CN115764284A - 一种天线结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天线结构，属于天线技术领域。天线结构包括PCB板、第一介质基板、第二介质基板、导航天线组件、通信天线组件和扼流组件；第一介质基板和第二介质基板均与PCB板沿上下方向间隔设置；多个第二介质基板围设于第一介质基板的外周，且均在水平方向上与第一介质基板呈间隔设置；导航天线组件设于第一介质基板上，并与PCB板通过第一金属连接件电连接；通信天线组件设于第二介质基板上，并与PCB板通过第二金属连接件电连接；扼流组件设于第一介质基板上，并在水平方向上位于导航天线组件和通信天线组件之间；扼流组件与PCB板通过第三金属连接件电连接。本发明解决了现有天线剖面高度高、占用高度空间大以及通信天线干扰导航天线的技术问题。

Description

一种天线结构

技术领域

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种天线结构。

背景技术

为了满足对北斗、GPS、GLONASS等不同导航系统不同频段卫星信号的接收，现有定位设备往往采用叠层式天线，其中上层导航天线设置于一个介质板上，用于接收高频段卫星信号，下层导航天线设置于另一个介质板上，用于接收低频段卫星信号，这种上下叠层式的天线方案，天线的剖面高度高，占用高度空间大，不符合天线朝小型化方向发展的趋势，使用场景也受限制。此外，现有定位设备为了实现多功能和多系统融合的使用，往往还配备通信天线，通信天线的设置无疑会对导航天线的性能产生干扰。

发明内容

本发明的目的在于提供一种天线结构，能够解决现有天线剖面高度高、占用高度空间大以及通信天线干扰导航天线的技术问题。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

一种天线结构，包括：

PCB板；

第一介质基板和第二介质基板，均与所述PCB板沿上下方向间隔设置，所述第二介质基板设置多个，多个所述第二介质基板围设于所述第一介质基板的外周，且均在水平方向上与所述第一介质基板呈间隔设置；

导航天线组件，设于所述第一介质基板上，所述导航天线组件与所述PCB板通过第一金属连接件电连接；

通信天线组件，设于所述第二介质基板上，并与所述PCB板通过第二金属连接件电连接；所述通信天线组件与所述第二介质基板一一对应；

扼流组件，设于所述第一介质基板上，并在水平方向上位于所述导航天线组件和所述通信天线组件之间；所述扼流组件与所述PCB板通过第三金属连接件电连接。

作为上述天线结构的一种可选方案，所述第二介质基板的高度较所述第一介质基板的低。

作为上述天线结构的一种可选方案，所述导航天线组件包括：

第一金属辐射层，设于所述第一介质基板的上表面；

第二金属辐射层，设于所述第一介质基板的下表面，所述第一金属辐射层与所述第二金属辐射层通过第一金属过孔电连接；所述第二金属辐射层为环形结构；

环形连接层，设于所述第一介质基板的下表面，并位于所述第二金属辐射层的环形结构内，所述环形连接层与所述第一金属辐射层通过第二金属过孔电连接，所述第一金属连接件自所述PCB板向上穿过所述环形连接层后连接于所述第一介质基板上。

作为上述天线结构的一种可选方案，所述第一金属辐射层的外边缘设置第一枝节；和/或

所述第二金属辐射层的外边缘和/或内边缘设置第二枝节。

作为上述天线结构的一种可选方案，所述扼流组件包括设于所述第一介质基板上表面的第一扼流组件和设于所述第一介质基板下表面的第二扼流组件，所述第一扼流组件在水平方向上位于所述第一金属辐射层与所述通信天线组件之间，所述第二扼流组件在水平方向上位于所述第二金属辐射层与所述通信天线组件之间。

作为上述天线结构的一种可选方案，所述第一介质基板为圆形结构，所述第二介质基板为弧形结构，所述第二介质基板与所述第一介质基板的圆心相重合；

所述第一金属连接件、所述第二金属连接件和所述第三金属连接件沿同心的不同虚拟圆的圆周分布设置有多个，且所述虚拟圆的圆心与所述第一介质基板的圆心相重合。

作为上述天线结构的一种可选方案，所述第一金属连接件、所述第二金属连接件和所述第三金属连接件均为金属柱，所述金属柱包括依次连接的主体部和连接部，所述主体部的外径大于所述连接部的外径，以在所述主体部与所述连接部的连接处形成限位台阶，所述第一介质基板以及所述第二介质基板坐落于相应的所述金属柱的所述限位台阶上。

作为上述天线结构的一种可选方案，所述连接部的外周设置外螺纹。

作为上述天线结构的一种可选方案，所述第二金属连接件包括探针和绝缘套管，所述探针电连接所述通信天线组件与所述PCB板，所述绝缘套管套设于所述探针位于所述第二介质基板与所述PCB板之间的部分外。

作为上述天线结构的一种可选方案，所述通信天线组件包括设于所述第二介质基板上表面的第三金属辐射层；所述探针包括激励探针和支撑探针，所述支撑探针连接所述第二介质基板与所述PCB板，所述激励探针设置有两个，两个所述激励探针电连接所述第三金属辐射层与所述PCB板。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

首先，通过将导航天线组件都集成于第一介质基板上，整个天线的剖面高度变低，占用高度空间较小，天线结构朝小型化方向发展；其次，该天线结构还专门设置第二介质基板，以承载通信天线组件，使天线实现多功能和多系统融合，由于第二介质基板与第一介质基板存在水平间隔，因此通信天线能够与导航天线形成很好的物理隔离，避免两种天线相互干扰；再者，该天线结构还在第一介质基板上设置了扼流组件，扼流组件位于导航天线组件和通信天线组件之间，能够对通信天线组件辐射的电磁波进行空间上的滤波，减少对导航天线组件的干扰，进一步提高二者的隔离度；最后，导航天线组件、通信天线组件及扼流组件各自通过相应的金属连接件与PCB板形成连接，连接不仅包括与PCB板之间的电连接，还包括机械连接，以构成稳定的天线结构骨架，确保整个天线结构的稳固性。

附图说明

图1为本发明实施例中一种天线结构的整体示意图；

图2为本发明实施例中一种天线结构的俯视图；

图3为本发明实施例中一种天线结构的截面示意图一；

图4为本发明实施例中一种天线结构的截面示意图二；

图5为本发明实施例中一种天线结构的侧视图；

图6为本发明实施例中金属柱的结构示意图；

图7为本发明实施例中第二介质基板与PCB板的装配图；

图8为本发明实施例中一种通信天线组件与第二介质基板的装配图；

图9为本发明实施例中另一种通信天线组件与第二介质基板的装配图。

附图标记：

10、PCB板；20、第一介质基板；30、第二介质基板；40、通信天线组件；50、导航天线组件；60、扼流组件；70、第一金属连接件；80、第二金属连接件；90、第三金属连接件；

21、第一金属过孔；22、第二金属过孔；23、第三金属过孔；41、第三金属辐射层；51、第一金属辐射层；52、第二金属辐射层；53、环形连接层；61、第一扼流组件；62、第二扼流组件；71、主体部；72、连接部；73、限位台阶；81、探针；82、绝缘套管；

521、第二枝节；611、扼流金属带；811、激励探针；812、支撑探针。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。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发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面详细描述本发明的实施例，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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本实施例在于提供一种天线结构；具体地，参考图1-4，天线结构包括PCB板10、第一介质基板20、第二介质基板30、导航天线组件50、通信天线组件40和扼流组件60；参考图5，第一介质基板20和第二介质基板30均与PCB板10沿上下方向间隔设置；第二介质基板30设置多个，多个第二介质基板30围设于第一介质基板20的外周，且均在水平方向上与第一介质基板20呈间隔设置；导航天线组件50设于第一介质基板20上，导航天线组件50与PCB板10通过第一金属连接件70电连接；通信天线组件40与第二介质基板30一一对应；通信天线组件40设于第二介质基板30上，并与PCB板10通过第二金属连接件80电连接；扼流组件60设于第一介质基板20上，并在水平方向上位于导航天线组件50和通信天线组件40之间；扼流组件60与PCB板10通过第三金属连接件90电连接。

本实施例所提供的天线结构，首先通过将导航天线组件50都集成于第一介质基板20上，整个天线的剖面高度变低，占用高度空间较小，天线结构朝小型化方向发展；其次，该天线结构还专门设置第二介质基板30，以承载通信天线组件40，使天线实现多功能和多系统融合，由于第二介质基板30与第一介质基板20存在水平间隔，因此通信天线能够与导航天线形成很好的物理隔离，避免两种天线相互干扰；再者，该天线结构还在第一介质基板20上设置了扼流组件60，扼流组件60位于导航天线组件50和通信天线组件40之间，能够对通信天线组件40辐射的电磁波进行空间上的滤波，减少对导航天线组件50的干扰，进一步提高二者的隔离度；最后，导航天线组件50、通信天线组件40及扼流组件60各自通过相应的金属连接件与PCB板10形成连接，连接不仅包括与PCB板10之间的电连接，还包括机械连接，以构成稳定的天线结构骨架，确保整个天线结构的稳固性。

具体可选地，第二介质基板30的高度低于或高于或等于第一介质基板20的高度。进一步可选地，本实施例中，第二介质基板30的高度较第一介质基板20的低，即天线结构的整体高度主要由第一介质基板20确定；这样通信天线组件40的整体高度也就较导航天线组件50的低，通信天线组件40辐射的电磁波可以被扼流组件60高效过滤，有助于减少对导航天线组件50的干扰。

示例地，第一介质基板20和第二介质基板30的水平间隔为1mm；当然根据具体使用需求，这个距离可以适应性调整。

具体地，导航天线组件50包括第一金属辐射层51、第二金属辐射层52和环形连接层53，第一金属辐射层51设于第一介质基板20的上表面；第二金属辐射层52设于第一介质基板20的下表面，第一金属辐射层51与第二金属辐射层52通过第一金属过孔21电连接；第二金属辐射层52为环形结构；环形连接层53设于第一介质基板20的下表面，并位于第二金属辐射层52的环形结构内，环形连接层53与第一金属辐射层51通过第二金属过孔22电连接，第一金属连接件70自PCB板10向上穿过环形连接层53后连接于第一介质基板20上。

第一金属辐射层51和第二金属辐射层52用于传输信号，信号依次经由第一金属连接件70、环形连接层53、第二金属过孔22、第一金属辐射层51、第一金属过孔21和第二金属辐射层52进行传递。具体实施时，可以将第一金属辐射层51作为高频辐射层，用于接收高频信号，第二金属辐射层52作为低频辐射层，用于接收低频信号。

具体实施时，可以在第一金属辐射层51的外边缘设置第一枝节(附图未示出)；又或者，在第二金属辐射层52的外边缘和/或内边缘设置第二枝节521，以适配不同频段信号的接收。当然，第一金属辐射层51和第二金属辐射层52也可以都设置枝节结构。

进一步可选地，第一金属辐射层51为圆形结构，第二金属辐射层52为圆环结构；当然，第一金属辐射层51及第二金属辐射层52的形状均不仅限位圆形结构，还可以为三角形结构、矩形结构或者其它形状。

示例地，第一金属连接件70设置有多个，第二金属过孔22设置多组，每组第二金属过孔22均包括多个第二金属过孔22，每个第一金属连接件70外均围设有一组第二金属过孔22。设置多个第一金属连接件70的目的是，不仅保证信号在PCB板10与导航天线组件50之间的稳定传递，还可以从机械连接角度提高第一介质基板20与PCB板10连接的稳定性，使整个天线结构稳定可靠；而将每个第一金属连接件70的外围均设置一圈第二金属过孔22也是能提高此处环形连接层53与第一金属辐射层51的电连接稳定性。可选地，每组的多个第二金属过孔22绕同一虚拟圆的圆周均匀分布。

本实施例中，每组的第二金属过孔22设置有八个，直径均为1mm。进一步可选地，第一金属过孔21设置四个，直径为2mm。示例地，第一金属连接件70也设置四个；四个第一金属连接件70和四个第一金属过孔21均位于同心设置的不同虚拟圆的圆周上。一种实施方式中，四个第一金属连接件70分别对应相应虚拟圆的圆内接四边形的四个顶点，四个第一金属过孔21分别对应相应的另一虚拟圆的圆内接四边形的四个顶点，两个圆内接四边形的对角线相重叠；而另一种实施方式中，两个圆内接四边形的对角线也可以不重叠。

进一步地，参考图3和图4，扼流组件60包括设于第一介质基板20上表面的第一扼流组件61和设于第一介质基板20下表面的第二扼流组件62，第一扼流组件61在水平方向上位于第一金属辐射层51与通信天线组件40之间，第二扼流组件62在水平方向上位于第二金属辐射层52与通信天线组件40之间。由于第一金属辐射层51和第二金属辐射层52均可以进行信号传递，因此，为了更好地发挥扼流组件60的防干扰效果，在第一介质基板20的上表面和下表面均设置扼流组件60。

具体地，扼流组件60包括扼流金属带611，第一介质基板20上开设第三金属过孔23，第三金属连接件90自PCB板10向上穿设于第三金属过孔23中，以电连接PCB板10和扼流金属带611。与第一金属连接件70的作用相同，第三金属连接件90的设置不仅起到电连接扼流组件60和PCB板10的作用，还能起到机械支撑作用，使天线结构的骨架更加稳固。具体实施时，第一金属连接件70主要存在于环形结构的第二金属辐射层52内完成第一介质基板20的机械支撑，而第三金属连接件90则存在于环形结构的第二金属辐射层52外完成第一介质基板20的机械支撑，二者相互配合，提高了PCB板10与第一介质基板20的连接稳定性。

一种实施方式中，第一介质基板20为圆形结构，第二介质基板30为弧形结构，第二介质基板30与第一介质基板20的圆心相重合。当然，具体实施时，根据实际需要，第一介质基板20和第二介质基板30的形状还可以适应性改变，并不局限于上述的圆形及弧形结构。具体可选地，扼流金属带611为弧形结构，扼流金属带611的圆心与第一介质基板20的圆心相重合。

进一步地，第一金属连接件70、第二金属连接件80和第三金属连接件90沿同心的不同虚拟圆的圆周分布设置有多个，且虚拟圆的圆心与第一介质基板20的圆心相重合。第一金属连接件70、第二金属连接件80及第三金属连接件90多个的设置，可以提高第一介质基板20和第二介质基板30与PCB板10连接的稳固性。具体地，多个第一金属连接件70和多个第三金属连接件90在相应的虚拟圆的外周均匀分布。本实施例中，第一金属连接件70设置四个，第三金属连接件90设置八个。

一种实施例中，参考图6，第一金属连接件70、第二金属连接件80和第三金属连接件90结构相同，均为金属柱，金属柱包括依次连接的主体部71和连接部72，主体部71的外径大于连接部72的外径，以在主体部71与连接部72的连接处形成限位台阶73，第一介质基板20以及第二介质基板30坐落于相应的金属柱的限位台阶73上。金属柱为导电体，且具有一定的结构强度，能够在确保对介质基板有效支撑的同时，还能完成相应的电连接。

可选地，连接部72的外周设置外螺纹，即连接部72与相应的介质基板通过螺纹结构建立连接，螺纹连接的稳定性高，而且还可拆卸，方便维修。

金属柱的主体部71的高度即为介质基板与PCB板10的间隔，因此，当金属柱的尺寸确定了，整个天线结构的高度也就基本确定了，可以通过对金属柱高度的控制来确定最终天线结构的高度。

另一实施例中，第一金属连接件70和第三金属连接件90采用上述的金属柱，而第二金属连接件80采用其它结构形式。参考图7，第二金属连接件80则包括探针81和绝缘套管82，探针81电连接通信天线组件40与PCB板10，绝缘套管82套设于探针81位于第二介质基板30与PCB板10之间的部分外。这里的探针81主要是实现通信天线组件40与PCB板10之间的电连接，而第二介质基板30的机械支撑主要依靠绝缘套管82实现。

进一步具体地，参考图8和图9，通信天线组件40包括设于第二介质基板30上表面的第三金属辐射层41；探针81包括激励探针811和支撑探针812，支撑探针812连接第二介质基板30与PCB板10；激励探针811设置有两个，两个激励探针811电连接第三金属辐射层41与PCB板10。即支撑探针812主要起到机械连接作用；激励探针811则主要起到馈电作用，因此需要设置两个。具体可选地。支撑探针也812设置有两个，且分别位于第二介质基板30沿延伸方向的两端，以确保第二介质基板30的稳固放置。

示例地，通信天线组件40设置有三个，具体包括两个4G天线和一个WIFI天线。图8示出了4G天线的第三金属辐射层41的具体形式，图9示出了WIFI天线的第三金属辐射层41的具体形式。

可选地，第一介质基板20和第二基板可以采用微波板，也可以选用常规的FR-4基板，后者的成本更低廉。进一步可选地，FR-4基板的板厚选择0.8mm。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种天线结构，其特征在于，包括：

PCB板(10)；

第一介质基板(20)和第二介质基板(30)，均与所述PCB板(10)沿上下方向间隔设置，所述第二介质基板(30)设置多个，多个所述第二介质基板(30)围设于所述第一介质基板(20)的外周，且均在水平方向上与所述第一介质基板(20)呈间隔设置；

导航天线组件(50)，设于所述第一介质基板(20)上，所述导航天线组件(50)与所述PCB板(10)通过第一金属连接件(70)电连接；

通信天线组件(40)，设于所述第二介质基板(30)上，并与所述PCB板(10)通过第二金属连接件(80)电连接；所述通信天线组件(40)与所述第二介质基板(30)一一对应；

扼流组件(60)，设于所述第一介质基板(20)上，并在水平方向上位于所述导航天线组件(50)和所述通信天线组件(40)之间；所述扼流组件(60)与所述PCB板(10)通过第三金属连接件(90)电连接。

2.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述第二介质基板(30)的高度较所述第一介质基板(20)的低。

3.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述导航天线组件(50)包括：

第一金属辐射层(51)，设于所述第一介质基板(20)的上表面；

第二金属辐射层(52)，设于所述第一介质基板(20)的下表面，所述第一金属辐射层(51)与所述第二金属辐射层(52)通过第一金属过孔(21)电连接；所述第二金属辐射层(52)为环形结构；

环形连接层(53)，设于所述第一介质基板(20)的下表面，并位于所述第二金属辐射层(52)的环形结构内，所述环形连接层(53)与所述第一金属辐射层(51)通过第二金属过孔(22)电连接，所述第一金属连接件(70)自所述PCB板(10)向上穿过所述环形连接层(53)后连接于所述第一介质基板(20)上。

4.根据权利要求3所述的天线结构，其特征在于，所述第一金属辐射层(51)的外边缘设置第一枝节；和/或

所述第二金属辐射层(52)的外边缘和/或内边缘设置第二枝节(521)。

5.根据权利要求3所述的天线结构，其特征在于，所述扼流组件(60)包括设于所述第一介质基板(20)上表面的第一扼流组件(61)和设于所述第一介质基板(20)下表面的第二扼流组件(62)，所述第一扼流组件(61)在水平方向上位于所述第一金属辐射层(51)与所述通信天线组件(40)之间，所述第二扼流组件(62)在水平方向上位于所述第二金属辐射层(52)与所述通信天线组件(40)之间。

6.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述第一介质基板(20)为圆形结构，所述第二介质基板(30)为弧形结构，所述第二介质基板(30)与所述第一介质基板(20)的圆心相重合；

所述第一金属连接件(70)、所述第二金属连接件(80)和所述第三金属连接件(90)沿同心的不同虚拟圆的圆周分布设置有多个，且所述虚拟圆的圆心与所述第一介质基板(20)的圆心相重合。

7.根据权利要求1-6任一项所述的天线结构，其特征在于，所述第一金属连接件(70)、所述第二金属连接件(80)和所述第三金属连接件(90)均为金属柱，所述金属柱包括依次连接的主体部(71)和连接部(72)，所述主体部(71)的外径大于所述连接部(72)的外径，以在所述主体部(71)与所述连接部(72)的连接处形成限位台阶(73)，所述第一介质基板(20)以及所述第二介质基板(30)坐落于相应的所述金属柱的所述限位台阶(73)上。

8.根据权利要求7所述的天线结构，其特征在于，所述连接部(72)的外周设置外螺纹。

9.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述第二金属连接件(80)包括探针(81)和绝缘套管(82)，所述探针(81)电连接所述通信天线组件(40)与所述PCB板(10)，所述绝缘套管(82)套设于所述探针(81)位于所述第二介质基板(30)与所述PCB板(10)之间的部分外。

10.根据权利要求9所述的天线结构，其特征在于，所述通信天线组件(40)包括设于所述第二介质基板(30)上表面的第三金属辐射层(41)；所述探针(81)包括激励探针(811)和支撑探针(812)，所述支撑探针(812)连接所述第二介质基板(30)与所述PCB板(10)，所述激励探针(811)设置有两个，两个所述激励探针(811)电连接所述第三金属辐射层(41)与所述PCB板(10)。

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