CN117832834A - 天线结构及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种天线结构及电子设备,该天线结构包括第一辐射体和第二辐射体;其中,第一辐射体上设置有沿第一方向延伸的第一缝隙,第一缝隙在第一方向上的至少一端闭合,且第一缝隙上设有馈电点;第二辐射体上沿第二方向设有第二缝隙,第二缝隙的两端敞开,第二方向与第一方向垂直;第二辐射体的第一端与第一辐射体沿第二方向上的一端电连接,第二辐射体的第二端与第一辐射体沿第二方向上的另一端连接,且第二辐射体和第一辐射体围成可导通的环形结构。本申请实施例中提供的天线结构,结构简单、体积小、便于工程化应用。
Description
技术领域
本申请实施例涉及天线技术领域,特别涉及一种天线结构及电子设备。
背景技术
客户终端设备(Customer Premise Equipment,CPE)是一种接收移动信号并以无线WIFI信号转发出来的移动信号接入设备,它也是一种将高速4G或者5G信号转换成WIFI信号的设备,可支持同时上网的移动终端数量也较多。CPE可大量应用于农村、城镇、医院、单位、工厂、小区等无线网络的接入,能够节省铺设有线网络的费用。在CPE产品中,WIFI信号的方向图是保证产品信号覆盖的关键,其中,WIFI信号的方向图在各个方向上的辐射的比较均匀,则可以避免出现辐射盲区,从而提升用户体验。
相关技术中,如图1所示,该天线10包括第一辐射臂11和第二辐射臂12,且第一辐射臂11和第二辐射臂12呈夹角设置;该天线10还包括多个沿y向设置的寄生枝节13,沿y向设置的寄生枝节13用于增加第一辐射臂11和第二辐射臂12在y方向上的正交的分量,从而补充第一辐射臂11和第二辐射臂12的轴向上的方向图,以达到该天线10的准各向同性的目标。
然而,相关技术中的天线结构复杂,不易工程化应用。
发明内容
本申请提供一种天线结构及电子设备,该天线结构的结构简单,便于工程化应用,可以解决相关技术中天线的结构复杂,不易工程化应用的技术问题。
第一方面,本申请提供一种天线结构,包括第一辐射体和第二辐射体;其中,所述第一辐射体上设置有沿第一方向延伸的第一缝隙,所述第一缝隙在所述第一方向上的至少一端闭合,且所述第一缝隙上设有馈电点;所述第二辐射体上沿第二方向设有第二缝隙,所述第二缝隙的两端敞开,所述第二方向与所述第一方向垂直;所述第二辐射体的第一端与所述第一辐射体沿所述第二方向上的一端电连接,所述第二辐射体的第二端与所述第一辐射体沿所述第二方向上的另一端连接,且所述第二辐射体和所述第一辐射体围成可导通的环形结构。
本申请实施例提供的天线结构,通过设置第一辐射体和第二辐射体,并在第一辐射体上设置第一缝隙,在第二辐射体上设置第二缝隙,以使第一辐射体和第二辐射体通电后可以向外辐射电磁信号;通过将第一辐射体和第二辐射体围成一个导通的环形结构,以使在该第一辐射体和第二辐射体上通入电流后,电流可以沿着该环形结构流动,从而使该天线结构上的电流分布在不同的方向,进而优化该天线结构的方向图,使该天线结构能够辐射球面准各向同性的方向图;通过在第一辐射体上设置沿第一方向延伸的第一缝隙,以使第一辐射体通电后可以在第一缝隙的周围产生不同方向的电流,进而使第一辐射体在各个方向辐射的信号比较均匀,进一步优化该天线结构的方向图,从而使得该天线结构能够辐射球面准各向同性的方向图。另外,通过将第一辐射体和第二辐射体围成一个导通的环形结构,并在第二辐射体上设置第二缝隙可以使该天线结构激励出2.4GHz频段,且2.4GHz频段的驻波更佳,进而提高该天线结构的适用性。本申请实施例中的天线结构,结构简单、馈电简单、便于工程化应用。由于该天线结构通过设置第二缝隙,这样在应用到CPE等产品上时,可以将电路板穿设在第二缝隙中,从而达到跨电路板覆盖电路板两侧的效果,进而保证CPE等产品能够辐射球面准各向同性的方向图,提高CPE等产品的性能。
在一种可能的实现方式中,所述第一缝隙沿所述第一方向设有至少一个内缩段;其中,所述第一缝隙上所述内缩段之外的部分所述第一缝隙沿所述第二方向的间距,大于所述内缩段沿所述第二方向的间距。
通过设置内缩段,从而可以使该第一缝隙上产生电容加载的效果,进而激励出5GHz频段,从而使该天线结构可以实现2.4GHz频段和5GHz频段的双频段覆盖,进而提高天线结构的性能以及适用性。另外,通过设置内缩段,这样在内缩段的拐角处也可以延长第一缝隙在第二方向上的长度,在第一缝隙的内边框的总长度不变的情况下,延长第一缝隙在第二方向上的长度,则可以减小第一缝隙在第一方向上的长度,进而可以缩小第一辐射体沿第一方向的长度,进而减小该天线结构的体积,有利于天线结构的小型化发展。
在一种可能的实现方式中,所述第二辐射体包括第一辐射枝节和第二辐射枝节;其中,所述第一辐射体位于所述第一辐射枝节和所述第二辐射枝节之间;所述第一辐射枝节的一端与所述第一辐射体沿所述第二方向上的一端电连接,所述第一辐射枝节的另一端与所述第二辐射枝节的一端之间设有所述第二缝隙,所述第二辐射枝节的另一端与所述第一辐射体沿所述第二方向上的另一端电连接。
通过将第二辐射体设置成包括第一辐射枝节和第二辐射枝节的结构,并将第一辐射体设置在第一辐射枝节和第二辐射枝节之间,并将第一辐射枝节的另一端与第二辐射枝节的一端之间设有第二缝隙,相对于相关技术中,在第一辐射枝节和第二辐射枝节的延伸方向上设置第二缝隙,可以缩短第一辐射枝节和第二辐射枝节的长度,有利于天线结构的小型化发展。
在一种可能的实现方式中,所述第一辐射枝节包括第一延伸段和第一弯折部;其中,所述第一延伸段的一端与所述第一辐射体沿所述第二方向上的一端电连接;所述第一延伸段的另一端向远离所述第一辐射体的方向延伸,且与所述第一弯折部的一端连接,所述第一弯折部的另一端沿所述第二方向向靠近所述第二辐射枝节的方向延伸。
通过将第一辐射枝节设置的包括第一延伸段和第一弯折部,以使该第一辐射枝的不同位置可以位于不同的方向,进而使经过该第一辐射枝节上的电流可以位于不同的方向,进而使该第一辐射枝节上辐射的电磁信号可以位于不同的方向,以提升该天线结构的方向图性能,从而使天线结构能够辐射球面准各向同性的方向图。另外,通过设置第一弯折部还可以减小第一辐射枝节在第一延伸段的延伸方向上的长度,有利于天线结构的小型化发展。
在一种可能的实现方式中,所述第二辐射枝节包括第二延伸段和第二弯折部;其中,所述第二延伸段的一端与所述第一辐射体沿所述第二方向上的另一端电连接;所述第二延伸段的另一端向远离所述第一辐射体的方向延伸,且与所述第二弯折部的一端连接,所述第二弯折部的另一端沿所述第二方向向靠近所述第一辐射枝节的方向延伸;所述第一弯折部的另一端与所述第二弯折部的另一端之间设有所述第二缝隙。
通过将第二辐射枝节设置的包括第二延伸段和第二弯折部,以使该第二辐射枝的不同位置可以位于不同的方向,进而使经过该第二辐射枝节上的电流可以位于不同的方向,进而使该第二辐射枝节上辐射的电磁信号可以位于不同的方向,以提升该天线结构的方向图性能,从而使天线结构能够辐射球面准各向同性的方向图。另外,通过设置第二弯折部还可以减小第二辐射枝节在第二延伸段的延伸方向上的长度,有利于天线结构的小型化发展。
在一种可能的实现方式中,所述天线结构为立体结构;所述天线结构为立体结构;其中,所述第二辐射体与所述第一辐射体所在的平面呈夹角设置,且所述第二辐射体与所述第一辐射体所在的平面的夹角大于等于零且小于等于九十度。
在一种可能的实现方式中,所述第二辐射体垂直于所述第一辐射体所在的平面。
通过将该天线设置成立体结构,可以减小该天线结构在一个平面内占用的面积,进而可以减少该天线结构在一个平面内的安装面积,方便装配;通过将第一辐射体设置的和第二辐射体垂直,可以使第一辐射体和第二辐射体上的电流可以分布在不同的方向,进而提高该天线结构的方向图性能,从而使天线结构能够辐射球面准各向同性的方向图。
在一种可能的实现方式中,所述第一缝隙在所述第一方向上的两端均闭合,所述第一缝隙的内边框的总长度为λ;所述第一辐射体在所述第一方向上的长度至少为λ/2,λ为5GHz谐振频率的中心频率对应的波长。
在一种可能的实现方式中,所述第二辐射体位于所述第一辐射体沿所述第一方向的中部。
通过将第一缝隙在第一方向上的两端均闭合,并将第一缝隙的内边框的总长度为λ,λ为5GHz谐振频率的中心频率对应的波长,从而使该第一辐射体可以激励出5GHz谐振频率,并且可以使该第一辐射体沿第一方向上的长度更大,进而增大了辐射面积,从而可以提高第一辐射体的辐射效率;通过将该第二辐射体设置在第一辐射体沿第一方向的中部,以使该天线结构可以为对称结构,从而使该天线结构辐射的电磁信号更加对称,进而提升该天线结构的方向图性能,使天线结构能够辐射球面准各向同性的方向图。
在一种可能的实现方式中,所述第二辐射体位于所述第一辐射体沿所述第一方向的一端;所述第一缝隙在所述第一方向上的一端闭合,所述第一缝隙的内边框的总长度为λ/2,所述第一辐射体在所述第一方向上的长度至少为λ/4,λ为5GHz谐振频率的中心频率对应的波长。
通过将第二辐射体设置在第一辐射体的一端,并将第一缝隙的一端开设为开口状态,这样可以减小第一辐射体的在第一方向上的长度,进而缩小该天线结构的体积,进而减小天线结构的安装空间,方便装配。
在一种可能的实现方式中,所述第一缝隙沿所述第一方向靠近所述第二辐射体的一端敞开,所述第一缝隙沿所述第一方向远离所述第二辐射体的一端闭合;或者,所述第一缝隙沿所述第一方向靠近所述第二辐射体的一端闭合,所述第一缝隙沿所述第一方向远离所述第二辐射体的一端敞开。
在一种可能的实现方式中,所述第二辐射体还包括第三延伸段,所述第三延伸段从所述第二辐射体的第一端向远离所述第二辐射体的方向延伸。
在一种可能的实现方式中,所述第二辐射体还包括第四延伸段,所述第四延伸段从所述第二辐射体的第二端向远离所述第二辐射体的方向延伸。
通过设置第三延伸段和第四延伸段,可以增加5GHz频段的带宽。
在一种可能的实现方式中,所述天线结构为平面结构,所述第二辐射体位于所述第一辐射体沿所述第一方向的一端。
通过将该天线结构设置为平面结构,可以进一步简化该天线结构,从而降低成本。
在一种可能的实现方式中,所述第一缝隙的内边框的总长度为λ/2,所述第一辐射体在所述第一方向上的长度至少为λ/4,λ为5GHz谐振频率的中心频率对应的波长;所述第一缝隙沿所述第一方向靠近所述第二辐射体的一端闭合,所述第一缝隙沿所述第一方向远离所述第二辐射体的一端敞开。
通过将第一缝隙沿第一方向靠近第二辐射体的一端闭合,将第一缝隙沿第一方向远离第二辐射体的一端敞开,从而使第一缝隙敞开的一端没有其他辐射体,从而可以减少其他辐射体对第一辐射体的干扰,进而提高该天线结构的辐射效率。
在一种可能的实现方式中,所述天线结构为对称结构。
通过将该天线结构设置为对称结构,从而使该天线结构辐射的信号在各个方向比较均匀,进而提高该天线结构的方向图性能,从而使天线结构能够辐射球面准各向同性的方向图。
第二方面,本申请实施例提供一种电子设备,至少包括电路板以及上述的天线结构。
通过在该电子设备上设置第一方面的天线结构,可以使该电子设备辐射的信号在各个方向比较均匀,进而提高该电子设备的性能。
在一种可能的实现方式中,所述电路板的部分结构穿设在所述天线结构的第二缝隙中。
通过将电路板设置在该天线结构的第二缝隙中,从而达到跨电路板覆盖电路板两侧的效果,进而保证该电子设备能够辐射球面准各向同性的方向图,提高该电子设备的性能。
附图说明
图1为一种天线结构的结构示意图;
图2为本申请实施例提供的天线结构的一种结构示意图;
图3为图2中所示结构的方向图;
图4为图2中所示结构的S参数图;
图5为本申请实施例提供的天线结构的一种结构示意图;
图6为图5中所示结构的方向图;
图7为图5中所示结构的S参数图;
图8为本申请实施例提供的天线结构的一种结构示意图;
图9为本申请实施例提供的天线结构的第一辐射体的结构示意图;
图10为本申请实施例提供的天线结构的一种结构示意图;
图11为图10中所示结构在2.4GHz频段的电流分布示意图;
图12为图10中所示结构在2.4GHz频段的方向图;
图13为图10中所示结构在5GHz频段的电流分布示意图;
图14为图10中所示结构在5GHz频段的方向图;
图15为图10中所示结构的S参数图;
图16为本申请实施例提供的天线结构的一种结构示意图;
图17为图16中所示结构的S参数图;
图18为图16中所示结构在2.4GHz频段的方向图;
图19为图16中所示结构在5GHz频段的方向图;
图20为本申请实施例提供的天线结构的一种结构示意图;
图21为图20中所示结构在2.4GHz频段的电流分布示意图;
图22为图20中所示结构在2.4GHz频段的方向图;
图23为图20中所示结构在5GHz频段的电流分布示意图;
图24为图20中所示结构在5GHz频段的方向图;
图25为图20中所示结构的S参数图;
图26为本申请实施例提供的天线结构的一种结构示意图;
图27为图26中所示结构在2.4GHz频段的电流分布示意图;
图28为图26中所示结构在2.4GHz频段的方向图;
图29为图26中所示结构在5GHz频段的电流分布示意图;
图30为图26中所示结构在5GHz频段的方向图;
图31为图26中所示结构的S参数图;
图32为本申请实施例提供的天线结构设置在电路板上的结构示意图;
图33为图32中所示结构在2.4GHz频段的方向图;
图34为图32中所示结构在5GHz频段的方向图。
附图标记说明:
100-天线结构; 110-第一辐射体; 110a-第一辐射体的第一端;
110b-第一辐射体的第二端; 110c-第一辐射体的第三端; 110d-第一辐射体的第四端;
111-第一缝隙; 1111-内缩段; 120-第二辐射体;
120a-第二辐射体的第一端; 120b-第二辐射体的第二端; 121-第一辐射枝节;
1211-第一延伸段; 1212-第一弯折部; 1213-第三延伸段;
122-第二辐射枝节; 1221-第二延伸段; 1222-第二弯折部;
1223-第四延伸段; 123-第二缝隙; 130-馈电点;
200-电路板。
具体实施方式
本申请的实施方式部分使用的术语仅用于对本申请的具体实施例进行解释,而非旨在限定本申请。
CPE可以同时支持多个移动终端接入,广泛适用于家庭、医院、工厂、商场、办公室等场所,相比于有线网络来说其应用场景更加灵活,网络搭建更加方便。在CPE产品中,WIFI天线的球面方向图是保证产品信号覆盖的关键,如果能够设计一款球面方向图全向的天线就可以避免出现辐射盲区,从而提升用户体验。
相关技术中的,还可以通过将偶极子的两臂按照一定比例弯折,进而使得横向和纵向电流呈一定比例时,各部分辐射的方向图叠加可以实现方向图的球面各向同性。然而这样需要引入大量的电容、电感等集总器件,这样就会增大天线性能的损耗,且制造成本升高。且该方案也仅实现了单频。
或者,相关技术中,通过在一个介质立方体的外表面设置沿水平方向和竖直方向的辐射走线。通过调节天线的辐射走线沿水平和竖直两个方向上的配比,使天线在竖直方向和水平方向上的辐射分量实现方向图的准各向同性。例如,天线的尺寸可以为20mm*20mm*20mm,覆盖频率为2.4GHz,辐射球面方向图不圆度约为6dB。这种技术方案增加了介质块,且辐射球面的不圆度有所恶化,且该方案设计复杂、调试难度大,仅实现了2.4GHz单频覆盖。
而图1中的相关技术,在设计时需要调节第一辐射臂11和第二辐射臂12之间的夹角α,以及寄生枝节13的长度L,调节起来比较复杂,从会导致不易工程化应用。
针对上述技术问题,本申请实施例提供一种天线结构,该天线结构的结构简单、易于工程化应用,且可以激励出2.4GHz谐振频段和5GHz谐振频段,并且在两个频段内天线结构的方向图均具有良好的球面不圆度。
需要说明的是,球面不圆度为方向图的增益最大值与增益最小值的差。
下面结合附图对本申请实施例中的天线结构进行说明。
为了方便描述,在本申请实施例中,将第一缝隙111的延伸方向作为第一方向,也就是图中的Y方向,也就是第一辐射体的第一端110a到第一辐射体的第二端110b的方向,也称之为水平方向。第二方向为竖直方向,也就是图中的Z方向,也就是第一辐射体110的第三端110c到第四端110d的方向;X方向可以作为第三方向。
如图2所示,在本实施例中,本申请提供一种天线结构100可以包括第一辐射体110和第二辐射体120;其中,第一辐射体110上可以设置有沿Y方向延伸的第一缝隙111,第一缝隙111在Y方向上的至少一端闭合,示例性的,第一缝隙111在Y方向上的一端闭合或两端均闭合;第一缝隙111上设有馈电点130,该天线结构100可以通过该馈电点130向第一辐射体110和第二辐射体120馈电;第二辐射体120上沿Z方向设有第二缝隙123,第二缝隙123的两端敞开,Z方向与Y方向垂直;第二辐射体的第一端120a与第一辐射体110沿Z方向上的一端电连接,第二辐射体的第二端120b与第一辐射体110沿Z方向上的另一端连接,且第二辐射体120和第一辐射体110围成可导通的环形结构。
其中,第一辐射体110沿Z方向上的一端可以为第一辐射体的第三端110c;第一辐射体110沿Z方向上的另一端可以为第一辐射体的第四端110d。
需要说明的是,在本实施例中,闭合指的是在缝隙的外侧有侧壁,敞开指的是在该位置缝隙处没有侧壁。其中,该侧壁指的就是第一辐射体110的壁。
本申请实施例提供的天线结构100,通过设置第一辐射体110和第二辐射体120,并在第一辐射体110上设置第一缝隙111,在第二辐射体120上设置第二缝隙123,以使第一辐射体110和第二辐射体120通电后可以向外辐射电磁信号;通过将第一辐射体110和第二辐射体120围成一个导通的环形结构,以使在该第一辐射体110和第二辐射体120上通入电流后,电流可以沿着该环形结构流动,从而使该天线结构100上的电流分布在不同的方向,进而优化该天线结构100的方向图,使该天线结构100能够辐射球面准各向同性的方向图(如图3所示);通过在第一辐射体110上设置沿Y方向延伸的第一缝隙111,以使第一辐射体110通电后可以在第一缝隙111的周围产生不同方向的电流,进而使第一辐射体110在各个方向辐射的信号比较均匀,进一步优化该天线结构100的方向图,从而使得该天线结构100能够辐射球面准各向同性的方向图。
另外,通过将第一辐射体110和第二辐射体120围成一个导通的环形结构和第二缝隙123可以使该天线结构100激励出2.4GHz频段,且天线结构100的驻波良好(如图4所示),进而提高该天线结构100的适用性。本申请实施例中的天线结构100,结构简单、馈电简单、便于工程化应用。由于该天线结构100通过设置第二缝隙123,这样在应用到CPE等产品上时,可以将电路板穿设在第二缝隙123中,从而达到跨电路板覆盖电路板两侧的效果,进而保证CPE等产品能够辐射球面准各向同性的方向图,提高CPE等产品的性能。
作为解释说明,S参数图中的横轴表示频率,单位是GHz,纵轴表示回波损耗特性,单位是dBa。
作为解释说明,根据天线的原理,要想使得天线能够辐射球面准各向同性的方向图,那么需要使得天线上的电流在不同的方向上合理分布,从而使不同方向的电流的方向图可以叠加,进而达到天线的方向图具有球面各向同性的效果。
如图5所示,该天线结构100包括第一辐射体110,第一辐射体110上设置有沿Y方向延伸的第一缝隙111,该第一缝隙111沿Y方向的两端均闭合;第二辐射体120包括第一辐射枝节121和第二辐射枝节122,其中,第一辐射枝节121的一端与第一辐射体110电连接,第二辐射枝节122的一端与第一辐射体110电连接,且在第一辐射枝节121和第二辐射枝节122之间形成第二缝隙123,第二缝隙123沿着第一辐射枝节121和第二辐射枝节122的延伸方向延伸,且第二缝隙123的两端均敞开;第一缝隙111的中部设置有馈电点130,馈电点130通电后,可以使天线结构100上的电流在第一缝隙111和第二缝隙123上有不同方向的分布,最终电流辐射形成了球面的准各向同性方向图(如图6所示),其中,图6中所示的方向图的球面不圆度为3.6dB(其中,增益最大值约为1.28dBi,增益最小值约为-2.32dBi)。
如图7所示,该天线结构100可以激励出2.4GHz的谐振频率,但是驻波不佳,且谐振深度较小。另外,图5中的天线结构100由于第二缝隙123在延伸方向(X方向)的长度需要是2.4GHz谐振频率的四分之一波长(大约30mm),这就使得该天线结构100的尺寸较大。因此,在此基础上,将第二辐射体120设置成一个开口环天线(如图2所示),其中,第二缝隙123处为开口环天线的“开口”,导通的环形结构为开口环天线的“环”。此时环形结构的延伸方向(X方向)的长度可以为16mm(约为八分之一波长),天线结构100的尺寸得到了有效的缩减,从而有利于天线结构100的小型化发展,另外,如图3所示,该天线结构100的方向图的球面不圆度为2.65dB(其中,增益最大值约为1.58dBi,增益最小值约为-1.07dBi),相比图5中的天线结构100,图2中的天线结构100的方向图的性能得到提升,且天线驻波更佳。
示例性的,继续参见图2所示,本申请实施例提供的天线结构100可以为一个立体结构,其中,第二辐射体120垂直于第一辐射体110所在的平面,当然,在其他实施例中,第二辐射体120可以和第一辐射体110所在的平面呈一定夹角,该夹角大于等于零且小于等于九十度,在本申请实施例中,对于第一辐射体110和第二辐射体120之间的夹角不作进一步限定。
第一缝隙111在Y方向上的两端均闭合。第二辐射体120可以位于第一辐射体110沿Y方向的中部,以使该天线结构100可以为对称结构,从而使该天线结构100辐射的电磁信号更加对称,进而提升该天线结构100的方向图性能,使天线结构100能够辐射球面准各向同性的方向图。
如图2所示,第二辐射体120可以包括第一辐射枝节121和第二辐射枝节122;其中,第一辐射体110位于第一辐射枝节121和第二辐射枝节122之间;第一辐射枝节121的一端与第一辐射体的第三端110c电连接,第一辐射枝节121的另一端与第二辐射枝节122的一端之间设有第二缝隙123,第二辐射枝节122的另一端与第一辐射体的第四端110d电连接。
示例性的,第一辐射枝节121和第二辐射枝节122可以均为带状结构或线状结构,并且,第一辐射枝节121和第二辐射枝节122沿Y方向的宽度,与第二缝隙123在Y方向上的长度相同。因此,通过调节该带状结构沿Y方向的长度,可以调节第二缝隙123在Y方向上的长度,进而可以调节2.4GHz谐振频率的带宽。具体怎样调节在本申请实施例中不作进一步限定。
在本实施例中,第一辐射枝节121、第二辐射枝节122以及位于第一辐射枝节121和第二辐射枝节122之间的部分第一辐射体110形成导通的环形结构。如图2所示,该导通的环形结构分布在X方向和Z方向,从而可以使该天线结构100的电流可以分布在不同的方向,进而提高该天线结构100的方向图性能,从而使天线结构100能够辐射球面准各向同性的方向图。
在一种可能的实现方式中,第一辐射枝节121可以包括第一延伸段1211和第一弯折部1212;其中,第一延伸段1211的一端与第一辐射体的第三端110c电连接;第一延伸段1211的另一端向远离第一辐射体110的方向延伸,且与第一弯折部1212的一端连接,第一弯折部1212的另一端沿Z方向向靠近第二辐射枝节122的方向延伸。
通过将第一辐射枝节121设置的包括第一延伸段1211和第一弯折部1212,以使该第一辐射枝的不同位置可以位于不同的方向,进而使经过该第一辐射枝节121上的电流可以位于不同的方向,进而使该第一辐射枝节121上辐射的电磁信号可以位于不同的方向,以提升该天线结构100的方向图性能,从而使天线结构100能够辐射球面准各向同性的方向图。另外,通过设置第一弯折部1212还可以减小第一辐射枝节121在第一延伸段1211的延伸方向上的长度,有利于天线结构100的小型化发展。
第二辐射枝节122可以包括第二延伸段1221和第二弯折部1222;其中,第二延伸段1221的一端与第一辐射体110沿的第四端电连接;第二延伸段1221的另一端向远离第一辐射体110的方向延伸,且与第二弯折部1222的一端连接,第二弯折部1222的另一端沿Z方向向靠近第一辐射枝节121的方向延伸;第一弯折部1212的另一端与第二弯折部1222的另一端之间设有第二缝隙123。
通过将第二辐射枝节122设置的包括第二延伸段1221和第二弯折部1222,以使该第二辐射枝的不同位置可以位于不同的方向,进而使经过该第二辐射枝节122上的电流可以位于不同的方向,进而使该第二辐射枝节122上辐射的电磁信号可以位于不同的方向,以提升该天线结构100的方向图性能,从而使天线结构100能够辐射球面准各向同性的方向图。另外,通过设置第二弯折部1222还可以减小第二辐射枝节122在第二延伸段1221的延伸方向上的长度,有利于天线结构100的小型化发展。
其中,图2中天线结构100的导通的环形结构的周长可以为2.4GHz谐振频率的二分之一波长,以便激励2.4GHz谐振频率。
在一些实施例中,该导通的环形结构可以为正方形结构,示例性的,该导通的环形结构为边长为2.4GHz谐振频率的八分之一波长(约15mm)的正方形结构,四个边长的长度和为2.4GHz谐振频率的二分之一波长(约60mm),以便激励2.4GHz谐振频率。当然,在其他实施例中,该环形结构还可以为其它形状,对于该环形结构的具体形状,在本申请实施例中不作进一步限定。
例如,该导通的环形结构也可以为长方形结构。示例性的,第一延伸段1211和第二延伸段1221的结构相同,并且,第一延伸段1211和第二延伸段1221沿X方向上的长度可以相同,第一延伸段1211和第二延伸段1221沿Y方向上的长度也可以相同;第一弯折部1212、第二弯折部1222在Z方向上的长度相同,第二缝隙123位于第一弯折部1212和第二弯折部1222之间,这样可以使该导通的环形结构为一个对称的结构,从而可以提高该天线结构100的方向图性能。
当然,在一些实施例中,第一弯折部1212和第二弯折部1222在Z方向上的长度也可以不同,在本申请实施例中,对于第一弯折部1212和第二弯折部1222在Z方向上的具体长度不作进一步限定。
示例性的,第二缝隙123在Z方向上的间距h1的取值范围可以为0.5mm-3mm,例如,可以为0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm等,通过调节第二缝隙123沿Z向的间距度h1可以调节谐振频率和方向图不圆度。具体第二缝隙123在Z方向上的间距h1可以根据具体情况设定。在本实施例中不作进一步限定。
在本申请实施例中,第一缝隙111上设置有馈电点130,其中,如图2所示,该馈电点130可以设置在第一缝隙111的中部,当然,在其他实施例中,也可以将馈电点130设置在其他位置,例如,可以设置在第一缝隙111的一侧。
如图8所示,该天线装置包括第一辐射体110和第二辐射体120,其中,第一辐射体110上设置有第一缝隙111,第一缝隙111沿着Y向延伸;第二辐射体120与第一辐射体110相互垂直;在第二辐射体120远离第一辐射体110的一端沿Z向设置有第二缝隙123。
其中,第一辐射枝节121可以包括第一延伸段1211和第一弯折部1212;第一延伸段1211的一端与第一辐射体的第三端110c电连接;第一延伸段1211的另一端向远离第一辐射体110的方向延伸,且与第一弯折部1212的一端连接,第一弯折部1212的另一端沿Z方向向靠近第二辐射枝节122的方向延伸。第二辐射枝节122可以包括第二延伸段1221和第二弯折部1222;其中,第二延伸段1221的一端与第一辐射体的第四端110d电连接;第二延伸段1221的另一端向远离第一辐射体110的方向延伸,且与第二弯折部1222的一端连接,第二弯折部1222的另一端沿Z方向向靠近第一辐射枝节121的方向延伸;第一弯折部1212的另一端与第二弯折部1222的另一端之间设有第二缝隙123。
在本实施例中,如图9所示,第一缝隙111在Y方向上的两端均闭合,在一些实施例中,在第一缝隙111沿Y方向的两端都闭合时,第一缝隙111的内边框的总长度可以为λ;第一辐射体110在Y方向上的长度至少为λ/2,λ为5GHz谐振频率的中心频率对应的波长。
通过将第一辐射体110在Y方向上的长度至少为λ/2,从而使该第一缝隙111内边框的总长度可以为λ。并且保证该第一辐射体110的体积较小,进而满足既可以激励出5GHz谐振频率,又可以促进天线结构100的小型化发展。
需要说明的是,第一缝隙111的内边框的总长度为围成该第一缝隙111的不同方向的内边框的长度的总和,包括沿Z方向的内边框的长度和沿Y方向的内边框的长度。通过将第一缝隙111在Y方向上的两端均闭合,并将第一缝隙111的内边框的总长度为λ,λ为5GHz谐振频率的中心频率对应的波长,从而使该第一辐射体110可以激励出5GHz谐振频率,使该天线结构100可以为双频天线结构100。也就是说,该天线结构100可以激励2.4GHz谐振频率,也可以激励5GHz谐振频率。
在本实施例中,如图9所示,在第一缝隙111的一侧设置有馈电点130,且在第一缝隙111的中部设置有沿Y方向延伸的一个内缩段1111;第一缝隙111上内缩段1111之外的部分第一缝隙111沿Z方向的间距h2,大于内缩段1111沿Z方向的间距h3。
其中,内缩段1111相当于沿Y方向一定长度的第一缝隙111在Z方向上进行减窄,这样内缩段1111可以相当于电容,从而使该天线结构100可以达到电容加载的效果,进而调节5GHz的谐振频率,此时天线结构100可以激励出2.4GHz谐振频率和5GHz谐振频率,从而使该天线结构100可以作为双频天线,进而提高天线结构100的性能以及适用性。
在一些实施例中,内缩段1111沿Z方向上的间距h3可以大于或等于0.5mm,第一缝隙111上内缩段1111之外的部分第一缝隙111沿Z方向的间距h2可以小于或等于3mm,也就是说,0.5mm≤h3≤h2≤3mm。示例性的,h3=0.5mm,h2=3mm;h3=1mm,h2=3mm,在本实施例中对于h2和h3的具体数值不作进一步限定。
需要说明的是,内缩段1111沿Y方向的长度可以根据具体情况具体设定,在本申请实施例中不作进一步限定;另外,该内缩段1111的数量可以为一个也可以为两个、三个或者多个,具体可以根据具体情况设定,对于内缩段1111的数量在本申请实施例中不作进一步限定。
通过设置内缩段1111,这样在内缩段1111的拐角处也可以延长第一缝隙111在Z方向上的长度,在第一缝隙111的内边框的总长度不变的情况下,延长第一缝隙111在Z方向上的长度,则可以减小第一缝隙111在Y方向上的长度,进而可以缩小第一辐射体110沿Y方向的长度,进而减小该天线结构100的体积,有利于天线结构100的小型化发展。
在一些实施例中,如图10所示,第二辐射体120还可以包括第三延伸段1213,第三延伸段1213从第二辐射体的第一端120a向远离第二辐射体120的方向延伸。第二辐射体120还可以包括第四延伸段1223,第四延伸段1223从第二辐射体的第二端120b向远离第二辐射体120的方向延伸。
示例性的,该天线结构100的尺寸可以为20mm*28mm*15mm,其中,第二辐射体120沿X方向的尺寸为20mm,第一辐射体110沿Y方向的尺寸为28mm,第一辐射体110沿Z方向的尺寸为15mm;其中,第三延伸段1213和第四延伸段1223在X方向上的尺寸可以为5mm,这样就可以使该天线结构100上的导通的环形结构为一个边长为15mm的正方形结构,即,环形结构的周长为2.4GHz谐振频率的二分之一波长,以便激励出2.4GHz谐振频率。且该环形结构为对称结构,在X方向和Z方向上分布的电流比较均匀,从而可以在各个方向辐射出均匀的电磁信号,进而提升该天线结构100的方向图的性能(如图12所示),从而使天线结构100能够辐射球面准各向同性的方向图,示例性的,2.4GHz球面不圆度约为3.28dB(增益最大值约为1.72dBi,增益最小值约为-1.56dBi)。
通过设置第三延伸段1213和第四延伸段1223,可以增加5GHz频段的带宽。其中,如图11所示,在馈电点130馈入2.4GHz频段的射频信号后,电流主要分布在天线结构100的导通的环形结构上,其中,在第二缝隙123处,第一弯折部1212和第二弯折部1222之间可以耦合连接;而在第三延伸段1213和第四延伸段1223的电流很小,可以认为第三延伸段1213和第四延伸段1223处均为开路。天线结构100的电流主要分布在天线结构100的第一延伸段1211、第一弯折部1212、第二弯折部1222、第二延伸段1221以及位于第一延伸段1211和第二延伸段1221之间的部分第一辐射体110中。
需要说明的是,电流分布示意图中的带箭头的实线表示电流的方向。
如图13所示,在馈电点130馈入5GHz频段的射频信号后,电流主要分布在第一缝隙111的周围,以及第一延伸段1211、第二延伸段1221、第三延伸段1213和第四延伸段1223的部分结构中,从而使该天线结构100上的电流可以分布在不同的方向,例如,X方向和Z方向(Y方向的电流方向相反,且距离较近,可以视为相互抵消),从而可以使该天线结构100辐射的信号在各个方向比较均匀,进而提高该天线结构100的方向图性能(如图14所示),从而使天线结构100能够辐射球面准各向同性的方向图,示例性的,5GHz球面不圆度约为6.51dB(增益最大值约为2.98dBi,增益最小值约为-3.53dBi)。
如图15所示,本申请实施例中的天线结构100,能够覆盖WIFI的2.4GHz和5GHz双频段,并且两个频段内的带宽较宽,驻波良好,谐振深度较大(例如,均小于-20dB)。并且该天线结构100辐射的信号在各个方向比较均匀,因此可以提高该天线结构100的辐射效率,提高适用性。
本申请实施例提供的天线结构100的形式简单、馈电简单,容易实现工程化应用。
需要说明的是,在一些实施例中,如图16所示,还可以将馈电点130的位置设置在第一缝隙111的其它位置,例如,可以设置在第一缝隙111的中部,示例性的,内缩段1111位于第一缝隙111的中部,馈电点130设置在内缩段1111的中部,为了保证该天线结构100可以达到双频的效果,可以在馈电点130处加载集总器件(图中未示出),其中,集总器件可以为电容或者电感等器件,在本实施例中,对于集总器件不作进一步限定。
如图17所示,该天线结构100可以覆盖2.4GHz、5GHz双频,且两个频段内的带宽较宽,驻波良好,谐振深度较大(例如,均小于-20dB)。天线结构100的方向图如图18和图19所示,2.4GHz谐振频率下的方向图的球面不圆度约为3.35dB(增益最大值约为1.73dBi,增益最小值约为-1.62dBi),5GHz谐振频率下的方向图的球面不圆度约为5.39dB(增益最大值约为2.79dBi,增益最小值约为-2.6dBi)。
如图18和图19所示,该天线结构100辐射的信号在各个方向比较均匀,因此可以提高该天线结构100的辐射效率,提高适用性。并且,在应用到CPE等产品上时,可以将电路板穿设在第二缝隙123中,从而达到跨电路板覆盖电路板两侧的效果,进而保证CPE等产品能够辐射球面准各向同性的方向图,提高CPE等产品的性能。
在另外一些实施例中,还可以将天线结构100设置为其它形状的结构。
如图20所示,在本实施例中,天线结构100包括第一辐射体110和第二辐射体120,其中,第一辐射体110上设置有第一缝隙111,第一缝隙111沿着Y向延伸;第二辐射体120与第一辐射体110相互垂直,在第二辐射体120远离第一辐射体110的一端沿Z向设置有第二缝隙123。
示例性的,第二辐射体120位于第一辐射体110沿Y方向上的一端,第一缝隙111在Y方向上的一端闭合,例如,第一缝隙111沿Y方向靠近第二辐射体120的一端敞开,第一缝隙111沿Y方向远离第二辐射体120的一端闭合;或者,第一缝隙111沿Y方向靠近第二辐射体120的一端闭合,第一缝隙111沿Y方向远离第二辐射体120的一端敞开。本实施例中,以第一缝隙111沿Y方向靠近第二辐射体120的一端敞开,第一缝隙111沿Y方向远离第二辐射体120的一端闭合为例进行说明。
在一些实施例中,第一缝隙111的内边框的总长度可以为λ/2,第一辐射体110在Y方向上的长度至少为λ/4,λ为5GHz谐振频率的中心频率对应的波长,以使该天线结构100的第一缝隙111可以激励出5GHz谐振频率。
通过将第二辐射体120设置在第一辐射体110的一端,并将第一缝隙111的一端开设为开口状态,这样可以减小第一辐射体110的在Y方向上的长度,例如,相对于图10中所示的天线结构100,图20中的天线结构100的第一辐射体110在Y方向上的尺寸大约缩小了一半,这样就可以缩小整个天线结构100的体积,进而减小天线结构100的安装空间,方便装配。
示例性的,该天线结构100的尺寸可以为14mm*13mm*15mm,例如,第一辐射体110沿Y方向的尺寸为14mm,第一辐射体110沿Z方向的尺寸为13mm,第二辐射体120沿X方向的尺寸为15mm,当然在其他实施例中,该天线结构100还可以为其它尺寸,在本申请实施例中,对于该天线的尺寸不作进一步限定。
如图20所示,第二辐射体的第一端120a与第一辐射体110沿Z方向的一端(第一辐射体110第三端的一侧)电连接,第二辐射体的第二端120b与第一辐射体110沿Z方向的另一端(第一辐射体110第四端的一侧)电连接。第二辐射体120可以和位于第二辐射体的第一端120a和第二端120b之间的部分第一辐射体110形成导通的环形结构。其中,馈电点130设置在第一缝隙111的一侧,当然在其他实施例中,馈电点130还可以位于其他位置,在本申请实施例中,对于馈电点130的位置不作进一步限定;且该第一缝隙111靠近开口端的一侧为内缩段1111,在本申请实施例中,对于该内缩段1111沿Y方向上的长度不作进一步限定。
如图21所示,在馈电点130馈入2.4GHz频段的射频信号后,电流主要分布在天线结构100的导通的环形结构上,其中,在第二缝隙123处,第一弯折部1212和第二弯折部1222之间可以耦合连接。天线结构100的电流主要分布在天线结构100的第一延伸段1211、第一弯折部1212、第二弯折部1222、第二延伸段1221以及位于第一延伸段1211和第二延伸段1221之间的部分第一辐射体110中。其中,该环形结构上的电流分布在X方向和Y方向,从而可以使该天线结构100辐射的信号在各个方向比较均匀,进而提高该天线结构100的方向图性能,从而使天线结构100能够辐射球面准各向同性的方向图(如图22所示),示例性的,2.4GHz球面不圆度约为3.12dB(增益最大值约为1.51dBi,增益最小值约为-1.61dBi)。
如图23所示,在馈电点130馈入5GHz频段的射频信号后,电流主要分布在第一缝隙111的周围,以及第一延伸段1211、第二延伸段1221的部分结构中,从而使该天线结构100上的电流可以分布在不同的方向,例如,X方向和Z方向(Y方向的电流方向相反,且距离较近,可以视为相互抵消),从而可以使该天线结构100辐射的信号在各个方向比较均匀,进而提高该天线结构100的方向图性能(如图24所示),从而使天线结构100能够辐射球面准各向同性的方向图,示例性的,5GHz球面不圆度约为6.99dB(增益最大值约为3.28dBi,增益最小值约为-3.71dBi)。
如图25所示,本申请实施例中的天线结构100,能够覆盖WIFI的2.4GHz和5GHz双频段,并且两个频段内的带宽较宽,驻波良好,谐振深度较大(例如,均小于-20dB)。并且该天线结构100辐射的信号在各个方向比较均匀,因此可以提高该天线结构100的辐射效率,提高适用性。
本申请实施例提供的天线结构100的相对于图10中的实施例体积更小一些,更加方便装配,且适用性更高。在应用到CPE等产品上时,可以将电路板穿设在第二缝隙123中,从而达到跨电路板覆盖电路板两侧的效果,进而保证CPE等产品能够辐射球面准各向同性的方向图,提高CPE等产品的性能。
上述实施例中的天线结构100均为立体结构,当然在另外一些实施例中,天线结构100还可以为平面结构,如图26所示,天线结构100包括第一辐射体110和第二辐射体120,其中,第一辐射体110上设置有第一缝隙111,第一缝隙111沿着Y向延伸;第一辐射体110和第二辐射体120均位于同一平面(例如,ZoY平面)内,且第二辐射体120位于第一辐射体的第一端110a,在第二辐射体120远离第一辐射体110的一端沿Z向设置有第二缝隙123。
示例性的,该天线结构100的尺寸可以为23mm*17mm,例如,天线结构100沿Y方向的尺寸为23mm,天线结构100沿Z方向的尺寸为17mm,当然在其他实施例中,该天线结构100还可以为其它尺寸,在本申请实施例中,对于该天线的尺寸不作进一步限定。
示例性的,第一缝隙111在Y方向上的一端闭合,例如,第一缝隙111沿Y方向靠近第二辐射体120的一端闭合,第一缝隙111沿Y方向远离第二辐射体120的一端敞开。当然,在其他实施例中,也可以将第一缝隙111沿Y方向靠近第二辐射体120的一端敞开,第一缝隙111沿Y方向远离第二辐射体120的一端闭合。
通过将第一缝隙111沿Y方向靠近第二辐射体120的一端闭合,将第一缝隙111沿Y方向远离第二辐射体120的一端敞开,从而使第一缝隙111敞开的一端没有其他辐射体,从而可以减少其他辐射体对第一辐射体110的干扰,进而提高该天线结构100的辐射效率。
在一些实施例中,第一缝隙111的内边框的总长度可以为λ/2,第一辐射体110在Y方向上的长度至少为λ/4,λ为5GHz谐振频率的中心频率对应的波长,以使该天线结构100的第一缝隙111可以激励出5GHz谐振频率。
如图26所示,第二辐射体的第一端120a与第一辐射体的第一端110a的顶端电连接,第二辐射体的第二端120b与第一辐射体的第一端110a的底端电连接。第二辐射体120可以和位于第二辐射体的第一端120a和第二端120b之间的部分第一辐射体110形成导通的环形结构。其中,馈电点130设置在第一缝隙111靠近闭合端的一侧。
如图27所示,在馈电点130馈入2.4GHz频段的射频信号后,电流主要分布在天线结构100的导通的环形结构上,其中,在第二缝隙123处,第一弯折部1212和第二弯折部1222之间可以耦合连接。天线结构100的电流主要分布在天线结构100的第一延伸段1211、第一弯折部1212、第二弯折部1222、第二延伸段1221以及位于第一延伸段1211和第二延伸段1221之间的部分第一辐射体110中。其中,该环形结构上的电流分布在X方向和Y方向,从而可以使该天线结构100辐射的信号在各个方向比较均匀,进而提高该天线结构100的方向图性能,从而使天线结构100能够辐射球面准各向同性的方向图(如图28所示),示例性的,2.4GHz球面不圆度约为3.38dB(增益最大值约为1.36dBi,增益最小值约为-2.02dBi)。
如图29所示,在馈电点130馈入5GHz频段的射频信号后,电流主要分布在第一缝隙111的周围,以及第一延伸段1211、第二延伸段1221的部分结构中,从而使该天线结构100上的电流可以分布在不同的方向,例如,X方向和Z方向(Y方向的电流方向相反,且距离较近,可以视为相互抵消),从而可以使该天线结构100辐射的信号在各个方向比较均匀,进而提高该天线结构100的方向图性能(如图30所示),从而使天线结构100能够辐射球面准各向同性的方向图,示例性的,5GHz球面不圆度约为5.39dB(增益最大值约为1.53dBi,增益最小值约为-3.86dBi)。
如图31所示,本申请实施例中的天线结构100,能够覆盖WIFI的2.4GHz和5GHz双频段,并且两个频段内的带宽较宽,驻波良好,谐振深度较大(例如,均小于-15dB)。并且该天线结构100辐射的信号在各个方向比较均匀,因此可以提高该天线结构100的辐射效率,提高适用性。本申请实施例提供的天线结构100的相对于图10中的实施例体积更小一些,可以进一步简化该天线结构100,从而降低成本。
需要说明的是,在本实施例中,馈电点130的位置也可以设置在其他位置,例如,靠近第一缝隙111中心的位置,或是,靠近第一缝隙111另一端的位置,对于馈电点130的位置在本申请实施例中,不作进一步限定。
在本实施例中,第一辐射体110可以为金属面状结构,第一缝隙111可以通过刻蚀的方式成型。当然,在其他实施例中,也可以通过其他方式成型,在本实施例中,对于第一缝隙111的成型方式不作进一步限定。另外,对于第一辐射体110和第二辐射体120之间的连接方式也不作进一步限定,只要是可以实现电连接即可。
本申请实施例中的天线结构100可以激励出2.4GHz和5GHz双频段的WIFI信号,并且该天线结构100在两个频段均能够辐射球面准各向同性的方向图,有利于提升应用该天线结构100的电子设备的性能。另外,该天线结构100的形式简单、馈电简单,容易工程化应用,并且尺寸较小,方便装配。在应用到CPE等产品上时,可以将电路板穿设在第二缝隙123中,从而达到跨电路板覆盖电路板两侧的效果,进而保证CPE等产品能够辐射球面准各向同性的方向图,提高CPE等产品的性能。
需要说明的是,本申请实施例提供的天线结构100不仅可以作为WIFI天线使用,它适用于任何需要用到各向同性方向图的场景。具体可以根据具体使用的场景来进行变形设计,只要是该天线结构100上具有一个导通的环形结构,该环形结构上具有开口缝隙(第二缝隙123),也就是说,该天线结构100具有一个开口环天线;并且该具体具有一个至少一端闭合的缝隙,也就是说,该天线结构100还具有一个缝隙天线,均属于本申请技术方案的保护范围。在申请实施例中,对于天线结构100、第一缝隙111、第二缝隙123的尺寸在本申请实施例中不作进一步限定,对于第一辐射体110和第二辐射体120之间的夹角不作进一步限定,对于馈电点130的位置也不作进一步限定。
第二方面,如图32所示,本申请实施例提供一种电子设备,至少包括电路板200以及上述的天线结构100,在一些实施例中,电路板200的部分结构穿设在天线结构100的第二缝隙123(图中未示出)中。如图33所示,天线结构100的方向图受PCB板影响很小,在PCB上依然可以获得良好的球面各向同性方向图,2.4GHz谐振频率下的球面不圆度约为3.15dB(增益最大值约为1.78dBi,增益最小值约为-1.37dBi)。如图34所示,5GHz谐振频率下的球面不圆度约为6.27dB(增益最大值约为2.84dBi,增益最小值约为-3.43dBi)。
由于,第一方面提供的天线结构100的方向图的磁场相对于PCB平行,根据电磁场边界条件可知PCB板基本不会对天线结构100的辐射特性产生影响,也就是说,第一方面提供的天线结构100具有良好的跨PCB辐射特性,因此应用在CPE等产品上时,可以有利于提升CPE等产品的覆盖性能。
通过在该电子设备上设置第一方面的天线结构100,可以使该电子设备辐射的信号在各个方向比较均匀,进而提高该电子设备的性能。通过将电路板200设置在该天线结构100的第二缝隙123中,从而达到跨电路板200覆盖电路板200两侧的效果,进而保证该电子设备能够辐射球面准各向同性的方向图,提高该电子设备的性能。
本申请实施例提供的技术方案适用于采用以下一种或多种通信技术的电子设备:蓝牙(blue-tooth,BT)通信技术、全球定位系统(global positioning system,GPS)通信技术、无线保真(wireless fidelity,WiFi)通信技术、全球移动通讯系统(global systemfor mobile communications,GSM)通信技术、宽频码分多址(wideband code divisionmultiple access,WCDMA)通信技术、长期演进(long term evolution,LTE)通信技术、5G通信技术以及未来其他通信技术等。本申请实施例中的电子设备可以是CPE产品、路由器、手机、平板电脑、笔记本电脑、智能家居、智能手环、智能手表、智能头盔、智能眼镜等。电子设备还可以是具有无线通信功能的手持设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其它处理设备、车载设备,5G网络中的电子设备或者未来演进的公用陆地移动通信网络(publicland mobile network,PLMN)中的电子设备等,本申请实施例对此并不限定。
需要说明的是,在本实施例中,第一辐射体和第二辐射体均为该天线的辐射体。其中,辐射体:是天线中用于接收/发送电磁波辐射的装置。在某些情况下,狭义来理解“天线”就是辐射体,其将来自发射机的导波能量较变为无线电波,或者将无线电波转换为导波能量,用来辐射和接收无线电波。发射机所产生的已调制的高频电流能量(或导波能量)经馈电线传输到发射辐射体,通过辐射体将其转换为某种极化的电磁波能量,并向所需方向辐射出去。接收辐射体将来自空间特定方向的某种极化的电磁波能量又转换为已调制的高频电流能量,经馈电线输送到接收机输入端。
辐射体可以是具有特定形状和尺寸的导体,例如线状、或片状等,本申请不限定具体的形状。在一些实施例中,片状辐射体可以由导电/金属片实现,例如铜片等。在一个实施例中,片状辐射体可以由导电涂层实现,例如银浆天线等。片状辐射体的形状可以包括圆形、矩形、环形等,本申请不限定具体的形状。另外,辐射体也可以包括形成在导体上的槽或者缝隙。例如,在本实施例中,第二缝隙,就是辐射体上的缝隙。在一些实施例中,缝隙形状可以是长条形的。在一些实施例中,缝隙上激励有射频电磁场,并向空间辐射电磁波。
在一些实施例中,电路板可以是印刷电路板(printed circuit board,PCB),或者通过诸如玻璃纤维、聚合物等之类的介电层或绝缘层隔开和电绝缘的元件。
需要说明的是,谐振频率又叫共振频率。谐振频率可以有一个频率范围,例如,发生共振的频率范围。谐振频率可以是回波损耗特性小于-6dB的频率范围。共振最强点对应的频率就是中心频率-点频率。中心频率的回波损耗特性可以小于-20dB。
谐振频段:谐振频率的范围是谐振频段,谐振频段内任一频点的回波损耗特性可以小于-6dB或-5dB。
耦合:可理解为直接耦合和/或间接耦合,“耦合连接”可理解为直接耦合连接和/或间接耦合连接。直接耦合又可以称为“电连接”,理解为元器件物理接触并电导通;也可理解为线路构造中不同元器件之间通过印制电路板(printed circuit board,PCB)铜箔或导线等可传输电信号的实体线路进行连接的形式;“间接耦合”可理解为两个导体通过隔空/不接触的方式电导通。在一个实施例中,间接耦合也可以称为电容耦合,例如通过两个导电件间隔的间隙之间的耦合形成等效电容来实现信号传输。
在本申请实施例的描述中,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”应作广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。
本申请实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
Claims (17)
1.一种天线结构,其特征在于,包括第一辐射体和第二辐射体;其中,
所述第一辐射体上设置有沿第一方向延伸的第一缝隙,所述第一缝隙在所述第一方向上的至少一端闭合,且所述第一缝隙上设有馈电点;
所述第二辐射体上沿第二方向设有第二缝隙,所述第二缝隙的两端敞开,所述第二方向与所述第一方向垂直;
所述第二辐射体的第一端与所述第一辐射体沿所述第二方向上的一端电连接,所述第二辐射体的第二端与所述第一辐射体沿所述第二方向上的另一端连接,且所述第二辐射体和所述第一辐射体围成可导通的环形结构。
2.根据权利要求1所述的天线结构,其特征在于,所述第一缝隙沿所述第一方向设有至少一个内缩段;其中,
所述第一缝隙上所述内缩段之外的部分所述第一缝隙沿所述第二方向的间距,大于所述内缩段沿所述第二方向的间距。
3.根据权利要求1或2所述的天线结构,其特征在于,所述第二辐射体包括第一辐射枝节和第二辐射枝节;其中,所述第一辐射体位于所述第一辐射枝节和所述第二辐射枝节之间;
所述第一辐射枝节的一端与所述第一辐射体沿所述第二方向上的一端电连接,所述第一辐射枝节的另一端与所述第二辐射枝节的一端之间设有所述第二缝隙,所述第二辐射枝节的另一端与所述第一辐射体沿所述第二方向上的另一端电连接。
4.根据权利要求3所述的天线结构,其特征在于,所述第一辐射枝节包括第一延伸段和第一弯折部;其中,
所述第一延伸段的一端与所述第一辐射体沿所述第二方向上的一端电连接;
所述第一延伸段的另一端向远离所述第一辐射体的方向延伸,且与所述第一弯折部的一端连接,所述第一弯折部的另一端沿所述第二方向向靠近所述第二辐射枝节的方向延伸。
5.根据权利要求4所述的天线结构,其特征在于,所述第二辐射枝节包括第二延伸段和第二弯折部;其中,
所述第二延伸段的一端与所述第一辐射体沿所述第二方向上的另一端电连接;
所述第二延伸段的另一端向远离所述第一辐射体的方向延伸,且与所述第二弯折部的一端连接,所述第二弯折部的另一端沿所述第二方向向靠近所述第一辐射枝节的方向延伸;
所述第一弯折部的另一端与所述第二弯折部的另一端之间设有所述第二缝隙。
6.根据权利要求1-5任一所述的天线结构,其特征在于,所述天线结构为立体结构;其中,
所述第二辐射体与所述第一辐射体所在的平面呈夹角设置,且所述第二辐射体与所述第一辐射体所在的平面的夹角大于等于零且小于等于九十度。
7.根据权利要求6所述的天线结构,其特征在于,所述第一缝隙在所述第一方向上的两端均闭合,所述第一缝隙的内边框的总长度为λ;
所述第一辐射体在所述第一方向上的长度至少为λ/2,λ为5GHz谐振频率的中心频率对应的波长。
8.根据权利要求6或7所述的天线结构,其特征在于,所述第二辐射体位于所述第一辐射体沿所述第一方向的中部。
9.根据权利要求6所述的天线结构,其特征在于,所述第二辐射体位于所述第一辐射体沿所述第一方向的一端;
所述第一缝隙在所述第一方向上的一端闭合,所述第一缝隙的内边框的总长度为λ/2,所述第一辐射体在所述第一方向上的长度至少为λ/4,λ为5GHz谐振频率的中心频率对应的波长。
10.根据权利要求9所述的天线结构,其特征在于,所述第一缝隙沿所述第一方向靠近所述第二辐射体的一端敞开,所述第一缝隙沿所述第一方向远离所述第二辐射体的一端闭合;或者,所述第一缝隙沿所述第一方向靠近所述第二辐射体的一端闭合,所述第一缝隙沿所述第一方向远离所述第二辐射体的一端敞开。
11.根据权利要求6-10任一所述的天线结构,其特征在于,所述第二辐射体还包括第三延伸段,所述第三延伸段从所述第二辐射体的第一端向远离所述第二辐射体的方向延伸。
12.根据权利要求11所述的天线结构,其特征在于,所述第二辐射体还包括第四延伸段,所述第四延伸段从所述第二辐射体的第二端向远离所述第二辐射体的方向延伸。
13.根据权利要求1-5任一所述的天线结构,其特征在于,所述天线结构为平面结构,所述第二辐射体位于所述第一辐射体沿所述第一方向的一端。
14.根据权利要求13所述的天线结构,其特征在于,所述第一缝隙的内边框的总长度为λ/2,所述第一辐射体在所述第一方向上的长度至少为λ/4,λ为5GHz谐振频率的中心频率对应的波长;
所述第一缝隙沿所述第一方向靠近所述第二辐射体的一端闭合,所述第一缝隙沿所述第一方向远离所述第二辐射体的一端敞开。
15.根据权利要求1-14任一所述的天线结构,其特征在于,所述天线结构为对称结构。
16.一种电子设备,其特征在于,至少包括电路板以及上述权利要求1-15任一所述的天线结构。
17.根据权利要求16所述的电子设备,其特征在于,所述电路板的部分结构穿设在所述天线结构的第二缝隙中。
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