CN205159516U - 背腔缝隙天线结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种背腔缝隙天线结构，包括一金属空腔，所述金属空腔包括金属空腔为L形，所述金属空腔的第一外侧表面上形成有第一缝隙，所述金属空腔的第二外侧表面上形成有第二缝隙，所述金属空腔的高度为3-5mm。所述背腔缝隙天线高度低，可以被方便地放置在便携式无线设备的角落，占用空间及空间限制小，适用于超薄电子设备；仅在侧面形成缝隙，适用于全屏电子设备或金属背壳的电子设备。

Description

背腔缝隙天线结构

技术领域

本实用新型涉及一种天线结构，尤其涉及一种背腔缝隙天线结构。

背景技术

在现有技术中，背腔缝隙天线已有相关专利，如US6160522A、US4733245A。传统背腔缝隙天线包括一个谐振金属腔，这个谐振金属腔具有由探针馈送的缝隙天线，但这样的空腔需要很大的空间。已经使用的另一种方法是将非谐振腔放置在谐振天线结构的周围作为微带贴片天线或有电介质窗的单极天线。这种天线已被记载于US8125394B2,US8773310B2,US20110050509A1,US8325094B2。这些天线可以在便携式无线设备中使用，如移动电话，平板电脑或笔记本电脑。这种结构的其中一个优点是，由于空腔的金属壁的存在，无线接收或传输可以在没有PCB上其他元件干扰下进行。然而，缝隙本身参与谐振且被金属腔围绕形成腔体的这种背腔缝隙天线，在便携式无线设备上的应用在很大程度上是未开发的领域。此外，一些现有技术使用高介电材料填充在腔内以减小尺寸，而腔体厚度不够薄以适用平板电脑或笔记本电脑等无线设备。由于无线设备正变得越薄，腔体需要具有非常低的高度。本实用新型提出了一种具有超薄腔腔体的双波段天线及无线设备。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种可放置在便携式无线设备角落，并可应用于双无线频带的背腔缝隙天线。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种背腔缝隙天线结构，包括一金属空腔，所述金属空腔包括金属空腔为L形，所述金属空腔的第一外侧表面上形成有第一缝隙，所述金属空腔的第二外侧表面上形成有第二缝隙，所述金属空腔的高度为3-5mm。

进一步的，所述第一缝隙的一端和第二缝隙的一端在L形的拐角处相连，所述第一缝隙和第二缝隙的另一端悬空。

进一步的，所述第一缝隙和/或第二缝隙分别包括平行设置的第一分支、第二分支和第三分支，所述第一分支一端与第二分支一端相连，所述第三分支位于第一分支和第二分支之间，且第三分支的中部与第二分支的中部相连。

进一步的，所述第二缝隙的第三分支的宽度为0.8-1.2mm。

进一步的，所述第一缝隙的第一分支、第二分支和第三分支，以及第二缝隙的第一分支和第二分支的宽度为0.3-0.7mm。

进一步的，还包括天线馈电点，所述天线馈电点位于所述第一缝隙或第二缝隙内。

进一步的，所述L形的拐角处为直角或圆角。

进一步的，还包括绝缘材料层，所述绝缘材料层覆盖所述金属空腔的外侧表面。

进一步的，所述绝缘材料层的厚度为0.6-0.9mm。

本实用新型进一步采用的技术方案为：一种电子设备，包括上述的背腔缝隙天线结构。

本实用新型的有益效果在于：背腔缝隙天线的金属空腔为L型，且高度低，可以被方便地放置在便携式无线设备的角落，占用空间及空间限制小，适用于超薄电子设备；仅在侧面形成缝隙，适用于全屏电子设备或金属背壳的电子设备；通过缝隙被激发，然后通过背腔，不需要额外的谐振结构，例如由于金属损失而可能降低天线效率的单极或微带贴片等。

附图说明

图1为本实用新型的天线安装结构示意图；

图2为本实用新型实施例一的天线结构示意图；

图3为本实用新型实施例一的匹配电路结构图；

图4本实用新型实施例一天线的S11参数(回波损耗特性)和总辐射效率的模拟结果示意图；

图5本实用新型实施例二的天线结构示意图。

标号说明：

1、边框；2、天线结构；3、金属空腔；41、第一外侧表面；42、第二外侧表面；5、上表面；6、内侧表面；7、端面；8、第一缝隙；81、第一分支；82、第二分支；83、第三分支；9、第二缝隙；91、第一分支；92、第二分支；93、第三分支；10、馈电点；11、匹配网络；12、绝缘材料层。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

本实用新型最关键的构思在于：将金属空腔设置为L型，仅在外侧表面形成缝隙，缝隙天线由金属空腔激励并支持，同时可减小空腔高度以适应超薄电子设备。

请参阅图1-2，一种背腔缝隙天线结构，包括一金属空腔，所述金属空腔包括第一空腔部分和第二空腔部分，所述第一空腔部分和第二空腔部分相连呈L形，所述第一空腔部分的外侧表面上形成有第一缝隙，所述第二空腔部分的外侧表面上形成有第二缝隙，所述金属空腔的高度为3-5mm。

进一步的，所述第一缝隙的一端和第二缝隙的一端在L形的拐角处相连，所述第一缝隙和第二缝隙的另一端悬空。

进一步的，所述第一缝隙和/或第二缝隙分别包括平行设置的第一分支、第二分支和第三分支，所述第一分支一端与第二分支一端相连，所述第三分支位于第一分支和第二分支之间，且第三分支的中部与第二分支的中部相连。

进一步的，所述第二缝隙的第三分支的宽度为0.8-1.2mm。

进一步的，所述第一缝隙的第一分支、第二分支和第三分支，以及第二缝隙的第一分支和第二分支的宽度为0.3-0.7mm。

进一步的，还包括天线馈电点，所述天线馈电点位于所述第一缝隙或第二缝隙内。

由上述描述可知，本实用新型通过单馈电即能覆盖2.4GHz和5GHz双频带。

进一步的，所述L形的拐角处为直角或圆角。

由上述描述可知，本实用新型天线结构适用于不同外形的电子设备。

进一步的，还包括绝缘材料层，所述绝缘材料层覆盖所述金属空腔的外侧表面。

进一步的，所述绝缘材料层的厚度为0.6-0.9mm。

由上述描述可知，本实用新型采用绝缘材料层既能保护天线结构免受外部损伤，也能避免短路。

本实用新型进一步涉及一种电子设备，包括前述任一种背腔缝隙天线结构。

实施例一

请参照图1，本实用新型涉及一种电子设备，例如超薄手机、平板电脑或笔记本电脑等无线设备，其中包括一边框1，边框上表面可设置一全屏显示器，所述显示器可为金属化屏幕，边框下表面则可设置一金属背壳。所述边框1也可为金属边框，其中必要的开缝等位置为非金属。图1所述边框各角均为直角，可选的，其也可以为圆角等结构，以满足不同用户的需求。在边框1的一角内侧设置有一背腔缝隙天线结构2，所述天线结构为L形，适于放置在角落。

请参照图2为天线结构2的具体结构示意图，所述天线结构包括金属空腔3，所述金属空腔3为L形，包括上表面5，第一外侧表面41、第二外侧表面42，内侧表面6和两个端面7(图中未示出，可参见附图5)。第一外侧表面41上形成有第一缝隙8，第二外侧表面42上形成有第二缝隙9。优选的，如图所示第一缝隙8和第二缝隙9在拐角处相连，以实现更佳的天线激励。图中所示拐角处为直角，可选的，其也可是为圆角等结构，以适应不同外形的电子设备边框。优选的，所述第一缝隙8包括相互平行的第一分支81、第二分支82和第三分支83；所述第二缝隙9也包括相互平行的第一分支91、第二分支92和第三分支93。所述第二分支82、92的一端分别与第一分支81、91的一端相连，另一端则悬空，第一分支和第二分支形成U形结构。所述第一分支81和91的另一端则在拐角处相连。所述第三分支83、93则分别位于第一分支81、91和第二分支82、92之间，且第三分支83、93的中部与第二分支82、92的中部相连。所述第二缝隙的第三分支93的宽度为0.8-1.2mm，优选1mm。所述第一缝隙的第一分支81、第二分支82和第三分支83、以及第二缝隙的第一分支91和第二分支92的宽度则为0.3-0.7mm，优选0.5mm。

由于本实用新型仅在金属空腔3的外侧表面形成天线缝隙，而不在上表面或底表面形成缝隙，对金属后壳及表面电子屏幕影响较小，能够适用于全金属壳的电子设备，同时金属空腔3的高度h也可形成得较小，优选3-5mm，进一步优选4mm，能够适用于超薄电子设备。本实用新型金属空腔3的第一外侧表面的长度l1和第二外侧表面的长度l2为20-40mm，优选28mm，两者可为相同长度，也可不同，可根据电子设备内部的实际情况设置。金属空腔的宽度w则为4-8mm，优选6mm，优选整体宽度保持一致。

本实用新型的天线结构还包括一馈电点10，图2所示馈电点10位于第二缝隙的第一分支91中，可选的，其也可以形成在第一缝隙和第二缝隙的任意位置。所述馈电点10可通过一同轴电缆连接至电子设备的主板，所述电缆可通过金属空腔3内侧表面上的小孔延伸至金属空腔外，并与电子设备的主板电连接。当然，本领域技术人员可理解的其他馈电点连接方式均可适用于本实用新型。优选的，本实用新型的天线结构通过一匹配网络11连接至所述馈电点10。如图3所示为匹配网络的电路连接示意图。所述匹配网络11包括两个电容器C1、C2及一个电感L1，所述电感L1一端连于两个电容器C1、C2之间，另一端接地；电容器C1一端通过一个50欧姆匹配端口电连接所述馈电点，电容器C2一端则连接所述天线结构。匹配网络使天线阻抗尽可能接近50欧姆馈电源阻抗，这样能够使阻抗不匹配导致的反射最小化，从而确保馈电点到天线的最大传输功率，增加天线辐射效率。可选地，匹配网络11可以被设置在金属空腔内。

天线的辐射效率为天线辐射能量与天线接收能量之比，通常WIFI天线的辐射效率在2.4GHz频段需要满足-7dB，在5GHz频段则需要满足-6dB。如图4所示则为本实施例天线结构的S11参数及辐射效率模拟结果示意图，其中将天线结构置于图1所示的电子设备中，所述电子设备内部的PCB主板尺寸为135mm×200mm，匹配网络11的元件参数为C1＝1pF，C2＝2.6pF，L1＝2.5nH。从图4可以看出，在没有匹配网络时，天线辐射效率在整个2.4GH和5GHz频段均能满足相应要求，仅参数S11在5GHz频段有一部分未能满足-6dB的要求。但是增加了匹配网络后，则能够在整个WIFI频段很好地满足要求。

实施例二

如图5所示，本实用新型实施例二在实施例一的基础上增加了一绝缘材料层12。所述绝缘材料层12为PTFE或PC-ABS材料层，所述绝缘材料层12覆盖所述金属空腔的第一外侧表面41和第二外侧表面42；可选地，所述绝缘材料层12厚度为0.6-0.9mm，优选0.75mm。优选的，在满足尺寸要求的情况下，绝缘材料层12也可以覆盖金属空腔的上表面、内侧表面或端面。本实施例中天线缝隙结构从外不可见，外表简洁美观，同时可对天线起到隔离以及保护作用。

综上所述，本实用新型提供的背腔缝隙天线结构，背腔缝隙天线的金属空腔为L型，且高度低，可以被方便地放置在便携式电子设备的角落，占用空间及空间限制小，适用于超薄电子设备；仅在侧面形成缝隙，适用于全屏电子设备或金属背壳的电子设备；通过缝隙被激发，然后通过背腔，不需要额外的谐振结构，例如由于金属损失而可能降低天线效率的单极或微带贴片等；通过单馈电点即覆盖了WIFI2.4GHz和5GHz双频段，通过匹配网络进一步提高天线辐射效率；通过在金属空腔外表面形成绝缘覆盖层，能够对天线起到隔离及保护作用。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种背腔缝隙天线结构，包括一金属空腔，其特征在于，所述金属空腔包括金属空腔为L形，所述金属空腔的第一外侧表面上形成有第一缝隙，所述金属空腔的第二外侧表面上形成有第二缝隙，所述金属空腔的高度为3-5mm。

2.根据权利要求1所述的背腔缝隙天线结构，其特征在于，所述第一缝隙的一端和第二缝隙的一端在L形的拐角处相连，所述第一缝隙和第二缝隙的另一端悬空。

3.根据权利要求2所述的背腔缝隙天线结构，其特征在于，所述第一缝隙和/或第二缝隙分别包括平行设置的第一分支、第二分支和第三分支，所述第一分支一端与第二分支一端相连，所述第三分支位于第一分支和第二分支之间，且第三分支的中部与第二分支的中部相连。

4.根据权利要求3所述的背腔缝隙天线结构，其特征在于，所述第二缝隙的第三分支的宽度为0.8-1.2mm。

5.根据权利要求3-4任一项所述的背腔缝隙天线结构，其特征在于，所述第一缝隙的第一分支、第二分支和第三分支，以及第二缝隙的第一分支和第二分支的宽度为0.3-0.7mm。

6.根据权利要求1-4任一项所述的背腔缝隙天线结构，其特征在于，还包括天线馈电点，所述天线馈电点位于所述第一缝隙或第二缝隙内。

7.根据权利要求1-4任一项所述的背腔缝隙天线结构，其特征在于，所述L形的拐角处为直角或圆角。

8.根据权利要求1-4任一项所述的背腔缝隙天线结构，其特征在于，还包括绝缘材料层，所述绝缘材料层覆盖所述金属空腔的外侧表面。

9.根据权利要求8所述的背腔缝隙天线结构，其特征在于，所述绝缘材料层的厚度为0.6-0.9mm。

10.一种电子设备，包括权利要求1-9任一项所述的背腔缝隙天线结构。