CN115020965A - 一种宽带天线结构以及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种宽带天线结构以及电子设备，宽带天线结构包括介质基板、天线辐射体以及天线馈电线。天线辐射体设于介质基板的第一侧，天线辐射体包括天线辐射振子和天线耦合振子，天线辐射振子包括天线辐射单元和与其连接的巴伦阻抗变换器，天线耦合振子的截面形状构造为具有凹槽的环形结构，天线辐射单元插入天线耦合振子的凹槽内，且与凹槽的槽壁具有间隔。天线馈电线设于介质基板的第一侧，天线馈电线的内芯穿过天线耦合振子连接于巴伦阻抗变换器。上述宽带天线结构实现了天线的小型化设计，且在实现天线整体结构小型化的同时，上述结构还能够带来宽频带特性，增加了天线的使用场景。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种宽带天线结构以及电子设备。
背景技术
已知5G通信具有数据高传输速率、超高容量及超低传输延时等重要优势，5G通信技术的相关研究正成为万物互联时代新的热点。而作为无线通信终端中的重要无源组件，5G天线性能的好坏将直接影响5G通信系统的最终质量。当前我国5G主要应用在Sub-6G频段，具体频段范围：700 960MHz，1710 2690MHz，3300-5000MHz。目前市面上的Sub-6G天线一般都存在尺寸偏大、结构复杂以及带宽窄的问题，因此，随着无线终端小型化应用场景越来越多，设计小型化、高带宽的Sub-6G天线迫在眉睫。
发明内容
针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种宽带天线结构以及电子设备。
本发明实施例提供了一种宽带天线结构，包括：
介质基板；
天线辐射体，其设于所述介质基板的第一侧，所述天线辐射体包括天线辐射振子和天线耦合振子，所述天线辐射振子包括天线辐射单元和与其连接的巴伦阻抗变换器，所述天线耦合振子的截面形状构造为具有凹槽的环形结构，所述巴伦阻抗变换器插入所述天线耦合振子的凹槽内，且与所述凹槽的槽壁具有间隔；
天线馈电线，其设于所述介质基板的第一侧，所述天线馈电线的内芯穿过所述天线耦合振子连接于所述巴伦阻抗变换器。
在一些实施例中，所述天线耦合振子具有谐振缝隙，所述谐振缝隙具有缝隙本体，所述缝隙本体的截面形状与所述天线耦合振子的截面形状相对应。
在一些实施例中，所述天线耦合振子的凹槽的槽底具有第一连接孔，所述巴伦阻抗变换器具有与所述第一连接孔对应的第二连接孔，所述天线馈电线的内芯穿过所述第一连接孔与所述第二连接孔连接。
在一些实施例中，所述天线耦合振子与所述天线辐射单元相远离的两端的间距范围为76毫米至80毫米。
在一些实施例中，所述天线耦合振子的长度范围为55毫米至60毫米，且所述天线耦合振子的宽度范围为13毫米至15毫米。
在一些实施例中，所述介质基板采用介电常数为4.3的介质材料制成，且所述介质基板的长度范围为70毫米至90毫米，宽度范围为13毫米至17毫米，高度范围为0.6毫米至1毫米。
在一些实施例中，所述天线馈电线的外芯采用焊接方式连接于所述天线耦合振子，其内芯采用焊接方式连接于所述巴伦阻抗变换器。
在一些实施例中，所述天线馈电线的线长范围为180毫米至200毫米，直径范围为1毫米至1.4毫米。
在一些实施例中，所述介质基板的第一侧上设有定位卡扣，所述定位卡扣作用于所述天线耦合振子的相对两侧以将其限定在所述介质基板上；所述天线辐射单元上开设有定位孔，以将所述天线辐射单元限定在所述介质基板上。
本发明实施例还提供了一种电子设备，包括上述的宽带天线结构，以通过所述宽带天线结构进行通信。
与现有技术相比，本发明实施例的有益效果在于：本发明通过截面形状构造为具有凹槽的环形结构的天线耦合振子，巴伦阻抗变换器插入天线耦合振子的凹槽内，以及天线辐射体和天线馈电线均设于介质基板的第一侧，如此结构设计实现了天线的小型化设计，且在实现天线整体结构小型化的同时，上述结构还带来宽频带特性，增加了天线的使用场景。
附图说明
在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所公开的实施例进行说明。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代同一或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。
图1为本发明实施例宽带天线结构的剖视图；
图2为本发明实施例宽带天线结构的分解图。
图中的附图标记所表示的构件：
1-介质基板；2-天线辐射体；3-天线辐射振子；31-天线辐射单元；32-巴伦阻抗变换器；33-第二连接孔；34-定位孔；4-天线耦合振子；41-凹槽；42-谐振缝隙；43-第一连接孔；5-天线馈电线；6-定位卡扣。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。下面结合附图和具体实施例对本发明的实施例作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
在本发明中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。
本发明使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本发明所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
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。
本发明实施例提供了一种宽带天线结构，如图1和图2所示，宽带天线结构包括介质基板1、天线辐射体2以及天线馈电线5。天线辐射体2设于介质基板1的第一侧，天线辐射体2包括天线辐射振子3和天线耦合振子4，天线辐射振子3包括天线辐射单元31和与其连接的巴伦阻抗变换器32，天线耦合振子4的截面形状构造为具有凹槽41的环形结构，巴伦阻抗变换器32插入天线耦合振子4的凹槽41内，且与凹槽41的槽壁具有间隔。天线馈电线5设于介质基板1的第一侧，天线馈电线5的内芯穿过天线耦合振子4连接于巴伦阻抗变换器32。
可理解的是，上述巴伦阻抗变换器32用于与宽带天线结构的阻抗匹配，具体地，当两段特性阻抗不同的传输线相连接时便会产生反射，此时在这两段所需要匹配的传输线之间插入巴伦阻抗变换器32就能够实现不同阻抗之间的变换。
具体地，上述天线耦合振子4呈包裹态绕着巴伦阻抗变换器32设置。
具体地，上述天线辐射单元31的截面形状大约为矩形，上述巴伦阻抗变换器32的截面形状为长条状，天线辐射单元31与巴伦阻抗变换器32直接连接。
具体地，上述天线馈电线5具有由内至外依次包裹的内芯、绝缘体、外芯以及外套。
本发明通过截面形状构造为具有凹槽41的环形结构的天线耦合振子4，巴伦阻抗变换器32插入天线耦合振子4的凹槽41内，以及天线辐射体2和天线馈电线5均设于介质基板1的第一侧，如此结构设计实现了天线的小型化设计，且在实现天线整体结构小型化的同时，上述结构还带来宽频带特性，使得天线在Sub-6G全频宽均具有良好的特性，增加了天线的使用场景。
在一些实施例中，如图1和图2所示，天线耦合振子4具有谐振缝隙42，谐振缝隙42具有缝隙本体，缝隙本体的截面形状与天线耦合振子4的截面形状相对应。
如此，通过天线耦合振子4和巴伦阻抗变换器32之间的间距设置以及上述天线耦合振子4的谐振缝隙42设计，能够进一步实现天线的宽频带特性
具体地，如图2所示，上述缝隙本体的截面形状为U型状，缝隙本体的敞口侧向缝隙本体所在方向延伸形成长条状的延伸部，上述缝隙本体和延伸部构成生疏天线耦合振子4的谐振缝隙42。
在一些实施例中，如图1和图2所示，天线耦合振子4的凹槽41的槽底具有第一连接孔43，巴伦阻抗变换器32具有与第一连接孔43对应的第二连接孔33，天线馈电线5的内芯穿过第一连接孔43与第二连接孔33连接。
具体地，上述第一连接孔43的轴线和第二连接孔33的轴线共线，且第一连接孔43的轴向方向和第二连接孔33的轴向方向与巴伦阻抗变换器32的长度方向相同。
在一些实施例中，天线耦合振子4与天线辐射单元31相远离的两端的间距范围为76毫米至80毫米。
优选地，天线耦合振子4与天线辐射单元31相远离的两端的间距范围为78.5mm。
在一些实施例中，天线耦合振子4的长度范围为55毫米至60毫米，且天线耦合振子4的宽度范围为13毫米至15毫米。
优选地，天线耦合振子4的长度为57.4mm。
优选地，天线耦合振子4的宽度为14.2mm。
在一些实施例中，介质基板1采用介电常数为4.3的介质材料制成，且介质基板1的长度范围为70毫米至90毫米，宽度范围为13毫米至17毫米，高度范围为0.6毫米至1毫米。
优选地，介质基板1的长宽高分别为80mm×14.5mm×0.8mm。
具体地，上述介质基板1可选用FR-4等级的介质材料制成，其中，FR-4是一种耐燃材料等级的代号,所代表的意思是树脂材料经过燃烧状态必须能够自行熄灭的一种材料规格。
在一些实施例中，如图1和图2所示，天线馈电线5的外芯采用焊接方式连接于天线耦合振子4，其内芯采用焊接方式连接于巴伦阻抗变换器32。上述焊接方式连接稳定，提高了结构稳定性。
在一些实施例中，天线馈电线5的线长范围为180毫米至200毫米，直径范围为1毫米至1.4毫米。
优选地，天线馈电线5的线长为190mm，其直径为1.13mm的同轴线材。
在一些实施例中，如图1和图2所示，介质基板1的第一侧上设有定位卡扣6，定位卡扣6作用于天线耦合振子4的相对两侧以将其限定在介质基板1上；天线辐射单元31上开设有定位孔34，以将天线辐射单元31限定在介质基板1上。
如此，通过上述定位卡扣6和定位孔34能够将天线耦合振子4和天线辐射单元31稳定地固定和安装在介质基板1上。
具体地，上述定位卡扣6的数量可为两个，两个定位卡扣6可沿天线耦合振子4的宽度方向分布。
本发明实施例还提供了一种电子设备，包括上述的宽带天线结构，以通过宽带天线结构进行通信。本发明通过截面形状构造为具有凹槽41的环形结构的天线耦合振子4，巴伦阻抗变换器32插入天线耦合振子4的凹槽41内，如此结构设计实现了天线的小型化设计，且在实现天线整体结构小型化的同时，上述结构还带来宽频带特性，使得天线在Sub-6G全频宽均具有良好的特性，增加了天线的使用场景。
此外，尽管已经在本文中描述了示例性实施例，其范围包括任何和所有基于本发明的具有等同元件、修改、省略、组合(例如，各种实施例交叉的方案)、改编或改变的实施例。权利要求书中的元件将被基于权利要求中采用的语言宽泛地解释，并不限于在本说明书中或本申请的实施期间所描述的示例，其示例将被解释为非排他性的。因此，本说明书和示例旨在仅被认为是示例，真正的范围和精神由以下权利要求以及其等同物的全部范围所指示。
以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例(或其一个或更多方案)可以彼此组合使用。例如本领域普通技术人员在阅读上述描述时可以使用其它实施例。另外，在上述具体实施方式中，各种特征可以被分组在一起以简单化本发明。这不应解释为一种不要求保护的公开的特征对于任一权利要求是必要的意图。相反，本发明的主题可以少于特定的公开的实施例的全部特征。从而，以下权利要求书作为示例或实施例在此并入具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施例，并且考虑这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。本发明的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求赋权的等同形式的全部范围来确定。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种宽带天线结构，其特征在于，包括：
介质基板；
天线辐射体，其设于所述介质基板的第一侧，所述天线辐射体包括天线辐射振子和天线耦合振子，所述天线辐射振子包括天线辐射单元和与其连接的巴伦阻抗变换器，所述天线耦合振子的截面形状构造为具有凹槽的环形结构，所述巴伦阻抗变换器插入所述天线耦合振子的凹槽内，且与所述凹槽的槽壁具有间隔；
天线馈电线，其设于所述介质基板的第一侧，所述天线馈电线的内芯穿过所述天线耦合振子连接于所述巴伦阻抗变换器。
2.根据权利要求1所述的宽带天线结构，其特征在于，所述天线耦合振子具有谐振缝隙，所述谐振缝隙具有缝隙本体，所述缝隙本体的截面形状与所述天线耦合振子的截面形状相对应。
3.根据权利要求1所述的宽带天线结构，其特征在于，所述天线耦合振子的凹槽的槽底具有第一连接孔，所述巴伦阻抗变换器具有与所述第一连接孔对应的第二连接孔，所述天线馈电线的内芯穿过所述第一连接孔与所述第二连接孔连接。
4.根据权利要求1所述的宽带天线结构，其特征在于，所述天线耦合振子与所述天线辐射单元相远离的两端的间距范围为76毫米至80毫米。
5.根据权利要求1所述的宽带天线结构，其特征在于，所述天线耦合振子的长度范围为55毫米至60毫米，且所述天线耦合振子的宽度范围为13毫米至15毫米。
6.根据权利要求1所述的宽带天线结构，其特征在于，所述介质基板采用介电常数为4.3的介质材料制成，且所述介质基板的长度范围为70毫米至90毫米，宽度范围为13毫米至17毫米，高度范围为0.6毫米至1毫米。
7.根据权利要求1所述的宽带天线结构，其特征在于，所述天线馈电线的外芯采用焊接方式连接于所述天线耦合振子，其内芯采用焊接方式连接于所述巴伦阻抗变换器。
8.根据权利要求1所述的宽带天线结构，其特征在于，所述天线馈电线的线长范围为180毫米至200毫米，直径范围为1毫米至1.4毫米。
9.根据权利要求1所述的宽带天线结构，其特征在于，所述介质基板的第一侧上设有定位卡扣，所述定位卡扣作用于所述天线耦合振子的相对两侧以将其限定在所述介质基板上；
所述天线辐射单元上开设有定位孔，以将所述天线辐射单元限定在所述介质基板上。
10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的宽带天线结构，以通过所述宽带天线结构进行通信。
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