CN210272672U - 天线以及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种天线以及电子设备，其中，天线包括：介质基板，金属接地板和金属辐射贴片，馈电孔，金属耦合贴片和接地孔；馈电孔贯穿金属辐射贴片和介质基板，并与金属接地板隔离；金属耦合贴片设置在与金属辐射贴片同侧的介质基板的表面上；接地孔贯穿金属辐射贴片、介质基板和金属接地板，且馈电孔和接地孔的内侧壁均设置有金属层。本实用新型可使天线激发出至少三个谐振，拓宽了天线辐射范围，提高了天线的通用性，提高了天线射频性能；不需要设置净空区也可以实现天线的正常运行，降低了容置天线的电子设备的外形结构的影响。
Description
技术领域
本实用新型涉及天线领域，特别是涉及一种天线以及电子设备。
背景技术
为方便实现无线通信，天线成为了电子设备不可或缺的元件，其通过将电子设备产生的无线信号辐射至空气中，或将空气中的无线信号接收传送到电子设备中，实现电子设备的无线通信。
传统的天线通常设置有净空区，以尽可能实现天线射频性能如增加谐振数量，而由于净空区的限制以及天线结构对高度的要求，通常需要增加安装面积，从而影响电子设备的外形结构，因此，如何减少天线对电子设备外形结构的影响，同时实现天线射频性能，以尽可能激发更多的谐振成为目前需要解决的技术问题。
实用新型内容
为克服相关技术中存在的问题，本实用新型提供了一种天线以及电子设备。
根据本实用新型实施例的第一方面，提供一种天线，包括：介质基板，金属接地板和金属辐射贴片；所述金属接地板和所述金属辐射贴片分别设置在所述介质基板上相背对的两表面，还包括：
用于使金属辐射贴片水平方向具有第一谐振和垂直方向具有第二谐振的馈电孔，以及用于配合馈电孔使金属辐射贴片的斜对角具有第三谐振的金属耦合贴片和接地孔；
所述馈电孔贯穿金属辐射贴片和介质基板，并与所述金属接地板隔离；所述金属耦合贴片设置在与所述金属辐射贴片同侧的所述介质基板的表面上；所述接地孔贯穿金属辐射贴片、介质基板和金属接地板，且所述馈电孔和接地孔的内侧壁均设置有金属层。
本实用新型通过设置馈电孔、金属耦合贴片和接地孔，可使天线激发出至少三个谐振，拓宽了天线辐射范围，提高了天线的通用性，提高了天线射频性能；同时，由于天线结构具备的金属接地板，隔离了天线辐射，进而不需要设置净空区也可以实现天线的正常运行，降低了容置天线的电子设备的外形结构的影响。
在一个可选的实施例中，面向所述金属辐射贴片时，所述馈电孔的中心与金属辐射贴片的左边框的距离为第一谐振的波长的1/4，所述馈电孔的中心与金属辐射贴片的下边框的距离为第二谐振的波长的1/4，所述馈电孔的中心与金属辐射贴片的左边角的距离为第三谐振的波长的1/8。通过设置馈电孔的具体位置以激发出第一谐振和第二谐振。
在一个可选的实施例中，面向所述金属辐射贴片时，所述接地孔的中心与所述馈电孔的中心的距离为第三谐振的波长的1/8。通过设置接地孔的具体位置，以配合馈电孔和金属耦合激发出第三谐振。
在一个可选的实施例中，所述馈电孔和所述接地孔的直径相同，且均为0.8mm～3mm的区间内。这种大孔径孔的设计，可以引导更大的射频馈入电流以及回地电流，从而使得天线的效率可以达到50％以上。
根据本实用新型实施例的第二方面，提供一种电子设备，包括上述任一所述的天线。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。
附图说明
图1为本实用新型一个示例性实施例示出的天线的结构示意图；
图2为图1所示天线结构的俯视图；
图3为图1所示天线结构的侧视图；
图4为本实用新型一个示例性实施例示出的馈电孔的位置示意图；其中，图4(1)为所述馈电孔的中心与金属辐射贴片的左边框的位置示意图，图4(2)为所述馈电孔的中心与金属辐射贴片的下边框的位置示意图，图4(3)为所述馈电孔的中心与金属辐射贴片左边角的位置示意图；图4(4)为所述馈电孔的中心与所述接地孔的中心的位置示意图；
图5为本实用新型一个示例性实施例示出的天线激发出的三个谐振的反射损耗的示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置的例子。
在本实用新型使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本实用新型可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”/“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
请参阅图1至图3，本实施例的天线包括介质基板101，金属接地板102，金属辐射贴片103，用于使金属辐射贴片103水平方向具有第一谐振和垂直方向具有第二谐振的馈电孔104，以及用于配合馈电孔104使金属辐射贴片103的对角具有第三谐振的金属耦合贴片105和接地孔106。
所述馈电孔104贯穿金属辐射贴片103和介质基板101，并与所述金属接地板102隔离；所述金属耦合贴片105设置在与所述金属辐射贴片103同侧的所述介质基板101的表面上；所述接地孔106贯穿金属辐射贴片103、介质基板101和金属接地板102，且所述馈电孔104和接地孔106的内侧壁均设置有金属层，从而通过具有金属层的接地孔106使金属辐射贴片103和金属接地板102电气连接，实现电感加载；通过具有金属层且端部设置有介质层的馈电孔104可使馈电线外导体与金属接地板102电连接，使馈电线内导体与金属层的馈电孔104电连接，从而实现对天线的馈电。
本实施例中所述金属辐射贴片103水平方向为：面对金属辐射贴片103时，金属辐射贴片103由左至右或者由右至左所在的方向；所述金属辐射贴片103垂直方向为：面对金属辐射贴片103时，金属辐射贴片103由上至下或者由下至上所在的方向。所述金属辐射贴片103对角方向为：面对金属辐射贴片103时，金属辐射贴片103由右上方至左下方、由左下方至右上方、由左上方至右下方或者由右下方至左上方所在的方向。所述第一谐振可在所述金属辐射贴片103产生沿着水平方向分布的电流路，在本实施例中，所述第一谐振为由可在所述金属辐射贴片103产生沿着由右至左的方向分布的电流路；所述第二谐振可在所述金属辐射贴片103产生沿着垂直方向分布的电流路，在本实施例中，所述第二谐振可在所述金属辐射贴片103产生沿着由上至下分布的电流路；所述第三谐振可在所述金属辐射贴片103产生沿着平行于对角且由右上方至左下方分布的电流路。
本实施例采用的馈电方式为同轴线馈电方式；通过电子设备的馈电线连接天线和电子设备的射频电路，其中，所述馈电线通常位于金属接地板102的下方，以远离金属辐射贴片103，避免对天线辐射性能影响；馈电线的内导体与金属层的馈电孔104电连接，馈电线的外导体与金属接地板102电连接，而接地孔106贯穿接地板后可与电子设备的接地电路电连接，从而构成天线的馈电电路，以金属辐射贴片103、金属耦合贴片105和金属接地板共同构成辐射结构，通过馈电孔104和接地孔106，天线可将电子设备的射频信号发射出去，同时将接收到的射频信号通过馈电线传输到电子设备的射频电路内。其中，馈电线的结构、射频电路的结构和接地电路的结构以及他们之间的具体连接关系为本领域技术人员常用的结构和连接手段，这里不加以赘述。
所述介质基板101可以采用FR4(玻璃纤维环氧树脂)、F4B(聚四氟乙烯玻璃布)或陶瓷等材料制作而成。所述介质基板101的厚度也可以根据需要调整，本实用新型对介质基板101的材料及厚度不做限定。
所述金属接地板102上与所述馈电孔104相对的位置设有大于所述馈电孔104直径的开口1021，并在朝向开口1021的所述馈电孔104的端部设置有介质层1022，以使馈电孔104与金属接地板102隔离。所述介质层1022可以采用FR4(玻璃纤维环氧树脂)、F4B(聚四氟乙烯玻璃布)或陶瓷等材料制作而成。所述介质层1022的厚度也可以根据需要调整，本实施例对介质层的材料及厚度不做限定。
所述金属辐射贴片103可以采用光刻腐蚀等方法制造出预设形状的导体贴片，另外，所述金属辐射贴片103也可以通过沉积或者贴附的方式置于介质基板101上。本实用新型对制造金属辐射贴片103的方式、金属辐射贴片103置于介质基板101上的方式、以及金属辐射贴片103的形状不做限定。
请参阅图2，为方便加工设计谐振，本实施例中，所述金属辐射贴片103为矩形贴片。进一步地，面向所述金属辐射贴片103时，所述金属辐射贴片103的水平长度L为第一谐振的波长的1/2；所述金属辐射贴片103的垂直长度W为第二谐振的波长的1/2；所述金属辐射贴片103的对角长度X为第三谐振的波长的1/4；其中，在计算水平长度L、垂直长度W和对角长度X的实际长度时，还需要考虑与介质基板的介电常数的关系，具体实际长度的计算公式为
C为光速，f为谐振的频率，b为长度与波长的比例关系，εr为介质基板的介电常数，在本实施例中，介质基板采用FR4材质，则εr约为4.4，那么根据上述公式并对长度进行适应性的调整，以在谐振下获得较好的辐射效果，在所述第一谐振的频率、第二谐振的频率、第三谐振的频率分别对应为5.1GHz，5.85GHz，以及2.45GHz时，所述金属辐射贴片103的实际的水平长度L、垂直长度W和对角长度X分别为12.5mm，11mm以及16.6mm。在另一个实施例中，为充分激发出三个谐振，降低损耗，所述金属辐射贴片103为由一矩形贴片和一L型贴片一体组成的不规则贴片；其中，面对所述金属辐射贴片103时，所述L型贴片紧贴所述矩形贴片并位于所述矩形贴片的右上角。
请参阅图4，在本实施例中，面向所述金属辐射贴片103时，所述馈电孔104的中心与金属辐射贴片103的左边框的距离S1为第一谐振的波长的1/4，所述馈电孔104的中心与金属辐射贴片103的下边框的距离S2为第二谐振的波长的1/4，所述馈电孔104的中心与金属辐射贴片103的左边角的距离S3为第三谐振的波长的1/8。
在本实施例中，面向所述金属辐射贴片103时，所述接地孔106位于所述馈电孔104的左上方。所述馈电孔104的中心与所述接地孔106的中心的距离S4为第三谐振的波长的1/8。
所述金属耦合贴片105可以采用光刻腐蚀等方法制造出预设形状的导体贴片，另外，所述金属耦合贴片105也可以通过沉积或者贴附的方式置于介质基板101上。本实用新型对制造金属耦合贴片105的方式、金属耦合贴片105置于介质基板101上的方式以及金属耦合贴片105的形状不做限定。
在本实施例中，所述金属耦合贴片105与所述金属辐射贴片103之间具有缝隙1051，其中，缝隙1051的宽度为1mm-3mm，通过调整缝隙1051的宽度可调整金属耦合贴片105和金属辐射贴片103之间的耦合情况，从而对第三谐振的反射系数进行优化。所述金属耦合贴片105位于所述金属辐射贴片103的右上方。在一个实施例中，所述金属耦合贴片105为由相互垂直的第一贴片和第二贴片形成的L型结构。金属辐射贴片103与金属耦合贴片105邻近放置，两者通过缝隙1051进行耦合，进一步地，可通过设置金属耦合贴片103的位置和大小以及接地孔106的相对位置可以对第三谐振频率进行调谐。
在一个可选的实施例中，所述馈电孔104和所述接地孔106的直径相同，且均在0.8mm～3mm区间内，这种大孔径孔的设计，可以引导更大的射频馈入电流以及回地电流，从而使得天线的效率可以达到50％以上，实现辐射效率的最大化。
请参阅图5，本实施例以激发出第一谐振的频率、第二谐振的频率、第三谐振的频率分别对应为5.1GHz，5.85GHz，以及2.45GHz为例，说明本申请的射频性能。由图5可知，通过本实用新型设计的天线激发出的各谐振的反射损耗小，具有较好的天线射频性能。
本实用新型通过设置馈电孔、金属耦合贴片和接地孔，可使天线激发出至少三个谐振，拓宽了天线辐射范围，提高了天线的通用性，提高了天线射频性能；同时，由于天线结构具备的金属接地板，隔离了天线辐射，进而不需要设置净空区也可以实现天线的正常运行，降低了容置天线的电子设备的外形结构的影响。进一步地，通过本实用新型设计的天线的厚度只需2mm，可放置于电子设备金属外壳的任何位置，从而降低对电子设备外形结构的影响，使得电子设备的外形结构得到美化以及降低成本，并且可有效隔绝整机内部的干扰优化TIS。
本实用新型还提供一种电子设备，包括上述任意所述的天线。其中，所述电子设备可为进行无线通信的设备，包括计算机、手机、平板电脑、交互式智能平板等。所述电子设备内还可设置有馈电线、射频电路和接地电路(图中未示)；通过电子设备的馈电线连接天线和电子设备的射频电路，其中，所述馈电线通常位于金属接地板的下方，以远离金属辐射贴片，避免对天线辐射性能影响；馈电线的内导体与金属层的馈电孔电连接，馈电线的外导体与金属接地板电连接，而接地孔贯穿接地板后可与电子设备的接地电路电连接，从而构成天线的馈电电路，以金属辐射贴片、金属耦合贴片和金属接地板共同构成辐射结构，通过馈电孔和接地孔，天线可将电子设备的射频信号发射出去，同时将接收到的射频信号通过馈电线传输到电子设备的射频电路内。其中，馈电线的结构、射频电路的结构和接地电路的结构以及他们之间的具体连接关系为本领域技术人员常用的结构和连接手段，这里不加以赘述。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本实用新型旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种天线，包括：介质基板，金属接地板和金属辐射贴片；所述金属接地板和所述金属辐射贴片分别设置在所述介质基板背对的两表面，其特征在于，还包括：
用于使金属辐射贴片水平方向具有第一谐振和垂直方向具有第二谐振的馈电孔，以及用于配合馈电孔使金属辐射贴片的斜对角具有第三谐振的金属耦合贴片和接地孔；
所述馈电孔贯穿金属辐射贴片和介质基板，并与所述金属接地板隔离；所述金属耦合贴片设置在与所述金属辐射贴片同侧的所述介质基板的表面上；所述接地孔贯穿金属辐射贴片、介质基板和金属接地板，且所述馈电孔和接地孔的内侧壁均设置有金属层。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，面向所述金属辐射贴片时，所述馈电孔的中心与金属辐射贴片的左边框的距离为第一谐振的波长的1/4，所述馈电孔的中心与金属辐射贴片的下边框的距离为第二谐振的波长的1/4，所述馈电孔的中心与金属辐射贴片的左边角的距离为第三谐振的波长的1/8。
3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，面向所述金属辐射贴片时，所述接地孔的中心与所述馈电孔的中心的距离为第三谐振的波长的1/8。
4.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，所述金属辐射贴片的水平长度为第一谐振的波长的1/2；所述金属辐射贴片的垂直长度为第二谐振的波长的1/2，所述金属辐射贴片的对角长度为第三谐振的波长的1/4。
5.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，面向所述金属辐射贴片时，所述接地孔位于所述馈电孔的左上方。
6.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述金属耦合贴片与所述金属辐射贴片之间具有缝隙。
7.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述馈电孔和所述接地孔的直径相同，且均在0.8mm～3mm的区间内。
8.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述金属耦合贴片为由相互垂直的第一贴片和第二贴片形成的L型结构。
9.根据权利要求1-8中任一权利要求所述的天线，其特征在于，所述金属辐射贴片为矩形贴片。
10.一种电子设备，其特征在于，包括上述权利要求1-9中任一权利要求所述的天线。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |