CN211655061U - 天线、天线组件及无线通信设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种天线、天线组件及无线通信设备。天线包括天线基板和设于天线基板表面的辐射单元。天线基板为印制电路板。辐射单元包括第一辐射枝节和第二辐射枝节。第一辐射枝节和第二辐射枝节中的一个与馈电点连接,第一辐射枝节和第二辐射枝节中的另一个与接地点连接。第一辐射枝节的末端部分向第二辐射枝节的方向弯折,第二辐射枝节的末端部分向远离第一辐射枝节的方向延伸。本实用新型实施方式的天线,第一辐射枝节和第二辐射枝节为非对称设置,从而可以调节天线的电流路径分布和等效相位中心,使得天线的波束方向向第二辐射枝节所在的方向偏移,进而可以将天线的波束方向调整到期望的方向上。
Description
技术领域
本实用新型涉及无线通信技术领域,特别涉及一种天线、天线组件及无线通信设备。
背景技术
遥控器等无线通信设备通常采用天线来发射和接收电磁波信号。在相关技术中,天线通常包括一组或多组对称设置的辐射枝节。然而,对称设置的辐射枝节结构,无法将天线的波束方向调整到期望的方向上,天线的辐射性能受限。
实用新型内容
本实用新型实施方式提供一种天线、天线组件及无线通信设备。
本实用新型实施方式的天线,包括:
天线基板,所述天线基板为印制电路板;
设于所述天线基板表面的辐射单元,所述辐射单元包括第一辐射枝节和第二辐射枝节,所述第一辐射枝节和所述第二辐射枝节中的一个与馈电点连接,所述第一辐射枝节和所述第二辐射枝节中的另一个与接地点连接,所述第一辐射枝节的末端部分向所述第二辐射枝节的方向弯折,所述第二辐射枝节的末端部分向远离所述第一辐射枝节的方向延伸。
本实用新型实施方式的天线,第一辐射枝节的末端部分向第二辐射枝节的方向弯折,第二辐射枝节的末端部分向远离第一辐射枝节的方向延伸,即第一辐射枝节和第二辐射枝节为非对称设置,从而可以调节天线的电流路径分布和等效相位中心,使得天线的波束方向向第二辐射枝节所在的方向偏移,进而可以将天线的波束方向调整到期望的方向上。
在某些实施方式中,所述天线基板包括相背的第一表面和第二表面,所述辐射单元设于所述第一表面,所述第二表面设有馈电连接部,所述馈电连接部包括馈电枝节和接地枝节,所述馈电枝节与所述馈电点电连接,所述接地枝节与所述接地点电连接。
在某些实施方式中,所述馈电连接部还包括与所述馈电枝节连接的第一连接枝节以及与所述接地枝节连接的第二连接枝节,所述第一连接枝节和所述馈电枝节通过第一横向连接部连接,所述第一连接枝节的延伸方向和所述馈电枝节的延伸方向相互垂直,所述第二连接枝节和所述接地枝节通过第二横向连接部连接,所述第二连接枝节的延伸方向和所述接地枝节的延伸方向相互垂直。
在某些实施方式中,所述馈电枝节与所述接地枝节的连线和所述第一连接枝节与所述第二连接枝节的连线相互垂直。
在某些实施方式中,所述第一连接枝节和所述第二连接枝节的尺寸不相同。
在某些实施方式中,所述天线包括同轴馈线,所述同轴馈线的内芯连接所述第一连接枝节,所述同轴馈线的屏蔽层连接所述第二连接枝节,所述同轴馈线垂直于所述天线的极化方向出线。
在某些实施方式中,所述馈电枝节通过形成在所述天线基板的第一金属过孔连接所述馈电点,所述接地枝节通过形成在所述天线基板的第二金属过孔连接所述接地点。
在某些实施方式中,所述第一金属过孔和所述第二金属过孔垂直于所述天线基板。
在某些实施方式中,所述辐射单元为高频辐射单元,所述天线还包括低频辐射单元,所述低频辐射单元包括第三辐射枝节和第四辐射枝节,所述第三辐射枝节和所述第四辐射枝节中的一个与所述馈电点连接,所述第三辐射枝节和所述第四辐射枝节中的另一个与所述接地点连接,所述第三辐射枝节和所述第四辐射枝节对称设置,所述第三辐射枝节包括一个第一竖向枝节和两个第二竖向枝节,所述两个第二竖向枝节通过第一横向枝节分别连接在所述第一竖向枝节一端的相背两侧,所述第一竖向枝节的长度大于所述第二竖向枝节的长度。
在某些实施方式中,所述高频辐射单元的数量是两个,两个所述高频辐射单元相对于所述第一竖向枝节的长度方向对称设置,两个所述高频辐射单元位于所述低频辐射单元的两个末端之间。
本实用新型实施方式的天线组件,包括上述任一实施方式所述的天线,和在所述辐射单元相背的一侧设置的反射器,所述反射器包括反射基板和设于所述反射基板表面的反射枝节,所述反射枝节用于反射所述辐射单元辐射的电磁波。
本实用新型实施方式的天线组件,通过反射器反射天线辐射单元辐射的电磁波实现天线的定向辐射性能,同时也可以减少天线后方金属材质物体对天线性能的反射恶化影响。
在某些实施方式中,所述反射枝节的数量是两个,每个所述反射枝节均呈直线型。
在某些实施方式中,所述反射枝节的几何中心位于所述反射基板的几何中心偏向所述第一辐射枝节所在方向的一侧。
在某些实施方式中,所述辐射单元为高频辐射单元,所述反射枝节为高频反射枝节,所述高频反射枝节用于反射所述高频辐射单元辐射的高频电磁波,所述天线还包括低频辐射单元,所述反射基板还设有低频反射枝节,所述低频反射枝节用于反射所述低频辐射单元辐射的低频电磁波。
在某些实施方式中,所述低频反射枝节包括一个第三竖向枝节和两个第二横向枝节,所述两个第二横向枝节分别连接所述第三竖向枝节的两端,并且均向所述高频反射枝节所在的方向延伸。
在某些实施方式中,所述高频反射枝节位于所述两个第二横向枝节和所述第三竖向枝节所围成的空间内。
在某些实施方式中,所述天线组件的低频波束方向朝所述低频反射枝节的开口方向偏移。
在某些实施方式中,所述天线组件包括两个所述天线和两个所述反射器,一个所述天线与对应的一个所述反射器构成第一天线组,另一个所述天线与对应的另一个所述反射器构成第二天线组,所述第一天线组和所述第二天线组间隔设置,所述第一天线组的所述开口与所述第二天线组的所述开口相向设置。
在某些实施方式中,所述天线和所述反射器的纵向尺寸小于或等于所述低频电磁波波长的四分之一。
在某些实施方式中,所述反射器与所述天线之间的间距小于所述低频电磁波波长的十分之一。
在某些实施方式中,所述天线组件包括两个所述天线和两个所述反射器,一个所述天线与对应的一个所述反射器构成第一天线组,另一个所述天线与对应的另一个所述反射器构成第二天线组,所述第一天线组和所述第二天线组间隔设置。
在某些实施方式中,所述第一天线组和所述第二天线组之间的间距小于所述低频电磁波波长的二分之一。
本实用新型实施方式的无线通信设备,包括机体;
上述任一实施方式所述的天线,所述天线设于所述机体,或
上述任一实施方式所述的天线组件,所述天线组件设于所述机体。
在某些实施方式中,所述无线通信设备包括抽拉结构,所述抽拉结构与所述机体活动连接,所述天线或所述天线组件设于所述抽拉结构;
当所述抽拉结构相对所述机体运动时,所述天线或所述天线组件能够跟随所述抽拉结构靠近或者远离所述机体。
在某些实施方式中,所述抽拉结构具有天线收容腔,所述天线或所述天线组件收容于所述天线收容腔内。
在某些实施方式中,所述抽拉结构与所述机体可滑动连接,以使所述抽拉结构相对所述机体处于便于所述无线通信设备携带的收缩状态或用于固持外部设备的伸出状态。
在某些实施方式中,当所述抽拉结构处于所述收缩状态时,至少部分所述天线或至少部分所述天线组件位于所述机体内;
当所述抽拉结构处于所述伸出状态时,所述天线或所述天线组件位于所述机体的外部。
在某些实施方式中,所述无线通信设备包括用于控制移动平台的遥控器。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是本实用新型实施方式的天线的结构示意图;
图2是本实用新型实施方式的天线的另一结构示意图;
图3是本实用新型实施方式的天线的又一结构示意图;
图4是本实用新型实施方式的天线的分解示意图;
图5是本实用新型实施方式的馈电连接部的结构示意图;
图6是本实用新型实施方式的天线的再一结构示意图;
图7是本实用新型实施方式的天线组件的结构示意图;
图8是本实用新型实施方式的天线组件的另一结构示意图;
图9是本实用新型实施方式的天线组件的又一结构示意图;
图10是本实用新型实施方式的天线组件的水平面方向图;
图11是本实用新型实施方式的天线组件的俯仰面方向图;
图12是本实用新型实施方式的天线组件的反射系数曲线图;
图13是本实用新型实施方式的无线通信设备的结构示意图;
图14是本实用新型实施方式的无线通信设备的另一结构示意图;
图15是本实用新型实施方式的无线通信设备的部分结构示意图;
图16是本实用新型实施方式的无线通信设备的另一部分结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施方式,所述实施方式的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的,仅用于解释本实用新型,而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本实用新型的描述中,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”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接。可以是机械连接,也可以是电连接。可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或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实用新型中的具体含义。
在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开,本文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本实用新型。此外,本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母,这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外,本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
请参阅图1,本实用新型实施方式的天线10包括天线基板12和设于天线基板12表面的辐射单元14。辐射单元14包括第一辐射枝节142和第二辐射枝节144。第一辐射枝节142和第二辐射枝节144中的一个与馈电点102连接,第一辐射枝节142和第二辐射枝节144中的另一个与接地点104连接。第一辐射枝节142的末端1422部分向第二辐射枝节144的方向弯折,第二辐射枝节144的末端1442部分向远离第一辐射枝节142的方向延伸。
本实用新型实施方式的天线10,第一辐射枝节142的末端1422部分向第二辐射枝节144的方向弯折,第二辐射枝节144的末端1442部分向远离第一辐射枝节142的方向延伸,即第一辐射枝节142和第二辐射枝节144为非对称设置,从而可以调节天线10的电流路径分布和等效相位中心,使得天线10的波束方向向第二辐射枝节144所在的方向偏移,进而可以将天线10的波束方向调整到期望的方向上。
可以理解,本实用新型实施方式的天线10可用于无线通信设备,例如,无人机的遥控器。现有技术中,对于无人机的遥控器的天线设计,天线的最大辐射方向会设置在遥控器机体平面所在的方向。但是部分用户握持遥控器时,机体常常会有一定的上倾角度,天线最大辐射方向随之上倾,导致水平方向增益会有一定衰减,遥控器上倾角度越大,水平方向增益衰减越大。
因此,相对于对称设置的第一辐射枝节和第二辐射枝节,本实用新型实施方式的天线10,第一辐射枝节142和第二辐射枝节144非对称设置,第一辐射枝节142的末端1422部分向第二辐射枝节144的方向弯折,使得天线10的电流路径分布的整体高度向第二辐射枝节144所在的方向偏移,从而整个辐射单元14的等效相位中心也向第二辐射枝节144所在的方向偏移。如此,可以将天线10的波束方向调整到期望的方向上,从而使搭载上述天线10的无线通信设备满足期望的方向的信号覆盖。
在图1所示的实施方式中,第一辐射枝节142与第二辐射枝节144分别位于天线基板12的横向对称轴P两侧,第一辐射枝节142位于第二辐射枝节144上方,第一辐射枝节142的末端1422部分向下弯折,第一辐射枝节142整体呈L型弯折。因此,天线10的电流路径分布的整体高度有所下降,整个辐射单元14的等效相位中心产生一定程度下沉。
需要说明的是,第一辐射枝节142和第二辐射枝节144中的一个与馈电点102连接,第一辐射枝节142和第二辐射枝节144中的另一个与接地点104连接,可以是,第一辐射枝节142与馈电点102连接,第二辐射枝节144与接地点104连接;也可以是第一辐射枝节142与接地点104连接,第二辐射枝节144与馈电点102连接,在此不作具体限制。
请参阅图2-图5,在某些实施方式中,天线基板12包括相背的第一表面122和第二表面124。辐射单元14设于第一表面122,第二表面124设有馈电连接部16。馈电连接部16包括馈电枝节162和接地枝节164,馈电枝节162与馈电点102电连接,接地枝节164与接地点104电连接。
具体地,请参阅图4和图5,天线基板12开设有第一金属过孔126和第二金属过孔128。馈电枝节162通过形成在天线基板12的第一金属过孔126连接馈电点102,接地枝节164通过形成在天线基板12的第二金属过孔128连接接地点104。可选的,馈电枝节162连接有第一金属连接柱1622,接地枝节164连接有第二金属连接柱1642。馈电枝节162的第一金属连接柱1622穿过第一金属过孔126与第一辐射枝节142或第二辐射枝节144连接,其连接点形成馈电点102。接地枝节164的第二金属连接柱1642穿过第二金属过孔128与第二辐射枝节144或第一辐射枝节142连接,其连接点形成接地点104。
如此,第一辐射枝节142或第二辐射枝节144通过馈电点102连接馈电枝节162,第二辐射枝节144或第一辐射枝节142通过接地点104连接接地枝节164,进而可通过与馈电连接部16连接的传输线(如同轴馈线18)馈电,实现电导通。
在图示的实施方式中,第一金属过孔126和第二金属过孔128垂直于天线基板12,从而可以将辐射单元14和馈电连接部16设于天线基板12相背的两个表面,而且也节省材料和简化工艺。当然,在其他实施方式中,第一金属过孔126和第二金属过孔128也可以倾斜于天线基板12。
需要说明的是,在图2-图5的示例中,辐射单元14的数量为两个。第一金属过孔126、第二金属过孔128、第一金属连接柱1622、第二金属连接柱1642的数量可与辐射单元14的数量一致,或多于辐射单元14的数量。
请参阅图5,在某些实施方式中,馈电连接部16还包括与馈电枝节162连接的第一连接枝节166以及与接地枝节164连接的第二连接枝节168。第一连接枝节166和馈电枝节162通过第一横向连接部161连接,第一连接枝节166的延伸方向A和馈电枝节162的延伸方向B相互垂直。第二连接枝节168和接地枝节164通过第二横向连接部163连接,第二连接枝节168的延伸方向C和接地枝节164的延伸方向D相互垂直。
具体地,请参阅图3,天线10包括同轴馈线18,同轴馈线18的内芯182连接第一连接枝节166,同轴馈线18的屏蔽层184连接第二连接枝节168,同轴馈线18垂直于天线10的极化方向出线。如此,第一连接枝节166和第二连接枝节168用于连接同轴馈线18以实现电导通。同轴馈线18垂直于天线10的极化方向出线,能够最大程度消除同轴馈线18与辐射单元14之间的互扰,避免影响天线10性能。包含同轴馈线18的天线10的辐射方向图更接近于不含同轴馈线影响的辐射方向图。
可以理解,第一连接枝节166和馈电枝节162通过第一横向连接部161连接,第一连接枝节166的延伸方向A和馈电枝节162的延伸方向B相互垂直,形成Z字型结构(参见图5)。第二连接枝节168和接地枝节164通过第二横向连接部163连接,第二连接枝节168的延伸方向C和接地枝节164的延伸方向D相互垂直,也形成Z字型结构。两个Z字型结构中心旋转对称,使得馈电枝节162与接地枝节164的连线E和第一连接枝节166与第二连接枝节168的连线F相互垂直,从而同轴馈线18能够垂直于天线10的极化方向出线。
进一步地,第一连接枝节166和第二连接枝节168的尺寸不相同,便于连接同轴馈线18时分辨第一连接枝节166和第二连接枝节168。在图示的实施方式中,第一连接枝节166的尺寸小于第二连接枝节168的尺寸,第一连接枝节166和第二连接枝节168的形状均为矩形,连接枝节的尺寸可指矩形的面积。在其他实施方式中,可以是第一连接枝节166的尺寸大于第二连接枝节168的尺寸,第一连接枝节166和第二连接枝节168的形状可以是方形、圆形、椭圆形或其他形状等。
请参阅图6,在某些实施方式中,辐射单元14为高频辐射单元140,天线10还包括低频辐射单元141。低频辐射单元141包括第三辐射枝节143和第四辐射枝节145。第三辐射枝节143和第四辐射枝节145中的一个与馈电点102连接,第三辐射枝节143和第四辐射枝节145中的另一个与接地点104连接。第三辐射枝节143和第四辐射枝节145对称设置。第三辐射枝节143包括一个第一竖向枝节1412和两个第二竖向枝节1414。第四辐射枝节145也包括一个第一竖向枝节1412和两个第二竖向枝节1414。两个第二竖向枝节1414通过第一横向枝节1416分别连接在第一竖向枝节1412一端的相背两侧,第一竖向枝节1412的长度大于第二竖向枝节1414的长度。
可以理解,高频辐射单元140和低频辐射单元141构成双频天线10。对于双频天线10,其尺寸主要由低频辐射单元141的辐射枝节尺寸决定。本实用新型中低频辐射单元141的纵向(即图6中所示的上下方向)尺寸小于或等于低频电磁波波长的四分之一。具体地,两个第二竖向枝节1414位于低频辐射单元141的末端1411,第一竖向枝节1412位于两个第二竖向枝节1414之间,第一竖向枝节1412和两个第二竖向枝节1414形成山字型结构。如此,可以在更小的纵向(竖向)尺寸范围有效地增长电流路径、从而实现低频天线10谐振,同时这种小型化缩减了天线10结构中沿电场方向的电流积分路径长度,也同时拓展了天线10E面波束宽度。
在图示的实施方式中,高频辐射单元140的数量是两个。两个高频辐射单元140相对于第一竖向枝节1412的长度方向对称设置,两个高频辐射单元140位于低频辐射单元141的两个末端1411之间。如此,可以加强天线10的高频辐射和接收性能。在其他实施方式中,高频辐射单元140的数量可以是一个,高频辐射单元140设于第一竖向枝节1412的一端且位于低频辐射单元141的两个末端1411之间。
需要说明的是,第三辐射枝节143和第四辐射枝节145中的一个与馈电点102连接,第三辐射枝节143和第四辐射枝节145中的另一个与接地点104连接,可以是,第三辐射枝节143与馈电点102连接,第四辐射枝节145与接地点104连接;也可以是第三辐射枝节143与接地点104连接,第四辐射枝节145与馈电点102连接,在此不作具体限制。
请参阅图7,本实用新型实施方式的天线组件100包括上述实施方式的天线10和在辐射单元14相背的一侧设置的反射器20。反射器20包括反射基板22和设于反射基板22表面的反射枝节24。反射枝节24用于反射辐射单元14辐射的电磁波。
本实用新型实施方式的天线组件100,通过反射器20反射天线10辐射单元14辐射的电磁波实现天线10的定向辐射性能,同时也可以减少天线10后方金属材质物体对天线10性能的反射恶化影响。
可以理解,反射器20可位于天线10的正后方,通过反射天线10的后向辐射实现天线10的前向定向辐射性能。前向与后向是相对的方向,用于示例说明。在图7的示例中,辐射单元14的数量为两个,反射枝节24的数量也为两个。
需要说明的是,在本实用新型的实施方式中,天线基板12和反射基板22均为印制电路板(PCB板)。
在某些实施方式中,反射枝节24的数量是两个,每个反射枝节24均呈直线型。
可以理解,与单反射枝节24相比,双反射枝节24可以实现更强的定向辐射效果、更高的频段增益。
在某些实施方式中,反射枝节24的几何中心位于反射基板22的几何中心偏向第一辐射枝节142所在方向的一侧。
如此,反射枝节24的等效相位中心偏向第一辐射枝节142所在方向的一侧。在图7所示的实施方式中,第一辐射枝节142与第二辐射枝节144分别位于天线基板12的横向对称轴P两侧,第一辐射枝节142位于第二辐射枝节144上方,辐射单元14的等效相位中心产生一定程度下沉。反射枝节24的几何中心位于反射基板22的几何中心偏向第一辐射枝节142所在方向的一侧,则反射枝节24相较于反射基板22的几何中心整体上移一定距离,使得反射枝节24的等效相位中心一定程度上抬。
可以理解,天线10与反射器20之间相当于构成了一个二元天线阵,反射器20的相位中心指向天线10的相位中心的方向为该二元天线阵的阵轴方向,也决定了天线10的波束指向。辐射单元14的相位中心下沉与反射枝节24的相位中心上抬,使相位中心之间的连线呈现尽可能大的俯角,也相当于使该等效二元天线阵的阵轴方向产生了俯角,从而可以实现波束方向的明显下倾。
请参阅图8,在某些实施方式中,辐射单元14为高频辐射单元140,反射枝节24为高频反射枝节240。高频反射枝节240用于反射高频辐射单元140辐射的高频电磁波。天线10还包括低频辐射单元141,反射基板22还设有低频反射枝节241。低频反射枝节241用于反射低频辐射单元141辐射的低频电磁波。
具体地,低频反射枝节241包括一个第三竖向枝节2412和两个第二横向枝节2414,两个第二横向枝节2414分别连接第三竖向枝节2412的两端,并且均向高频反射枝节240所在的方向延伸。
可以理解,一个第三竖向枝节2412和两个第二横向枝节2414,形成类似C字型的结构。如此,低频反射枝节241可以通过弯折在更小的纵向(竖向)尺寸内获得更长的电流路径,从而能获得足够的长度来实现对于低频电磁波的反射作用。
在一个实施例中,反射器20与天线10之间的间距D1小于低频电磁波波长的十分之一。较佳地,反射器20与天线10之间的间距D1小于低频电磁波波长的十二分之一。本实用新型的天线组件100在反射器20与天线10之间的间距D1小于十分之一低频电磁波波长的情况下仍可以获得定向辐射性能,比起传统反射器与天线之间间距所需的四分之一波长,有了较大程度的缩减,本实用新型实施方式的天线组件100能够实现小型化。在另一个实施例中,天线10和反射器20的纵向尺寸H小于或等于低频电磁波波长的四分之一,使天线组件100进一步小型化。
在某些实施方式中,高频反射枝节240位于两个第二横向枝节2414和第三竖向枝节2412所围成的空间内。
可以理解,低频反射枝节241的设计在反射基板22留下高频反射枝节240的布局空间,可以缩小反射器20的尺寸。高频反射枝节240和低频反射枝节241可以独立工作,互无干扰。
在某些实施方式中,天线组件100的低频波束方向朝低频反射枝节241的开口2416方向偏移。
可以理解,对于天线10而言,低频辐射单元141的第三辐射枝节143和第四辐射枝节145参照天线基板12的几何中心上下对称、并且左右对称,所以其等效相位中心位于天线基板12的几何中心。而反射器20则不同,低频反射枝节241只参照反射基板22中心上下对称、而左右不对称,低频反射枝节241的主要反射作用区域位于第一竖向枝节1412,其等效相位中心也就是位于第一竖向枝节1412的中点。从反射器20的低频反射枝节241到天线10,相位中心连线方向偏向低频反射枝节241的开口2416方向,所以低频波束方向也就偏向低频反射枝节241的开口2416方向。
请参阅图9,在某些实施方式中,天线组件100包括两个天线10和两个反射器20。一个天线10与对应的一个反射器20构成第一天线组110,另一个天线10与对应的另一个反射器20构成第二天线组130。第一天线组110和第二天线组130间隔设置,第一天线组110的开口2416与第二天线组130的开口2416相向设置。
可以理解,遥控器、路由器、对讲机等无线通信设备中,经常会使用两个或多个同极化方式摆放的天线组。在天线组之间的间距足够大时,天线组之间的互耦影响微乎其微。但当天线组之间的间距缩小至略大于低频电磁波的半波长左右时,天线组之间的互耦作用明显变强,天线方向图将开始偏离原有的状态,呈现波束偏移等现象,而且随着间距进一步拉近,影响会进一步增大。
具体地,在近距离放置的双天线组中,如果第一天线组110与第二天线组130之间的间距小于半波长会导致双天线组之间产生较强的互耦效应,导致天线10方向图出现向两个天线组外侧偏移的情况。本实用新型通过设置一对低频反射枝节241的开口2416相向,在双天线组实现定向辐射性能的同时,提供两个天线组内侧斜向反射的作用,可以反向抵消并修正互耦导致的波束偏移,最终呈现波束指向正前方的效果。本实用新型可以在更小的空间内布置双天线组,同时使双天线组达到更为理想的性能。在一个实施例中,第一天线组110和第二天线组130之间的间距D2小于低频电磁波波长的二分之一
以无线通信设备为控制移动平台的遥控器为例。现有技术中,对于无人机的遥控器的天线设计,天线的最大辐射方向会设置在遥控器机体平面所在的方向。但是部分用户握持遥控器时,机体常常会有一定的上倾角度,天线最大辐射方向随之上倾,导致水平方向增益会有一定衰减,遥控器上倾角度越大,水平方向增益衰减越大。
请参阅图10,图10是本实用新型实施方式的天线组件的水平面方向图,其中0°指向正前方。本实用新型通过天线10加反射器20的配合设计实现双频定向辐射,减小天线组件的后向辐射,从而可以减少天线后方金属材质物体对天线性能的反射恶化影响。图11示出了天线组件100俯仰面的双频辐射方向图,其中-90°指向正前方,0°指向正上方,可以看出低频方向图的波束方向(最大辐射方向)指向正前方水平面方向,而高频方向图的波束方向(最大辐射方向)下倾约20~30°。对于双频通信系统而言,该种双频波束方向的区分设计,实现了方向图的互补,也就是等效波束展宽,从而可以在更大的角度范围实现良好的通信性能,拓展了可用通信角度。图12示出了反映天线组件100双频谐振性的反射系数曲线。
在某些实施方式中,天线组件100包括两个天线10和两个反射器20,一个天线10与对应的一个反射器20构成第一天线组110,另一个天线10与对应的另一个反射器20构成第二天线组130,第一天线组110和第二天线组130间隔设置。
可以理解,采用两个间隔设置的天线组,可以增强天线10辐射和接收性能。具体地,第一天线组110和第二天线组130之间的间距小于低频电磁波波长的二分之一。
请参阅图13,本实用新型实施方式的无线通信设备1000包括机体200和上述任一实施方式的天线10,天线10设于机体200,或上述任一实施方式的天线组件100,天线组件100设于机体200。
本实用新型实施方式的无线通信设备1000,可以将天线10的波束方向调整到期望的方向上;或者实现前向定向辐射,减少天线10后方金属材质物体对天线10性能的反射恶化影响。
可以理解,无线通信设备1000可以是遥控器、路由器、对讲机等。下文以遥控器为例对无线通信设备1000进行说明。遥控器可用于控制移动平台。移动平台可以是无人机、无人小车、移动机器人等。
请参阅图13和图14,在某些实施方式中,无线通信设备1000包括抽拉结构300。抽拉结构300与机体200活动连接,天线10或天线组件100设于抽拉结构300。当抽拉结构300相对机体200运动时,天线10或天线组件100能够跟随抽拉结构300靠近或者远离机体200。
具体地,抽拉结构300与机体200可滑动连接,以使抽拉结构300相对机体200处于便于无线通信设备1000携带的收缩状态或用于固持外部设备2000的伸出状态。可选的。当抽拉结构300处于伸出状态时,天线10或天线组件100能够发射或接收信号。
可以理解,请结合图16,当将天线10或天线组件100抽拉远离机体200,处于伸出状态的抽拉结构300可用于固持外部设备2000(如手机、平板电脑等),且天线10或天线组件100可以更好地发射或接收信号。当将天线10或天线组件100收回靠近机体200,抽拉结构300处于收缩状态,无线通信设备1000方便收纳携带。当抽拉结构300处于收缩状态时,至少部分天线10或至少部分天线组件100位于机体200内。当抽拉结构300处于伸出状态时,天线10或天线组件100位于机体200的外部。如此,既可以减少无线通信设备1000的占用空间,又不影响无线通信设备1000的正常工作。
在某些实施方式中,抽拉结构300具有天线收容腔310,天线10或天线组件100收容于天线收容腔310内。如此,天线收容腔310能够给天线10或天线组件100提供保护,从而延长天线10或天线组件100的使用寿命。在图1和图8的示例中,天线基板12开设有定位孔121,定位孔121可与天线收容腔32内的定位柱配合以将天线10固定于天线收容腔32内。定位孔121的数量为两个,对应地,定位柱的数量也为两个。在其他实施方式中,定位孔121与定位柱的数量可为其他数量,例如三个、四个等。
请参阅图15和图16,在一个实施例中,无线通信设备1000为遥控器,遥控器包括设于其机体200的天线组件100。天线组件100包括间隔设置的第一天线组110和第二天线组130。在第一天线组110和第二天线组130中,相较于天线10,反射器20更靠近机体200。机体200上设有操控件,用于输入操控指令。即用户握持遥控器的机体200,通过操作操控件产生操控指令。操控件可包括遥杆、按键、拨动键等。
在图示的实施方式中,抽拉结构300包括与天线收容腔310连接的伸缩杆320,通过伸缩杆320的滑动可使抽拉结构300相对机体200处于便于无线通信设备1000携带的收缩状态或用于固持外部设备2000(手机)的伸出状态。伸缩杆320的数量可为两个,伸缩杆320为金属伸缩杆。天线收容腔310以及伸缩杆320都属于固持外部设备2000的一部分,其中双天线组与伸缩杆320、外部设备2000的相对位置采用了正交式布局设计,即伸缩杆320、外部设备2000平面均正交于天线10极化方向,且近似位于双天线组的结构平分面附近。伸缩杆320与外部设备2000的金属边框都可以感应双天线组的辐射而产生感应电流影响到天线10性能,从而对原本的天线10性能产生恶化影响。在本实用新型中,通过正交式布局设计尽可能规避了伸缩杆320与手机金属边框对天线10性能的影响,具体方式如下。
请参阅图15和图16,双天线组的极化方向平行于天线基板12的长边方向,抽拉结构300的伸缩杆320位于正交于天线10极化方向的双天线组的结构平分面上(也在双天线组后方,平分面如图中方框X)。每个天线10的同轴馈线18从天线基板12中心处的馈电连接部16沿该平分面走线穿过伸缩杆320内部连接至遥控器的机体200内部,也就是说伸缩杆320与同轴馈线18的路径均正交于天线10极化方向。基于高频辐射单元140和低频辐射单元141的辐射特性,正交于极化方向的结构平分面上,几乎不存在平行于该平分面上的电场,也就是基本不存在平行于伸缩杆320、同轴馈线18等的电流路径的电场,从而不会在伸缩杆320、同轴馈线18上感应出额外的电流,所以在该平面上布置伸缩杆320以及馈电走线路径,对天线10性能产生的影响微乎其微。
外部设备2000布置于一对伸缩杆320的正上方,外部设备2000金属边框所构成的电流路径以及机体200内部的PCBA电路板、手机屏幕等包含的平面金属件,同样近似布局在靠近上述平分面的位置上,均正交于天线10的极化方向,由于同样的原因不易对天线10产生明显作用。
需要说明的是,由于天线组件100中,反射器20位于天线10正后方,通过反射天线10的后向辐射实现天线10的前向定向辐射性能,天线组件100本身的性能就不容易受到天线组件100后方结构的影响。
综上,在遥控器整机环境下,甚至增加外部设备2000后,天线组件100的性能相较于整机无外部设备2000的情况都无明显变化,保证了天线的性能。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施方式,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型,本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (28)
1.一种天线,其特征在于,包括:
天线基板,所述天线基板为印制电路板;
设于所述天线基板表面的辐射单元,所述辐射单元包括第一辐射枝节和第二辐射枝节,所述第一辐射枝节和所述第二辐射枝节中的一个与馈电点连接,所述第一辐射枝节和所述第二辐射枝节中的另一个与接地点连接,所述第一辐射枝节的末端部分向所述第二辐射枝节的方向弯折,所述第二辐射枝节的末端部分向远离所述第一辐射枝节的方向延伸。
2.根据权利要求1所述的天线,其特征在于,所述天线基板包括相背的第一表面和第二表面,所述辐射单元设于所述第一表面,所述第二表面设有馈电连接部,所述馈电连接部包括馈电枝节和接地枝节,所述馈电枝节与所述馈电点电连接,所述接地枝节与所述接地点电连接。
3.根据权利要求2所述的天线,其特征在于,所述馈电连接部还包括与所述馈电枝节连接的第一连接枝节以及与所述接地枝节连接的第二连接枝节,所述第一连接枝节和所述馈电枝节通过第一横向连接部连接,所述第一连接枝节的延伸方向和所述馈电枝节的延伸方向相互垂直,所述第二连接枝节和所述接地枝节通过第二横向连接部连接,所述第二连接枝节的延伸方向和所述接地枝节的延伸方向相互垂直。
4.根据权利要求3所述的天线,其特征在于,所述馈电枝节与所述接地枝节的连线和所述第一连接枝节与所述第二连接枝节的连线相互垂直。
5.根据权利要求3所述的天线,其特征在于,所述第一连接枝节和所述第二连接枝节的尺寸不相同。
6.根据权利要求3所述的天线,其特征在于,所述天线包括同轴馈线,所述同轴馈线的内芯连接所述第一连接枝节,所述同轴馈线的屏蔽层连接所述第二连接枝节,所述同轴馈线垂直于所述天线的极化方向出线。
7.根据权利要求2所述的天线,其特征在于,所述馈电枝节通过形成在所述天线基板的第一金属过孔连接所述馈电点,所述接地枝节通过形成在所述天线基板的第二金属过孔连接所述接地点。
8.根据权利要求7所述的天线,其特征在于,所述第一金属过孔和所述第二金属过孔垂直于所述天线基板。
9.根据权利要求1-8任一项所述的天线,其特征在于,所述辐射单元为高频辐射单元,所述天线还包括低频辐射单元,所述低频辐射单元包括第三辐射枝节和第四辐射枝节,所述第三辐射枝节和所述第四辐射枝节中的一个与所述馈电点连接,所述第三辐射枝节和所述第四辐射枝节中的另一个与所述接地点连接,所述第三辐射枝节和所述第四辐射枝节对称设置,所述第三辐射枝节包括一个第一竖向枝节和两个第二竖向枝节,所述两个第二竖向枝节通过第一横向枝节分别连接在所述第一竖向枝节一端的相背两侧,所述第一竖向枝节的长度大于所述第二竖向枝节的长度。
10.根据权利要求9所述的天线,其特征在于,所述高频辐射单元的数量是两个,两个所述高频辐射单元相对于所述第一竖向枝节的长度方向对称设置,两个所述高频辐射单元位于所述低频辐射单元的两个末端之间。
11.一种天线组件,其特征在于,包括权利要求1-10任一项所述的天线,和在所述辐射单元相背的一侧设置的反射器,所述反射器包括反射基板和设于所述反射基板表面的反射枝节,所述反射枝节用于反射所述辐射单元辐射的电磁波。
12.根据权利要求11所述的天线组件,其特征在于,所述反射枝节的数量是两个,每个所述反射枝节均呈直线型。
13.根据权利要求11所述的天线组件,其特征在于,所述反射枝节的几何中心位于所述反射基板的几何中心偏向所述第一辐射枝节所在方向的一侧。
14.根据权利要求11所述的天线组件,其特征在于,所述辐射单元为高频辐射单元,所述反射枝节为高频反射枝节,所述高频反射枝节用于反射所述高频辐射单元辐射的高频电磁波,所述天线还包括低频辐射单元,所述反射基板还设有低频反射枝节,所述低频反射枝节用于反射所述低频辐射单元辐射的低频电磁波。
15.根据权利要求14所述的天线组件,其特征在于,所述低频反射枝节包括一个第三竖向枝节和两个第二横向枝节,所述两个第二横向枝节分别连接所述第三竖向枝节的两端,并且均向所述高频反射枝节所在的方向延伸。
16.根据权利要求15所述的天线组件,其特征在于,所述高频反射枝节位于所述两个第二横向枝节和所述第三竖向枝节所围成的空间内。
17.根据权利要求15所述的天线组件,其特征在于,所述天线组件的低频波束方向朝所述低频反射枝节的开口方向偏移。
18.根据权利要求17所述的天线组件,其特征在于,所述天线组件包括两个所述天线和两个所述反射器,一个所述天线与对应的一个所述反射器构成第一天线组,另一个所述天线与对应的另一个所述反射器构成第二天线组,所述第一天线组和所述第二天线组间隔设置,所述第一天线组的所述开口与所述第二天线组的所述开口相向设置。
19.根据权利要求14所述的天线组件,其特征在于,所述天线和所述反射器的纵向尺寸小于或等于所述低频电磁波波长的四分之一。
20.根据权利要求14所述的天线组件,其特征在于,所述反射器与所述天线之间的间距小于所述低频电磁波波长的十分之一。
21.根据权利要求14所述的天线组件,其特征在于,所述天线组件包括两个所述天线和两个所述反射器,一个所述天线与对应的一个所述反射器构成第一天线组,另一个所述天线与对应的另一个所述反射器构成第二天线组,所述第一天线组和所述第二天线组间隔设置。
22.根据权利要求18或21所述的天线组件,其特征在于,所述第一天线组和所述第二天线组之间的间距小于所述低频电磁波波长的二分之一。
23.一种无线通信设备,其特征在于,包括机体;
权利要求1-10任一项所述的天线,所述天线设于所述机体,或
权利要求11-22任一项所述的天线组件,所述天线组件设于所述机体。
24.根据权利要求23所述的无线通信设备,其特征在于,所述无线通信设备包括抽拉结构,所述抽拉结构与所述机体活动连接,所述天线或所述天线组件设于所述抽拉结构;
当所述抽拉结构相对所述机体运动时,所述天线或所述天线组件能够跟随所述抽拉结构靠近或者远离所述机体。
25.根据权利要求24所述的无线通信设备,其特征在于,所述抽拉结构具有天线收容腔,所述天线或所述天线组件收容于所述天线收容腔内。
26.根据权利要求24所述的无线通信设备,其特征在于,所述抽拉结构与所述机体可滑动连接,以使所述抽拉结构相对所述机体处于便于所述无线通信设备携带的收缩状态或用于固持外部设备的伸出状态。
27.根据权利要求26所述的无线通信设备,其特征在于,当所述抽拉结构处于所述收缩状态时,至少部分所述天线或至少部分所述天线组件位于所述机体内;
当所述抽拉结构处于所述伸出状态时,所述天线或所述天线组件位于所述机体的外部。
28.根据权利要求23所述的无线通信设备,其特征在于,所述无线通信设备包括用于控制移动平台的遥控器。
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