CN205178014U - 电路板及具有该电路板的电子装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电路板及具有该电路板的电子装置，所述电路板包括：基板；布置于该基板上的天线、集成在该天线周围的导电线路、及退耦谐振单元，其中，所述退耦谐振单元布置于所述天线与所述导电线路之间，以将所述天线与所述导电线路电磁场隔离。本实用新型利用退耦谐振单元增加了天线与所述导电线路之间的电磁场隔离，从而使得天线能够保持较高的辐射效率以及保持原有的辐射方向图，保证了天线的辐射特性和效率。

Description

电路板及具有该电路板的电子装置

技术领域

本实用新型涉及一种电路板及具有该电路板的电子装置。

背景技术

随着无线通信技术的发展以及在各行业中的广泛应用，天线的设计也面临巨大的挑战。一方面，高质量远距离的传输需求，对天线的辐射效率，方向图以及增益都有较高的要求。另一方面，不断小型化的设备，更加紧凑的电路，追求廉价的成本，都限制了天线的大小尺寸以及辐射效率。这两方面的矛盾，促使了天线不断的朝小型化，多频带方向发展。与此同时高度集成的电路以及多个天线之间的互相影响已经成为一类常见的问题，在高度集成的设备中，电子元器件，以及各种导线对天线辐射效能的限制已经变得不容小视。

传统技术一般采用增加天线与电子组件、其他天线、导线等之间的距离来降低耦合以及降低其他效应对天线性能的影响。或者在多天线之间采用极化分集的方式来增加隔离度。但是，由于增加了天线和导线或者其他天线之间的距离，在设备的设计上，很有可能需要占用大量的空间，不利于电路集成整合。而在很多紧凑设计中，由于空间的限制，天线和其他组件以及导线之间的距离往往非常靠近。传统的设计常常忽略这些影响，从而造成天线辐射效能下降。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型有必要提供一种能够保证天线的辐射特性和效率的电路板。

还有必要提供一种具有该电路板的电子装置。

一种电路板，该电路板包括：基板；布置于该基板上的天线、集成在该天线周围的导电线路、及退耦谐振单元，其中，所述退耦谐振单元布置于所述天线与所述导电线路之间，以将所述天线与所述导电线路电磁场隔离。

在其中一个实施例中，所述退耦谐振单元包括一个或多个谐振器，该一个或多个谐振器产生特定的谐振频率。

在其中一个实施例中，所述多个谐振器具有相同的形状，各谐振器的形状为两个脉冲加上一个上升沿的形状。

在其中一个实施例中，所述多个谐振器的形状完全不同或部分不同，所述形状完全不同或部分不同的谐振器以预定的排布方式排布于所述天线与所述导电线路之间。

在其中一个实施例中，所述多个谐振器并行排列成一排，靠近且平行于所述天线排布。

在其中一个实施例中，各谐振器所产生的频率等于所述天线的工作频率，及/或各谐振器的物理长度为所述天线工作频率的四分之一波长、二分之一波长或其整数倍。

在其中一个实施例中，所述多个谐振器的形状完全不同或部分不同，所述形状完全不同或部分不同的谐振器以预定的排布方式排布于所述天线与所述导电线路之间。

在其中一个实施例中，所述多个谐振器并行排列成一排，靠近且平行于所述天线排布。

所述导电线路为对天线造成的干扰的电子组件，所述电子组件与所述天线位于所述基板的相同侧面上。

在其中一个实施例中，所述电路板还包括连接导线，所述连接导线与所述天线位于所述基板的不同侧面上，以及所述退耦谐振单元与所述导线分别布置于所述基板的两个相对的侧表面上。

在其中一个实施例中，所述基板为多层结构，所述导电线路包括对天线造成的干扰的电子组件，以及当所述电子组件与所述天线位于所述基板的不同的层时，所述退耦谐振单元所在层位于所述天线所在层与所述电子组件所在层之间。在其中一个实施例中，所述天线为单极子天线。

在其中一个实施例中，所述电路板还包括与所述天线电性连接的馈电结构，所述馈电结构为共面波导馈电结构。

一种电子装置，该电子装置具有如上所述的电路板。

在一实施例中，所述电子装置为遥控装置、手机、电脑、电子阅读器或智能手表。

在另一实施例中，所述电子装置为用于遥控无人飞行器的遥控装置，或无人飞行器。

本实用新型所述的电路板上在天线与集成在该天线周围的导电线路之间添加了退耦谐振单元，利用所述退耦谐振单元产生谐振来降低天线与所述导电线路之间的耦合，使用退耦谐振单元增加了天线与所述导电线路之间的电磁场隔离，从而使得天线能够保持较高的辐射效率以及保持原有的辐射方向图，保证了天线的辐射特性和效率。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例的电路板的分解图。

图2为本实用新型较佳实施例的电路板的俯视图。

图3为本实用新型较佳实施例的电路板的仰视图。

图4示意了天线仿真效率的对比示意图。

图5示意了图1所示天线的E面方向示意图。

图6示意了图1所示天线的H面方向示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1，是本实用新型较佳实施例电路板1的分解图，图2与图3是本实用新型较佳实施例电路板1的俯视图和仰视图。所述电路板1包括，但不限于，天线2、馈电结构3、退耦谐振单元4、电子组件5、基板6及连接导线7。所述基板6为天线2、馈电结构3、退耦谐振单元4、电子组件5及连接导线7的载体，所述基板6可为单层基板或多层基板。在本较佳实施例中，所述电路板1作为集成上述器件所印刷集成的电路板，例如，所述电路板1可以是柔性印刷电路板。在其他较佳实施例中，所述电路板也可以是非柔性印刷电路板，如PCB板。

在本较佳实施例中，所述天线2、馈电结构3、退耦谐振单元4、电子组件5布置于所述基板6的一侧表面上（例如图1中所述的所述基板6的上表面），以及所述连接导线7布置于所述电路板的另一侧表面上（例如图1中所述的所述基板6的下表面）。通过将连接导线7设置于与所述天线2在所述基板6的不同侧面上，进一步地有助于降低所述连接导线7对所述天线2的干扰。

在其他较佳实施例中，上述各器件的布置也可以根据实际需求而不同。例如，所述电子组件5与所述天线2也可以位于所述基板6的不同侧面上。

在一实施例中，所述天线2可以是各种类型和结构的天线装置，例如，Wimax天线，WiFi天线，MIMO天线等。在本较佳实施例中，所述天线2以平面印刷的单极子天线为例进行说明。平面印刷单极子天线是指一种印刷在介质基板表面的导体微带线(通常其长度约为天线工作频率的四分之一波长)。

所述天线2采用所述馈电结构3进行馈电。所述馈电结构3可以是各种馈电方式的馈电单元。常用的馈电方式包括：同轴线馈电、微带线馈电和共面波导馈电等。在本较佳实施例中，所述馈电结构3以共面波导馈电结构为例进行说明。应说明的是，利用共面波导供电的平面天线可以是例如，渐变开槽天线、多模天线、单极子天线、圆极化天线等。参见图1，所述天线2与所述馈电结构3处于所述基板6的同一表面上，所述天线2与所述馈电结构3利用微带线共面波导连接在一起。所述天线2与所述馈电结构3的连接方式为本技术领域人员所熟知的一般连接方式，在此不做过多解释。

在一实施例中，所述退耦谐振单元4包括多个谐振器。所述谐振器为产生谐振频率的电子元件。在本较佳实施例中，各谐振器为由铜片制成的具有一定形状的谐振器，例如E字型、工字型、圆形或“回”字形等各种任意适用的形状。在其他较佳实施例中，所述退耦谐振单元4可以是由其他金属材料、或非金属材料等材料制成的各类谐振器，所述谐振器也可以为谐振电路等。所述谐振器的形状和数量可以根据所述电路板1的实际结构进行设置。应说明的是，各谐振器可以产生特定的谐振频率（用于降低所述天线2与设置于该天线2周围的电子组件5之间的耦合的频率、以及降低所述天线2与设置于该天线2周围的连接导线7之间的耦合的频率，即，降低干扰的谐振频率），以保证所述天线2能够以原有的性能和方式进行辐射。所述各谐振器的长度对于所需要降低干扰的频率也是有用的。在一实施例中，所述各谐振器的物理长度（也即，展开后的长度）可以是天线工作频率的四分之一波长（λ/4）、二分之一波长或其整数倍等。天线的工作频率等于谐振器的谐振频率。应说明的是，本实用新型所述多个退耦谐振单元4是独立于所述天线2之外的器件。

所述电子组件5可以是集成在所述天线2周围的其他组件，该电子组件5在通电后会对所述天线2造成干扰。在一实施例中，所述电子组件5可以是电子芯片。

所述连接导线7用于连接所述电子组件5和所述电路板1上的其他结构。所述连接导线7在通电后也会对所述天线2造成干扰。请参阅图1和图3，示意了四条连接导线7。

在一实施例中，所述退耦谐振单元4以预定的排布方式排布于所述天线2与所述电子组件5之间或排布于所述天线2与所述连接导线7之间，以将所述天线2与该天线2附近的电子组件5电磁场隔离，或将所述天线2与该天线2附近的连接导线7电磁场隔离，从而降低所述天线2与该天线2附近的电子组件5或连接导线7之间的耦合。

在本较佳实施例中，以所述退耦谐振单元4以预定的排布方式排布于所述天线2与所述电子组件5之间为例进行说明。在其他较佳实施例中，所述退耦谐振单元4也可以预定的排布方式排布于所述天线2与所述连接导线7之间为例进行说明。

应当理解的是，所述电子组件5与所述连接导线7均为对所述天线2造成干扰的导电线路。所述退耦谐振单元4以预定的排布方式排布于所述天线2与所述导电线路之间的情况包括：（1）当所述天线2与所述导电线路设置于所述电路板1的同一侧面时，所述退耦谐振单元4的位置布置于所述电路板1的该侧面上所述天线2与所述导电线路之间；（2）当所述电路板1至少有三层结构且所述天线2与所述导电线路之间分别设置于所述电路板1不同的层上时，所述退耦谐振单元4所在的层位于所述天线2所在层与所述导电线路所在层之间。

再次参阅图1及图2，例如，图1中所述退耦谐振单元4可以包括三个谐振器，各谐振器的形状大致为两个脉冲加一个上升沿的形状。应当理解，实际应用中，各谐振器的形状并不限于此，只要各谐振器的谐振频率等于天线的工作频率，及/或各谐振器的物理长度（也即，展开后的长度）为天线工作频率的四分之一波长（λ/4）、二分之一波长或其整数倍即可，并不限于本实施例。图1和图2中所示的具有相同形状的三个谐振器并行排列，均靠近所述天线2并与所述天线2平行，且均位于所述天线2的上侧以及所述电子组件5的右侧，该三个谐振器同时也处于正对于所述连接导线7（处于所述基板6的另一侧表面）的上层（例如在所述基板6的一侧表面对应于所述连接导线7的位置）。

在其他较佳实施例中，各谐振器的形状也可以是不相同（包括完全不同或部分不同）的，该多个谐振器可以以固定的或不固定的顺序周期性地排布。例如，两个或两个以上不同形状的谐振器周期性地排布等。

所述退耦谐振单元4与所述天线2之间的距离为预设的最优化距离值，例如，设置为该预设的最优化位置和距离能够最大限度地降低所述电子组件5与/或连接导线7对于所述天线2辐射效能的影响。该最优化距离值可以依据所述天线2及/或所述谐振器的形状和材料的不同而进行对应的设置。例如，将所述退耦谐振单元4设置于天线2与电子组件5之间的电磁场强度的最大值处。此外，所述退耦谐振单元4相对于所述天线2的位置也可以根据实际需求进行对应地设置，例如，可以排布于所述天线2的上侧、左侧、右侧等。

上述电路板1可以应用于一电子装置（图示未示出）中。该电子装置可以为遥控装置、手机、电脑、电子阅读器、智能手表等任意适用的装置。所述电路板1容置于该电子装置的壳体（图示未示出）内。在一实施例中，所述电子装置可以是用于遥控无人飞行器（图示未示出）的遥控装置（图示未示出）。应当理解的是，所述电子装置还可以为可移动设备，例如，汽车、轮船、无人飞行器等。

请参阅图4，是所述天线2的辐射效率对比示意图。图4中显示了设计频率在2.4GHz到2.5GHz范围内的单极子天线的效率。所述单极子天线由共面波导馈电结构馈电，在单独存在的情况下，辐射效率较高并且在H面（通过天线最大辐射方向并平行于磁场矢量的平面）方向有很好的全向性。但是由于有其他电子组件以及导线处于该天线非常小的范围内，因此所述单极子天线的效率以及方向图都会受到影响。

其中，曲线A表示所述单极子天线附近没有退耦谐振单元时的辐射效率，曲线B表示所述单极子天线附近增加了退耦谐振单元时的辐射效率。从图4中的两个曲线可以看出，在单极子天线附近没有添加退耦谐振单元4时，由于附近金属导线的影响，所述单极子天线的辐射效率约为60%-70%，此外，由于过线的问题，所述单极子天线的最大增益仅为1.3dBi，不圆度为约3dB。相比较，通过在连接导线7的上层（也处于所述天线2的下方、所述电子组件5的旁边）添加了所述退耦谐振单元4之后，所述单极子天线的辐射效率在相同的频段达到了约90%，与此同时所述单极子天线的最大增益也达到了2.7dBi，不圆度小于1.7dB。

请参阅图5和图6，图5示意了所述单极子天线的E面（通过天线最大辐射方向并平行于电场矢量的平面）方向示意图，以及图6示意了所述单极子天线的H面方向示意图。从图5和图6可以看出，通过添加了退耦谐振单元4，能够获得较为对称的全向辐射方向图，使得所述天线2能够保持原有的辐射方向图。

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效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (14)

1.一种电路板，其特征在于，包括：基板；布置于该基板上的天线、集成在该天线周围的导电线路、及退耦谐振单元，其中，所述退耦谐振单元布置于所述天线与所述导电线路之间，以将所述天线与所述导电线路电磁场隔离。

2.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，所述退耦谐振单元包括一个或多个谐振器，该一个或多个谐振器产生特定的谐振频率。

3.根据权利要求2所述的电路板，其特征在于，所述多个谐振器的形状相同，且各谐振器所产生的频率等于所述天线的工作频率，及/或各谐振器的物理长度为所述天线工作频率的四分之一波长、二分之一波长或其整数倍。

4.根据权利要求3所述的电路板，其特征在于，所述多个谐振器并行排列。

5.根据权利要求2所述的电路板，其特征在于，所述多个谐振器的形状完全不同或部分不同，且各谐振器所产生的频率等于所述天线的工作频率，及/或各谐振器的物理长度为所述天线工作频率的四分之一波长、二分之一波长或其整数倍。

6.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，所述导电线路为对天线造成的干扰的电子组件，所述电子组件与所述天线位于所述基板的相同侧面上。

7.根据权利要求6所述的电路板，其特征在于，所述电路板还包括连接导线，所述连接导线与所述天线位于所述基板的不同侧面上，以及所述退耦谐振单元与所述导线分别布置于所述基板的两个相对的侧表面上。

8.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，所述基板为多层结构，所述导电线路包括对天线造成的干扰的电子组件，以及当所述电子组件与所述天线位于所述基板的不同的层时，所述退耦谐振单元所在层位于所述天线所在层与所述电子组件所在层之间。

9.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，所述天线为单极子天线。

10.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，所述电路板还包括与所述天线电性连接的馈电结构，所述馈电结构为共面波导馈电结构。

11.一种电子装置，其特征在于，该电子装置至少包括如权利要求1-10中任一权利要求所述的电路板。

12.如权利要求11所述的电子装置，其特征在于，所述电子装置为遥控装置、手机、电脑、电子阅读器或智能手表。

13.如权利要求11所述的电子装置，其特征在于，所述电子装置为用于遥控无人飞行器的遥控装置。

14.如权利要求11所述的电子装置，其特征在于，所述电子装置为无人飞行器。