤除第二频率的谐振，所述第二频率低于所述第一频率。天线装置21还包括第二天线22(参阅图5和图6)，第二天线22与第一天线21相邻设置，第二天线22的工作频率为第二频率，由于缝隙214的设置，第一天线21可以滤除第二频率的谐振，这样第一天线21和第二天线22之间的具有较好的隔离度，二者之间不需要较大的间隔空间，即可以满足这两个天线的性能。可见缝隙214的设置有利于节约第一方向A1上的空间，而本实施方式中具有两段弧形辐射段38的设置可以节约第二方向A2上的空间，刚好占用缝隙214所节约的第一方向A1的空间，也就是说，整体而言，天线装置21在第一方向A1上的尺寸不会增加。

图17为本申请另一实施方式提供的天线装置中的第一天线的放大示意图。图17所示的实施方式与图9所示的实施方式的区别在于：辐射体的具体的形状。图17所示的实施方式中，辐射体213在第二方向A2上的总尺寸大于辐射体213在第一方向A1上的总尺寸。具体而言，辐射体213包括依次连接的第一部分2134、弧形段2135和第二部分2136，第一部分2134包括呈直线状且依次连接的第一辐射段31、第二辐射段32和第三辐射段33，第二部分2136包括呈直线状全依次连接的第五辐射段35、第六辐射段36和第七辐射段37，第一辐射段31邻近馈电端211，第七辐射段37连接至接地端212，第一部分2134和第二部分2136可以对称设置在第一轴线C1的两侧。本实施方式通过增加辐射体213第二方向A2上的尺寸的方式，可以减少辐射体213在第一方向A1上的尺寸，结合辐射体213上缝隙214的设置，能够使得天线装置和电子设备在第一方向A1上的尺寸做到小型化。

图18为本申请另一实施方式提供的天线装置中的第一天线的放大示意图。图18所示的实施方式与图9所示的实施方式的区别在于：在辐射体213上设置蜿蜒线39的方式增加辐射体的单位尺寸下的电长度，可以实现在较小的空间内布置合适的电长度的辐射体213。具体而言，辐射体213包括呈直线状延伸的多段微带线主体390和蜿蜒线39，相邻的微带线主体390之间设有蜿蜒线39，即蜿蜒线39连接在相邻的两个微带线主体390之间，蜿蜒线39的形状可以为：蛇形或锯齿形或波浪形等。

图19为本申请另一实施方式提供的天线装置中的第一天线的放大示意图。图19所示的实施方式与图9所示的实施方式的区别在于：图9所示的实施方式中的第一天线的辐射体为等宽的微带线结构，即在辐射体延伸的路径上，辐射体的宽度保持一致，宽度指的是垂直于辐射体延伸路径的方向上的辐射体的尺寸。图19所示的实施方式中的第一天线21的辐射体213包括等宽的微带线主体2137和连接至微带线主体2137的加宽部2138，加宽部2138的宽度尺寸大于微带线主体2137的宽度尺寸。所述缝隙形成在所述加宽部和部分所述微带线主体之间，可以调节缝隙位置的电容值。如图19所示，加宽部2138呈梯形，加宽部2138的宽度可以理解为梯形的顶边和底边的尺寸的平均值。其它实施方式中，加宽部2138也可以为矩形、正方形、扇形、喇叭形等其它形状。本实施方式中，微带线主体2137包括第一部分71和第二部分72，第一部分71的一端连接至馈电部211，加宽部2138连接至第一部分71远离馈电端211的一端，第二部分72的一端连接至接地端212，第二部分72远离接地端212的一端与加宽部2138间隔相对，且第二部分72和加宽部2138之间形成缝隙214，此缝隙214的功能与图9中的缝隙的功能相同，不再赘述。本实施方式通过设置缝隙214，将辐射体213(环形辐射体结构)分为两段，从馈电端211到缝隙214的电长度决定天线工作频率，通过调整缝隙214的位置可以实现调谐的作用，因为缝隙214的存在使得辐射体213的环结构断开，形成电容效应，导致环结构低频的谐振模式严重不匹配，进而实现了对邻频电磁波的滤除作用。

图20为本申请一种实施方式提供的天线装置的示意图，本实施方式中，电路板10呈长方形结构，地板111亦为长方形，环绕在地板111外围的净空区12呈L形，净空区12包围地板111的两条边，因此，本实施方式中，地板111的第一边1112的数量也是两个。净空区12内设置两个第一天线21，其中一个位于地板111的右上角，另一个位于地板111的左下角。净空区21内还设两个第二天线22，分别位于两个第一边1112的外围，且分别与两个第一天线21相邻设置。

图21为本申请一种实施方式提供的天线装置的示意图，本实施方式中，电路板10呈长方形结构，地板111亦为长方形，环绕在地板111外围的净空区12呈匚形，净空区12包围地板111的三条边，因此，本实施方式中，地板111的第一边1112的数量为三个。本实施方式中，净空区12内可以设置三个第一天线21和三个第二天线22，每个第一边1112的外围均设一个第一天线21和一个第二天线22。

图22为本申请一种实施方式提供的天线装置的局部示意图，本实施方式中，电路板10呈圆形、或半圆形、或扇形，电路板10中的地板111的第一边1112为弧形，第一边1112的外围设有第一天线21和与第一天线21相邻且间隔的第二天线22，第一天线21同样可以激励起地板111和第一天线21的辐射体均具有较强的电流，均能够辐射电磁波，产生双波束。第一天线21和第二天线22之间的距离为第一天线21和第二天线22之间距离最近点的直线距离。本实施方式同样可以通过在第一天线21上设置开路状的缝隙214结构，来提升第一天线21和第二天线22之间的隔离度，使得第一天线和第二天线之间的可以在较小的间距设置的情况下，仍然能满足隔离度要求，藉此，可以实现在在限的空间内布置更多的天线，或减少天线装置和电子设备的尺寸。本实施方式提供的天线装置所应用的电子设备整体外观呈圆盘状或圆柱状。

电路板可以为多层板结构，也可以单层板结构。地板可以为接地区的某一金属接地层(例如铜箔层)，例如地板可以位于电路板的表层，地板也可以位于电路板的中间层。第一天线的辐射体也可以为净空区内的某一层或某些层(即辐射体可以分布在电路板中的至少两层中)。辐射体可以和地板位于同一层，也可以与地板位于不同的层内。

如图23所示，辐射体213和地板111均位于电路板10的表层，此种架构下，电路板10可以为单层板，也可以为多层板。本实施方式的好处在于，辐射体和地板可以在同一层，采用一道工序制作，结构简单，成本低。

如图24所示，电路板10为多层板架构，辐射体214位于电路板10的表层，地板111位于电路板10的中间层。

如图25所示，电路板10为多层板架构，地板111位于电路板10的表层，辐射体213分布在电路板10的表层及中间层，分布在电路板表层的部分辐射体213为第一部分，分布在电路板的中间层中的部分辐射体213为第二部分，第一部分和第二部分之间可以通过电路板间的过孔实现电连接。

图26和图27为本申请一种实施方式提供的天线装置(对应图26和图27中标为双波束天线的曲线)和常规的环天线(对应图26和图27中标为原始环形天线的曲线)的仿真二维方向图对比，图26为水平面的方向图对比，图27为垂直面的方向图对比。常规的环天线中的辐射体的电长度通常为1倍波长或2倍波长，或者为半波长或半波长的倍数，为单波束天线。本申请提供的天线装置与常规环天线对比，可以发现，本申请提供的天线装置垂直面最大增益降低1.9dB(4.1dB变为2.2dB)，波束变宽，水平面左定向增益提高3.5dB(-1.0dB变为2.5dB)，前后比大于12dB，具有双波束特征。

图28为本申请一种实施方式提供的天线装置在5G频段方向图，从图28可以看出，本申请提供的天线装置在5.1G、5.5G和5.9G三种工作频率下的方向图是一致的。

图29为本申请一种实施方式提供的天线装置，在辐射体上不设缝隙的情况下的电流分布图。可以看出，本申请提供的天线装置能够同时激励起地板和辐射体上的电流，使得地板和辐射体均参与辐射。

图30为本申请一种实施方式提供的天线装置，在辐射体上开设缝隙的情况下的电流分布图。可以看出，本申请提供的天线装置能够同时激励起地板和辐射体上的电流，使得地板和辐射体均参与辐射。而且缝隙的设置影响了地板上的电流分布，能够实现了天线的调谐。

图31为本申请一种实施方式提供的天线装置中的第一天线的辐射体上的电流分布图。图31可以看出，辐射体上有两个电流零点，即图中标示为A的圈内的部分及标示为B的圈内的部分，其中一个电流零点的位置靠近接地端，使得地板上具有较强的电流分布，这样可以同时激励地板和辐射体上的电流，

图32和图33为本申请一种实施方式提供的天线装置中的第一天线的辐射体不设缝隙的S参数曲线图(图32)及开设缝隙的S参数曲线图(图33)。图32和图33可以看出，开设缝隙以后，第一天线只有一个谐振频点，能够滤除相邻频率的谐振。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (20)

1.一种天线装置，其特征在于，包括

电路板，包括接地区和位于所述接地区外围的净空区，所述接地区内设地板，所述地板包括第一边；和

第一天线，包括馈电端、接地端和在所述馈电端和所述接地端之间延伸的辐射体，所述辐射体为印制在所述净空区的微带线结构，所述馈电端和所述接地端邻接所述第一边，所述辐射体的电长度大于1倍波长且小于1.5倍波长，所述波长为所述第一天线的工作频率状态下的电磁波的波长，以使所述第一天线馈电后能够同时激励所述地板和所述辐射体辐射电磁波。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述馈电端和所述接地端之间的垂直连线的中点为第一中点，所述第一边的延伸方向为第一方向，穿过所述第一中点且沿垂直于所述第一方向延伸的线为第一轴线，所述辐射体包括分布在所述第一轴线的两侧的第一辐射段和第二辐射段，所述第一辐射段连接在所述馈电端和所述第二辐射段之间，所述第二辐射段连接在所述第一辐射段和所述接地端之间，所述第一辐射段和所述第二辐射段的电长度不等。

3.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述第一辐射段的电长度为L1，所述第二辐射段的电长度为L2，0.3≤L1/L2<0.7。

4.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述第一辐射段的电长度为L1，所述第二辐射段的电长度为L2，1.4<L1/L2≤3.3。

5.根据权利要求1-4任一项所述的天线装置，其特征在于，所述第一天线的工作频率为第一频率，所述辐射体设有缝隙，所述缝隙的设置使得所述辐射体在从所述馈电端向所述接地端延伸的路径上形成开路，所述缝隙用于滤除第二频率的谐振，所述第二频率低于所述第一频率。

6.根据权利要求5所述的天线装置，其特征在于，所述缝隙宽度为：大于等于0.001倍波长且小于等于0.02倍波长，所述缝隙宽度定义为：在所述辐射体的延伸的路径上，所述缝隙两侧的所述辐射体之间的垂直连线的尺寸。

7.根据权利要求5所述的天线装置，其特征在于，在所述辐射体延伸的路径上，所述缝隙与所述接地端之间的距离小于所述缝隙与所述馈电端之间的距离。

8.根据权利要求5所述的天线装置，其特征在于，所述天线装置还包括设于所述净空区的第二天线，所述第二天线与所述第一天线间隔设置，所述第二天线的工作频率为所述第二频率。

9.根据权利要求8所述的天线装置，其特征在于，所述第一频率为5G，所述第二频率为2.4G，所述第一天线和所述第二天线之间的间距为8mm。

10.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述第一边的两端分别为第一端和第二端，所述第一天线与所述第一端之间的距离小于所述第一天线与所述第二端之间的距离。

11.根据权利要求10所述的天线装置，其特征在于，沿所述第一边的延伸方向，所述第一天线与所述第一端之间的距离小于等于0.67倍波长。

12.根据权利要求11所述的天线装置，其特征在于，所述接地端位于所述馈电端和所述第一端之间。

13.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述辐射体和所述地板位于所述电路板上的同一层内。

14.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述地板上辐射的电磁波构成水平方向的波束，所述辐射体上的电磁波构成垂直方向的波束。

15.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述第一边的数量为两条，且分别位于所述地板上相邻的两条侧边；所述第一天线的数量为两个，且分布在所述地板的不同的所述第一边所在的位置。

16.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，部分所述辐射体呈弧形结构，以使得所述辐射体在所述第一方向上的总尺寸大于第二方向上的总尺寸，所述第二方向垂直于所述第一方向。

17.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述辐射体在第二方向上的总尺寸大于所述辐射体在所述第一方向上的总尺寸，所述第二方向垂直于所述第一方向。

18.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述辐射体包括呈直线状延伸的多段微带线主体和蜿蜒线，所述蜿蜒线连接在相邻的两个所述微带线主体之间，用于增加所述辐射体的单位尺寸下的电长度。

19.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述辐射体包括等宽的微带线主体和连接至所述微带线主体的加宽部，所述加宽部的宽度尺寸大于所述微带线主体的宽度尺寸，所述第一天线的工作频率为第一频率，所述辐射体设有缝隙，所述缝隙形成在所述加宽部和部分所述微带线主体之间，所述缝隙的设置使得所述辐射体在从所述馈电端向所述接地端延伸的路径上形成开路，所述缝隙用于滤除第二频率的谐振，所述第二频率低于所述第一频率。

20.一种电子设备，其特征在于，包括射频电路和权利要求1-19任一项所述的天线装置，所述天线的所述馈电端通过馈电结构电连接至所述射频电路。