CN205723934U - 天线图案、天线、电路板以及相应的照明装置 - Google Patents

Abstract

本公开的各实施例涉及天线图案、天线、电路板以及相应的照明装置。其中所述天线图案附着在电路板上，并且包括不连续的天线单元，所述不连续的天线单元中的至少一部分能够通过附加的电性连接构成待被使用的天线。通过利用本公开的实施例的天线图案可以非常便利地调整天线的导电路径，从而调整天线在金属壳体中的谐振频率。

Description

天线图案、天线、电路板以及相应的照明装置

技术领域

本公开的各实施例涉及天线领域，更具体地涉及天线图案、包括该天线图案的天线、以及包括该天线或天线图案的电路板或灯具。

背景技术

随着无线通信技术的发展，越来越多的照明灯具或模块中被植入诸如射频模块的无线通信模块以及相应的天线，从而使得用户能够轻易地遥控这些照明灯具或模块。

现有的许多照明灯具或模块通常具有金属壳体，其在天线被植入其中时常常会严重地衰减天线所发出的无线信号。另外，更为严重地，天线的谐振频率由于金属壳体的影响也可能会相应地发生变化。换言之，天线的性能将受到金属壳体的严重影响。在这种情况下，可能仅仅只有少量的天线信号进出金属壳体，或者进出金属壳体的无线通信信号可能不会处于工作频段，这将导致更短的通信和控制距离，例如可能使得通信距离从100米缩短至仅仅数米；或者可能导致通信和控制无效。

作为示例，图1a和图1b分别示出了现有技术的具有2.44GHz的谐振频率的两种常规天线的布置。图1a示出了现有技术的平面倒F型天线(PIFA)的天线图案。如图1a所示，该PIFA天线10包括蜿蜒的天线图案，其通过介质基片或层附着于电路板15上，其中电路板15可以作为接地板，该天线图案包括馈电点11、和接地点12。图1b示出了现有技术的鞭型天线的天线图案。如图1b所示，该鞭型天线20通过介质基片或层附着于电路板25上，其包括馈电点21。

为了展示金属壳体对于天线的影响，图2a和图2b示出了上述两种常规天线分别布置于金属壳体中的示意图，其中图2a示出了将图 1a所示的PIFA天线布置在40mm×40mm×40mm的测试金属壳体30中，以及图2b示出了将图1b所示的鞭型天线布置在100mm×100mm×40mm的测试金属壳体40中，这两个金属壳体中的仅一个面敞开。

测试实验结果表明，将上述两种常规天线分别布置于如图2a和图2b所示的金属壳体中都将导致天线的固有谐振频率的漂移。上述测试实验结果可以从图3a和图3b中清楚地看出，其中图3a中，天线固有频率从2.44GHz飘移到2.3GHz附近，而图3b中天线固有频率从2.44GHz飘移到2.2GHz附近。

为了应对天线的谐振频率的这种变化，常常需要重新设计灯具特别是金属壳体的结构，以调适天线在金属壳体的谐振频率，这无疑增加了灯具的设计变得复杂，并且增加研发的成本和时间。或者，需要针对不同的灯具壳体来在电路板上印制不同长度的天线，导致额外的制版工作。US9196953B1公开了一种利用可控半导体开关来控制天线长度的技术，其中，存在一段连续的天线导体，利用半导体开关来短路其中的某部分从而调节天线导体的有效长度。

实用新型内容

本公开的目的之一即在于提供一种新型天线图案，从而可以方便、低成本且快速地调整待被使用的天线的导电路径以及谐振频率，而基本上无需重新设计天线所在的金属壳体的结构。由此，本公开的实施例所提供的天线图案降低了天线和/或金属壳体的研发时间和成本。

根据本公开的第一方面，即提供了一种天线图案，其附着在电路板上，所述天线图案包括不连续的天线单元，所述不连续的天线单元中的至少一部分能够通过附加的电性连接构成待被使用的天线。该第一方面的优点在于，使用单个天线制版，实际所需的天线长度由附加的电性连接来进行调整，减少了版图数量。

根据本公开进一步的实施例，所述不连续的天线单元包括定长 部分，所述定长部分连接到天线馈电点；以及至少一个离散部分，与所述定长部分不连续，并且适配成能够通过所述附加的电性连接与所述定长部分连接。该实施例的优点在于，将天线分为主要部分和可调部分，减少了所需的附加电性连接的数量。

根据本公开进一步的实施例，所述至少一个离散部分包括至少两个离散部分。

根据本公开进一步的实施例，所述附加的电性连接为导电焊接。该实施例的优点在于利用了焊接易于实现、成本低廉的特点来实现可调天线。更具体的，导电焊接可以整体地使用焊锡来连接离散部分和连续部分以及连接各个离散部分；或者将贴片型的导体片焊接在各个部分之间以将其连接。

根据本公开进一步的实施例，所述天线图案通过介质基片或层附着到所述电路板上。该实施例提供了本公开在印刷天线中的应用。

根据本公开进一步的实施例，所述天线包括平面倒F型天线或鞭形天线。

根据本公开的第二方面，提供了一种电路板，其包括根据第一方面中任一项所述的天线图案。

根据本公开的第三方面，提供了一种天线，包括根据第一方面中任一项所述的天线图案，以及用于连接至少一部分所述不连续的天线单元的附加的电性连接。

根据本公开的第四方面，提供了一种电路板，包括根据第三方面所述的天线。

根据本公开的第五方面，提供了一种照明装置，包括根据第四方面所述的电路板。

本实用新型的其他优点将在下面的具体实施方式中结合附图进行说明或者由本领域的一般技术人员所理解。

附图说明

在附图中，相似/相同的附图标记通常贯穿不同视图而指代相似/ 相同的部分。附图并不必按比例绘制，而是通常强调对本实用新型的原理的图示。在附图中：

图1a示出了了现有技术的具有2.44GHz的谐振频率的平面倒F型天线(PIFA)的天线图案的示意图；

图1b示出了现有技术的具有2.44GHz的谐振频率的鞭型天线的天线图案的示意图；

图2a示出了将图1a所示的平面倒F型天线布置于测试的金属壳体中的示意图；

图2b示出了将图1b所示的鞭型天线布置于测试的金属壳体中的示意图；

图3a示出了将图1a所示的平面倒F型天线布置于测试的金属壳体中的谐振频率漂移的测试曲线；

图3b示出了将图1b所示的鞭型天线布置于测试的金属壳体中的谐振频率漂移的测试曲线；

图4a示出了根据本公开的一个实施例的具有2.44GHz的平面倒F型天线(PIFA)的可调整天线图案的示意图；

图4b示出了根据本公开的另一个实施例的具有2.44GHz的鞭型天线的可调整天线图案的示意图；

图5a示出了将图4a所示出的平面倒F型天线布置于图2a的测试金属壳体中的谐振频率的测试曲线；以及

图5b示出了将图4b所示出的鞭型天线布置于图2b的测试金属壳体中的谐振频率的测试曲线。

具体实施方式

以下将参考附图对本公开的各个实施例进行详细描述。实施例的一个或多个示例由附图所示出。实施例通过本公开的阐述所提供，并且不旨在作为对本公开的限制。例如，作为一个实施例的一部分所示出或描述的特征可能在另一个实施例中被使用以生成又一进一步的实施例。本公开的实施例旨在包括属于本公开范围和精神的这 些和其他修改和变化。

如背景技术中所讨论的，现有技术的天线图案在应用于诸如照明灯具的金属壳体的情况下可能存在着谐振频率漂移的问题。本公开的目的之一即在于解决上述谐振频率漂移的问题。为此，本公开的构思在于提供一种具有可调整天线导电路径的天线图案。

根据本公开的实施例的具有该可调整天线导电路径的天线图案，可以包括不连续的天线单元，该不连续的天线单元中的至少一部分被适配为能够接受附加的电性连接，从而使得经由该附加的电性连接所连接而成的所述不连续的天线单元构成待被使用的天线。

本领域技术人员将理解，待被使用的天线的谐振频率取决于包括导电路径的多个因素，其中导电路径例如可以受诸如天线的长度或形状等的影响。

因此，本公开的实施例的上述附加的电性连接将被设计成连接两个或更多个彼此不连续的天线单元，从而使得待被使用的天线的长度或形状可根据所应用的附加的电性连接而可调整。

本公开的实施例的天线包括能够附着于诸如电路板的基板上的任何类型的天线，其包括但不限于平面倒F型天线(PIFA)和鞭型天线(whip antenna)。

其中，平面倒F天线(PIFA)是一种具有水平和垂直两种极化特性的天线，具有小型化、结构紧凑、便于内置、加工制作简单、成本低、且后向辐射小、比吸收率(SAR)值低等特点，而鞭型天线同样尺寸小、结构紧凑。这两种天线在当今各类通信设备中被广泛应用。

仅仅作为示例，下面将描述本公开的实施例在平面倒F天线(PIFA)和鞭型天线的这两种类型天线情况下的应用，本领域技术人员容易理解，本公开的实施例绝不仅限于上述的平面倒F天线(PIFA)和鞭型天线这两种天线。

图4a示出了根据本公开的一个实施例的具有2.44GHz的谐振频率的平面倒F型天线(PIFA)的可调整天线图案的示意图，其中仅仅示出了通过附加的电性连接来调整天线的长度，从而调整天线的 导电路径。

本领域技术人员将理解，本公开的实施例并不仅仅限于上述调整天线的长度的方式，诸如调整天线的其他导电路径的方式，比如如调整天线的宽度或者外形的方式均是可能的。

如图4a所示，该可调整的PIFA天线图案10示出为蜿蜒型的平面倒F型天线(PIFA)，并且该平面倒F型天线的图案经由介质基片或层(未示出)附着在电路板15上。该平面倒F型天线的图案的附着方式包括但不限于印刷、贴片等，该介质基片或层起到将天线10和电路板15相隔离的作用。在该实施例中，电路板15可以被设计为接地板，从而上述平面倒F型天线可以通过接地点经由电路板15而接地。此外，电路板15上在远离天线图案的位置还可以布置其他线路图案、或者诸如射频模块的其他电路模块。

该可调整天线图案10包括不连续的天线单元13。在本公开的各实施例中，该不连续的天线单元可以包括两个或更多个彼此不连续的天线单元，该两个或更多个彼此不连续的天线单元可以通过附加的电性连接而使得天线的导电路径的长度得以扩展或延伸。

作为经由附加的电性连接来调整天线的长度的示例，图4a中的不连续的天线单元13可以包括定长部分13b和位于天线末端的至少一个离散部分13a，其中定长部分13b上设置有馈电点11和接地点12。

如图4a所示，该至少一个离散部分13a可以包括三个离散部分。在其他实施例中，该至少一个离散部分13a可以包括一个、两个或者三个以上的离散部分。

上述附加的电性连接可以被实施为导电焊接，但在其他实施例中，其他的电性连接方式也是可能的。

通过以上的描述可知，利用附加的电性连接14使得本公开的不连续的天线单元13构成连续的待被使用的天线的方式，可以实现天线的导电路径的可调整，从而实现天线的谐振频率的可调整。

上述天线的导电路径的可调整方式的有利之处在于可以根据实 际的金属壳体对原有天线的导电路径进行非常快速且便利地调整，从而调整天线在金属壳体中的谐振频率，而无需对金属壳体进行实质地改造，或者重新设计天线制版。例如，当测试得知某个金属壳体会使得天线的固有谐振频率有所偏移时，可以通过在生产过程中施加上述附加的电性连接来使得原有的天线的导电路径发生变化，从而实现所需要的天线的谐振频率。

图4a示出了在图2a的金属壳体情况下，需要通过三个导电焊接14来实现定长部分13b与三个离散部分13a的导电连接，以实现所需要2.44GHz的谐振频率。

测试实验证明，针对图2a所示的金属壳体，经过上述三个导电焊接来对导电路径进行调整后的图4a的天线可以实现所需的2.44GHz谐振频率，如图5a所示。

尽管上面示出了通过三个电线连接来连接定长部分和三个离散部分以调整导电路径，但本领域技术人员将理解，针对其他金属壳体下，可能需要经过其他数量的电性连接来连接定长部分和其他数量的离散部分来调整天线的导电路径，以及由此的天线的谐振频率。

图4b示出了根据本公开的另一个实施例的具有2.44GHz的谐振频率的鞭型天线的可调整天线图案的示意图。其中类似于图4a，也仅仅示出了通过附加的电性连接来调整天线的长度，从而调整天线的导电路径以及谐振频率。

同样地，本领域技术人员将理解，本公开的实施例并不仅限于上述调整天线长度的方式，其他适于调整天线的任何导电路径的方式(譬如调整天线的宽度或者其他形状)均是可能的。

如图4b所示，该可调整的鞭型天线图案20也同样地经由介质基片或层(未示出)附着在电路板25上。该鞭型天线的图案的附着方式同样地包括但不限于印刷、贴片等，该介质基片或层起到将天线20和电路板25相隔离的作用。

该可调整天线图案20也包括不连续的天线单元23。在本公开的各实施例中，该不连续的天线单元可以包括两个或更多个彼此不连 续的天线单元，该两个或更多个彼此不连续的天线单元可以通过附加的电性连接使得鞭型天线的导电路径得以扩展或延伸。

作为经由附加的电性连接来调整天线的长度的示例，图4b中的不连续的天线单元23可以包括定长部分23b和位于天线末端的至少一个离散部分23a，其中定长部分23b上仅设置有馈电点21，但没有接地点。

如图4b所示，该至少一个离散部分23a可以包括四个离散部分。在其他实施例中，该至少一个离散部分23a可以包括两个、三个或者四个以上的离散部分。

通过以上的描述可知，结合本公开的不连续的天线单元23和附加的电性连接24，可以实现天线的导电路径的可调整，从而实现天线的谐振频率的可调整。

上述天线的导电路径的可调整方式的有利之处同样地在于可以根据实际的金属壳体来对天线的导电路径进行非常快速且便利地调整，从而调整天线的谐振频率，而无需对金属壳体进行实质地改造，或者重新设计天线制版。例如，同样地，当测试得知某个金属壳体会使得天线的固有谐振频率有所偏移时，可以通过在生产过程中施加上述附加的电性连接来使得原有的天线的导电路径发生变化，从而实现所需要的天线的谐振频率。

图4b示出了在图2b的金属壳体情况下，需要通过五个导电焊接24来实现定长部分23b与五个离散部分23a的导电连接，以实现所需要2.44GHz谐振频率。

经过实验验证，经过上述五个导电焊接24进行导电路径调整后的图4b的天线可以实现所需的2.44GHz谐振频率，如图5b所示。

通过以上的描述，本领域技术人员将理解，本公开的结合不连续的天线单元和电性连接的方式实现了天线的导电路径的快速且便利的可调整，从而使得经调整的天线可以适用于非常广泛的金属壳体，而无需对金属壳体进行实质的改造，这极大地简化了天线在金属壳体中的设计，以及降低了金属壳体的设计成本和时间。

此外，本领域技术人员还将理解，本公开的上述天线图案适合构成待被使用的天线，并且该天线适合布置于诸如印刷电路板的电路板上。更进一步地，包括该天线图案或天线的电路板适合应用于诸如灯具的照明装置中。

虽然已经在附图和前述描述中详细说明和描述了本实用新型，但这些说明和描述应被认为是说明性的或示例性的而不是限制性的；本实用新型不限于所公开的实施例。本领域技术人员在实践所请求保护的发明中，通过研究附图、公开和所附权利要求可以理解并且实践所公开的实施例的其它变体。

在权利要求中，词语“包括”并不排除其它元件，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个元件或其它单元可以满足在权利要求中阐述的多个项目的功能。仅在互不相同的实施例或从属权利要求中记载某些特征的仅有事实，并不意味着不能有利地使用这些特征的组合。在不脱离本申请的精神和范围的情况下，本申请的保护范围涵盖在各个实施例或从属权利要求中记载的各个特征任何可能组合。

在权利要求中的任何参考标记不应被理解为限制本实用新型的范围。

Claims (10)

1.一种天线图案(10、20)，附着在电路板(15、25)上，其特征在于，

所述天线图案包括不连续的天线单元(13、23)，所述不连续的天线单元(13、23)中的至少一部分能够通过附加的电性连接(14、24)构成待被使用的天线。

2.根据权利要求1所述的天线图案，其特征在于，所述不连续的天线单元(13、23)包括：

定长部分(13b、23b)，所述定长部分连接到天线馈电点(11、21)；以及

至少一个离散部分(13a、23a)，与所述定长部分不连续，并且适配成能够通过所述附加的电性连接(14、24)与所述定长部分连接。

3.根据权利要求2所述的天线图案，其特征在于，所述至少一个离散部分(13a、23a)包括至少两个离散部分。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的天线图案，其特征在于，所述附加的电性连接(14、24)为导电焊接。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的天线图案，其特征在于，所述天线图案(10、20)通过介质基片或层附着到所述电路板(15、25)上。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的天线图案，其特征在于，所述天线包括平面倒F型天线或鞭形天线。

7.一种电路板，其特征在于，包括根据权利要求1-6中任一项所述的天线图案。

8.一种天线，包括根据权利要求1-6中所述的天线图案(10、20)，以及用于连接至少一部分所述不连续的天线单元的附加的电性连接(14、24)。

9.一种电路板，包括根据权利要求8所述的天线。

10.一种照明装置，包括根据权利要求9所述的电路板。