CN117691368A - 一种天线及通信装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种天线及通信装置，涉及通信设备技术领域，用于解决现有天线的通用性较差的问题。该天线包括基板、接地板、辐射单元以及馈线单元。接地板和辐射单元分别层叠设置于基板的相对两侧。馈线单元与辐射单元连接。辐射单元包括第一辐射贴片以及第二辐射贴片。第一辐射贴片的长度为第一辐射长度，一端与馈线单元连接。第二辐射贴片的长度为第二辐射长度，一端与第一辐射贴片连接。第二辐射贴片与第一辐射贴片连接处，与第一辐射贴片中与馈线单元连接一端之间的长度为第三辐射长度。第三辐射长度与第二辐射长度之和，与第一辐射长度不相等。本申请的天线用于接收和发送无线通讯信号。

Description

一种天线及通信装置

技术领域

本申请涉及通信设备技术领域，尤其涉及一种天线及通信装置。

背景技术

随着科学技术的不断发展，移动通信已经成为了人们的主流通信方式。天线是实现移动通信不可缺少的设备之一。

随着移动通信技术的不断发展，产生了多种不同的无线通信技术。各种通信技术对应有不同的通信频段来进行数据传输。但是，目前的天线只能利用单个频段来实现无线通信，天线的通用性较差。

发明内容

本申请提供一种天线及通信装置，用于解决现有天线的通用性较差的问题。

为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：

一方面，本申请提供了一种天线，包括基板、接地板、辐射单元以及馈线单元。接地板层叠设置于基板的一侧。辐射单元层叠设置于基板远离接地板的一侧。馈线单元与辐射单元连接。其中，辐射单元包括第一辐射贴片以及第二辐射贴片。沿第一辐射贴片的延伸方向，第一辐射贴片的长度为第一辐射长度，第一辐射贴片的一端与馈线单元连接。沿第二辐射贴片的延伸方向，第二辐射贴片的长度为第二辐射长度，第二辐射贴片的一端与第一辐射贴片连接。沿第一辐射贴片的延伸方向，第二辐射贴片与第一辐射贴片连接处，与第一辐射贴片中与馈线单元连接一端之间的长度为第三辐射长度。第三辐射长度与第二辐射长度之和，与第一辐射长度不相等。

本申请提供的天线，基板可以为接地板以及辐射单元提供安装位置，接地板可以用于进行接地，馈线单元与辐射单元连接，用于馈电。天线在运行的过程中，第一辐射贴片上沿其延伸方向上会流通有电流，相应形成辐射场，进而能够对应某一工作频段，实现该工作频段内的无线通信。相应的，馈线单元至第二辐射贴片远离第一辐射贴片一端之间也会流通有电流，相应形成辐射场。

由于第三辐射长度与第二辐射长度之和，与第一辐射长度不相等。这样，第一辐射贴片和第二辐射贴片产生的工作频段不同，从而使得辐射单元可以在不同的工作频段进行工作，最终使得天线可以通过不同的无线通信方式进行通信。

进一步地，第一辐射贴片为矩形辐射贴片。第二辐射贴片包括第一子辐射贴片和第二子辐射贴片。第一子辐射贴片为矩形辐射贴片，并与第一辐射贴片相互垂直设置。沿第一子辐射贴片的长度方向，第一子辐射贴片的一端与第一辐射贴片连接。第二子辐射贴片为矩形辐射贴片，并与第一辐射贴片平行间隔设置。第一子辐射贴片位于第一辐射贴片和第二子辐射贴片之间，另一端与第二子辐射贴片的一端连接。

进一步地，沿第一辐射贴片的长度方向，第一辐射贴片的一部分与接地板相对设置，另一部分与接地板错开设置。第一子辐射贴片与接地板错开设置，沿第二子辐射贴片的长度方向，第二子辐射贴片的一部分与接地板相对设置，另一部分与接地板错开设置。

进一步地，第一辐射贴片的长度为13.5mm～17mm。

进一步地，第一子辐射贴片的长度为3mm～10.5mm。第二子辐射贴片的长度为13mm～18mm。

在一些实施例中，沿第一辐射贴片的长度方向，第一子辐射贴片与第一辐射贴片连接处，与第一辐射贴片中与馈线单元连接一端之间的长度为7.8mm，第一子辐射贴片与接地板之间的距离为2.8mm。

进一步地，第一辐射贴片、第一子辐射贴片以及第二子辐射贴片的宽度相等。

进一步地，馈线单元包括同轴馈线以及微带线。同轴馈线贯穿接地板以及基板。微带线位于基板远离接地板的一侧，与同轴馈线连接，并与第一辐射贴片连接。

另一方面，本申请提供了一种通信装置，包括上述任一种天线。

由于本申请提供的通信装置包括上述任一种天线，能够解决与上述天线相同的技术问题，达到与上述天线相同的技术效果，此处不再赘述。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种通信装置的结构框图；

图2为本申请实施例提供的一种天线的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种天线的侧视图；

图4为天线在仿真软件中测试的工作频率图之一；

图5为天线在5.6GHz处的xz/yz面辐射方向图；

图6为天线在6.87GHz处的xz/yz面辐射方向图；

图7为天线在5.6GHz和6.87GHz处的xy面辐射方向图；

图8为天线在仿真软件中测试的工作频率图之二；

图9为天线在仿真软件中测试的工作频率图之三。

附图标记：100-通信装置；10-通信模块；20-天线；30-基板；40-接地板；50-辐射单元；51-第一辐射贴片；52-第二辐射贴片；521-第一子辐射贴片；522-第二子辐射贴片；60-馈线单元；61-馈线；62-微带线。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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申请中的具体含义。

随着无线通信技术的不断发展和市场需求的增加，无线通信要能够随时随地的进行无线接入并可以进行大容量、高速率的数据传输。为了适应上述发展和要求，产生了各种无线通信技术。例如，蓝牙(bluetooth)、无线射频识别(radio frequencyidentification，RFID)、无线局域网(wireless local area networks,WLAN)、全球微波互联接入(world interoperability for microwave access，WiMAX)和紫蜂(zigbee)等无线通信技术。

针对不同的无线通信技术，对应有不同的通信频段。上述几种不同的无线通信技术的频段都属于ISM(industrial scientific medical)频段中的科学频段。相应的，ISM中的医学频段也有不同的频段范围，其频段范围为5.725-5.875GHz，与5.15-5.35GHz一起为802.11(工作在2.4GHz和5GHz频段)5GHz工作频段。

随着技术的不断发展，无线通信技术的种类也不断增多，对于进行无线通信的天线也有了更高的要求，以适应不同的无线通信方式。

基于此，本申请实施例提供了一种通信装置，如图1所示，图1为本申请实施例提供的一种通信装置100的结构框图，该通信装置100可以包括通信模块10以及天线20。其中，通信模块10与天线20电连接，可以用于接收来自天线20的信息，以及向天线20传递信息。

其中，示例性的，本申请实施例提供的天线20可以为微带天线。微带天线具有厚度较薄、质量小以及易集成等优点。下面，对本申请实施例提供的天线20做进一步介绍。

如图2和图3所示，图2为本申请实施例提供的一种天线20的结构示意图，图3为本申请实施例提供的一种天线20的侧视图，本申请实施例提供的天线20可以包括基板30、接地板40、辐射单元50以及馈线单元60。

如图3所示，接地板40层叠设置于基板30的一侧，辐射单元50层叠设置于基板30远离接地板40的一侧。其中，基板30可以为接地板40以及辐射单元50提供安装位置，接地板40可以用于进行接地。

馈线单元60与辐射单元50连接，用于馈电。天线20在进行工作时，辐射单元50可以形成电磁辐射场，使得天线20能够在特定的无线通信的工作频段内进行无线通信。

可知的，基板30的材料选择可能会对天线20的效率和性能造成一定的影响。示例性的，基板30的材料可以为介电常数为4.4的FR4材料。当然，基板30也可以选择其它材料制成。

作为示例性的，如图2所示，基板30的形状可以为矩形，基板30的尺寸可以根据实际情况进行设置。示例性的，基板30的长度可以为25mm，宽度可以为17mm，厚度可以为1.6mm。可以理解的是，基板30的具体尺寸可以根据实际情况进行选择，此处仅作为示例性进行说明。

作为示例性的，接地板40的形状也可以为矩形。其中，接地板40的长度方向可以与基板30的宽度方向平行，并且接地板40的长度可以与基板30的宽度相等。此时，接地板40沿长度方向的两侧边与基板30沿宽度方向的两侧边平齐。例如，当基板30的宽度可以为17mm时，接地板40的长度则可以为17mm。

接地板40的宽度可以根据实际需求设计。基于上述基板30的长宽尺寸，接地板40的宽度可以为12mm～15mm。示例性的，接地板40的宽度可以为13mm。当然，接地板40的宽度也可以为其它数值。

为了实现天线20的多个工作频段的共存，以实现不同方式的无线通信。继续参照图2，辐射单元50可以包括第一辐射贴片51和第二辐射贴片52。其中，沿第一辐射贴片51的延伸方向，第一辐射贴片51的长度为第一辐射长度，第一辐射贴片51的一端与馈线单元60连接。天线20在运行的过程中，第一辐射贴片51沿其延伸方向上会流通有电流，相应形成辐射场，进而能够对应某一工作频段，实现该工作频段内的无线通信。

沿第二辐射贴片52的延伸方向，第二辐射贴片52的长度为第二辐射长度，第二辐射贴片52的一端与第一辐射贴片51连接。由此，第二辐射贴片52可以通过第一辐射贴片51实现与馈线单元60之间的连接。相应的，馈线单元60至第二辐射贴片52远离第一辐射贴片51一端之间也会流通有电流，相应形成辐射场。

其中，沿第一辐射贴片51的延伸方向，第二辐射贴片52与第一辐射贴片51连接处，与第一辐射贴片51中与馈线单元60连接一端之间的长度为第三辐射长度。第三辐射长度与第二辐射长度之和，与第一辐射长度不相等。

由于第三辐射长度与第二辐射长度之和，与第一辐射长度不相等。这样，第一辐射贴片51和第二辐射贴片52产生的工作频段不同，从而使得辐射单元50可以在不同的工作频段进行工作，最终使得天线20可以通过不同的无线通信方式进行通信。

可以理解的是，根据天线20的无线通信方式的不同，与天线20连接的通信模块10可以包括能够处理对应无线通信方式的处理模块。例如，当天线20能够通过蓝牙进行无线通信时，通信模块10可以包括蓝牙模块，以产生和处理相应的蓝牙通信信号。

在一些实施例中，如图2所示，馈线单元60可以包括同轴馈线61以及微带线62。其中，同轴馈线61可以贯穿接地板40以及基板30。微带线62位于基板30远离接地板40的一侧，与同轴馈线61连接，并与第一辐射贴片51连接。

示例性的，同轴馈线61可以包括内导体(图中未示出)以及套设于内导体外围的外导体(图中未示出)。外导体可以与接地板40连接，内导体可以穿过接地板40以及基板30，与微带线62连接。

由此，通过同轴馈线61，可以实现与接地板40之间的连接。同时，由于微带线62和第一辐射贴片51连接，并与同轴馈线61连接，微带线62可以对第一辐射贴片51馈电。其中，示例性的，如图2所示，微带线62可以为矩形。

在一些实施例中，如图2所示，第一辐射贴片51可以为矩形辐射贴片。同时，第二辐射贴片52可以包括第一子辐射贴片521和第二子辐射贴片522。第一子辐射贴片521和第二子辐射贴片522也为矩形辐射贴片。

示例性的，如图2所示，第一辐射贴片51沿微带线62的长度方向(即图2中上下方向)设置于微带线62的一侧，与微带线62连接。其中，微带线62的长度方向与第一辐射贴片51的长度方向平行。

继续参照图2，第一子辐射贴片521与第一辐射贴片51相互垂直设置。沿第一子辐射贴片521的长度方向(即图2中左右方向)，一端与第一辐射贴片51连接。第二子辐射贴片522与第一辐射贴片51平行间隔设置，第一子辐射贴片521位于第一辐射贴片51和第二子辐射贴片522之间，第一子辐射贴片521的另一端与第二子辐射贴片522的一端连接。

由此，如图2所示，通过第一子辐射贴片521和第二子辐射贴片522，辐射单元50可以呈h型排布在基板30上。第一子辐射贴片521和第二子辐射贴片522相互垂直设置于基板30上，可以避免第二辐射贴片52在某个方向上的长度过长，节约第二辐射贴片52在单个方向上的空间占用，从而可以使得基板30的尺寸设计的相对较小。

可以理解的是，第一辐射贴片51和第二辐射贴片52的具体组成和设置方式可根据实际情况进行调整，只要能够使得第一辐射贴片51和第二辐射贴片52可以处于不同的工作频段下进行无线通信即可。例如，在另一些实施例中，第二辐射贴片52也可以为单个矩形辐射贴片。此时，第一辐射贴片51和第二辐射贴片52也可以相互垂直设置。

在一些实施例中，如图2所示，沿第一辐射贴片51的长度方向(图2中上下方向)，第一辐射贴片51的一部分与接地板40相对设置，另一部分与接地板40错开设置。同时，第一子辐射贴片521与接地板40错开设置，沿第二子辐射贴片522的长度方向(图2中上下方向)，第二子辐射贴片522的一部分与接地板40相对设置，另一部分与接地板40错开设置。

此时，由于第一辐射贴片51和第二子辐射贴片522中的一部分均与接地板40存在相对设置的部分，第一辐射贴片51和第二辐射贴片52中与接地板40相对设置部分可以形成电容和电感的并联谐振，进而可以增强第一辐射贴片51和第二辐射贴片52的电流强度，提高频段的阻抗匹配。

基于图2所示的方案，在一些实施例中，第一辐射贴片51的长度可以为13.5mm～17mm，即第一辐射长度为13.5mm～17mm。当第一辐射贴片51的长度处于上述范围内时，通过调整第一辐射贴片51的位置，第一辐射贴片51产生的工作频率可以为4.9～6.19GHz，该工作频率可以覆盖中国广电5GHz频段(4.9～4.96GHz)、WLAN频段(5.15～5.35GHz、5.725～5.875GHz)、WiMAX频段(5.25～5.85GHz)等，实现多种无线通信方式的连接。

其中，上述调整第一辐射贴片51的位置是指调整第一辐射贴片51中与接地板40相对设置部分的长度。可以理解的是，第一辐射贴片51中与接地板40相对设置部分的长度会对第一辐射贴片51所产生的工作频率有一定的影响，通过调整第一辐射贴片51中与接地板40相对设置的部分的长度，便可以使得第一辐射贴片51产生上述工作频率内。

此外，可以理解的是，第一辐射贴片51的具体长度可以根据实际需求选择。示例性的，第一辐射贴片51的长度可以为13.5mm、14mm、14.5mm、15mm、15.5mm、16mm、16.5mm或者17mm。

继续参照图2，基于图2所示的方案，在一些实施例中，第一子辐射贴片521的长度可以为3mm～10.5mm，第二子辐射贴片522的长度为13mm～18mm。基于上述范围，第一子辐射贴片521和第二子辐射贴片522的长度均较为适中，当第一子辐射贴片521和第二子辐射贴片522设置在基板30上时，不会在某一方面上占用较大的尺寸。

第一子辐射贴片521和第二子辐射贴片522的具体长度可以根据实际情况选择。示例性的，第一子辐射贴片521的长度可以为3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm或者10.5mm等。第二子辐射贴片522的长度可以为13mm、14mm、15mm、16mm、17mm或者18mm。

在一些实施例中，沿第一辐射贴片51的长度方向，第一子辐射贴片521与第一辐射贴片51连接处，与第一辐射贴片51中与馈线单元60连接一端之间的长度L1为7.8mm，第一子辐射贴片521与接地板40之间的距离L2为2.8mm。

当第一辐射贴片51长度为15mm，第一子辐射贴片521的长度为6.8mm，第二子辐射贴片522的长度为15mm，并且L1为7.8mm，L2为2.8mm时，如图4所示，图4为天线20在仿真软件中测试的工作频率图之一，第一辐射贴片51产生的工作频率可以为4.9～6.19GHz，第二辐射贴片52产生的工作频率可以为6.74GHz～7.22GHz。

此外，如图4所示，当第一辐射贴片51和第二辐射贴片52的长度以及位置按照上述方式设置时，天线20的第一个工作频率段为4.9～6.19GHz，第二个工作频率段为6.74～7.22GHz，两个工作频率段的中心频率较为接近。

参照图5、图6以及图7，图5为天线20在5.6GHz处的xz/yz面辐射方向图，图6为天线20在6.87GHz处的xz/yz面辐射方向图，图7为天线20在5.6GHz和6.87GHz处的xy面辐射方向图。由此可以看出，天线20在上述两个频点上的辐射特性良好。其中，参照图7，虽然天线20在6.87GHz中出现略微的畸变，但整体的辐射性能相对良好，天线20在5.6GHz处整体呈现类似球型的辐射方向，辐射良好。

可以理解的是，上述L1和L2的尺寸可以根据实际需求进行调整，产生的工作频率也会相应有所变化。示例性的，当其它尺寸保持不变时，如图8和图9所示，图8为天线20在仿真软件中测试的工作频率图之二，图9为天线20在仿真软件中测试的工作频率图之三，图8示出了L1分别为6.8mm和9.8mm时的工作频率，图9示出了L1分别为1.3mm和5.8mm时的工作频率。

其中，当其它尺寸不变，L1的尺寸逐渐增大时，天线20产生的两个工作频段将朝向高频的方向运动，并且高频段阻抗匹配会出现一定的恶化。相反的，天线20产生的两个工作频段将朝向低频的方向运动，并且高频段阻抗匹配可能会出现改善。

此外，当其它尺寸保持不变，L2的尺寸逐渐增大时，天线20产生的两个工作频段将朝向低频的方向运动，并且低频段阻抗匹配会出现一定的恶化。相反的，天线20产生的两个工作频段将朝向高频的方向运动，并且低频段阻抗匹配也可能会出现一定的恶化。

在一些实施例中，第一辐射贴片51、第一子辐射贴片521以及第二子辐射贴片522的宽度可以相等。此时，第一辐射贴片51、第一子辐射贴片521和第二子辐射贴片522产生分别产生的辐射场较为均衡，辐射性能相对较好。

示例性的，基于上述第一辐射贴片51、第一子辐射贴片521以及第二辐射贴片52的长度范围，第一辐射贴片51、第一子辐射贴片521以及第二子辐射贴片522的宽度可以为2.2mm。此外，基于上述尺寸，示例性的，参照图2，当微带线62为矩形时，微带线62的长度可以为5mm，微带线62的宽度可以为2.6mm。

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 (9)

1.一种天线，其特征在于，包括：

基板；

接地板，层叠设置于所述基板的一侧；

辐射单元，层叠设置于所述基板远离所述接地板的一侧；以及，

馈线单元，所述馈线单元与所述辐射单元连接；

其中，所述辐射单元包括：

第一辐射贴片，沿所述第一辐射贴片的延伸方向，所述第一辐射贴片的长度为第一辐射长度，所述第一辐射贴片的一端与所述馈线单元连接；以及，

第二辐射贴片，沿所述第二辐射贴片的延伸方向，所述第二辐射贴片的长度为第二辐射长度，所述第二辐射贴片的一端与所述第一辐射贴片连接；

沿所述第一辐射贴片的延伸方向，所述第二辐射贴片与所述第一辐射贴片连接处，与所述第一辐射贴片中与所述馈线单元连接一端之间的长度为第三辐射长度；所述第三辐射长度与所述第二辐射长度之和，与所述第一辐射长度不相等。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一辐射贴片为矩形辐射贴片；所述第二辐射贴片包括：

第一子辐射贴片，为矩形辐射贴片，并与所述第一辐射贴片相互垂直设置；沿所述第一子辐射贴片的长度方向，所述第一子辐射贴片的一端与所述第一辐射贴片连接；以及，

第二子辐射贴片，为矩形辐射贴片，并与所述第一辐射贴片平行间隔设置；所述第一子辐射贴片位于所述第一辐射贴片和所述第二子辐射贴片之间，另一端与所述第二子辐射贴片的一端连接。

3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，沿所述第一辐射贴片的长度方向，所述第一辐射贴片的一部分与所述接地板相对设置，另一部分与所述接地板错开设置；

所述第一子辐射贴片与所述接地板错开设置；沿所述第二子辐射贴片的长度方向，所述第二子辐射贴片的一部分与所述接地板相对设置，另一部分与所述接地板错开设置。

4.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，所述第一辐射贴片的长度为13.5mm～17mm。

5.根据权利要求4所述的天线，其特征在于，所述第一子辐射贴片的长度为3mm～10.5mm；所述第二子辐射贴片的长度为13mm～18mm。

6.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，沿所述第一辐射贴片的长度方向，所述第一子辐射贴片与所述第一辐射贴片连接处，与所述第一辐射贴片中与所述馈线单元连接一端之间的长度为7.8mm；所述第一子辐射贴片与所述接地板之间的距离为2.8mm。

7.根据权利要求2～6中任一项所述的天线，其特征在于，所述第一辐射贴片、所述第一子辐射贴片以及所述第二子辐射贴片的宽度相等。

8.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述馈线单元包括：

同轴馈线，所述同轴馈线贯穿所述接地板以及所述基板；以及，

微带线，位于所述基板远离所述接地板的一侧，与所述同轴馈线连接，并与所述第一辐射贴片连接。

9.一种通信装置，其特征在于，包括权利要求1～8中任一项所述的天线。