CN212751125U - 一种天线和电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及通信技术领域，公开了一种天线和电子设备，其中，天线包括基板，基板的第一面设有第一辐射单元、第二辐射单元、第一微带线和第二微带线；基板的第二面设有地板，地板上开设有耦合缝隙；第二微带线的第一端与第一辐射单元连接，第二微带线的第二端与第二辐射单元连接；地板上开设的耦合缝隙在基板上的正投影与第二微带线在基板上的正投影部分重叠，且耦合缝隙在基板上的正投影与第一辐射单元和第二辐射单元在基板上的正投影不重叠，第一微带线和地板用于接入馈电信号，能量从第一微带线馈入，经耦合缝隙耦合至第二微带线，然后从第二微带线的两端输出，从而对第一辐射单元、第二辐射单元进行激励，进而实现全向辐射特性。

Description

一种天线和电子设备

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，特别是涉及一种天线和电子设备。

背景技术

天线是无线电设备中的关键部件，它承担着能量转换功能和定向辐射(或接收)的功能，直接决定电磁能量在空间传输的效率，影响整个无线通信系统工作效果。传统的贴片天线的馈电网络相对来说比较复杂，不易实现全向辐射，很难满足现在无线通信的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种天线和电子设备，其能够实现天线全向辐射。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种天线，包括基板，所述基板的第一面设有第一辐射单元、第二辐射单元、第一微带线和第二微带线；所述基板的第二面设有地板，所述地板上开设有耦合缝隙；所述基板的第一面与所述基板的第二面相对；

所述第一微带线和所述地板用于接入馈电信号，所述第二微带线的第一端与所述第一辐射单元连接，所述第二微带线的第二端与所述第二辐射单元连接；所述耦合缝隙在所述基板上的正投影与所述第二微带线在所述基板上的正投影部分重叠，且所述耦合缝隙在所述基板上的正投影与所述第一辐射单元和所述第二辐射单元在所述基板上的正投影不重叠。

作为优选方案，所述第一辐射单元上开设有第一缝隙，所述第二辐射单元上开设有第二缝隙。

作为优选方案，所述第一辐射单元与所述第二辐射单元对称设置。

作为优选方案，所述耦合缝隙包括第一段、第二段和第三段，所述第一段的第一端与所述第二段的第一端连接，所述第二段的第二端与所述第三段的第一端连接，所述第一段的第二端朝远离所述第二段的方向延伸，所述第三段的第二端朝远离所述第二段的方向延伸；

所述第二段在所述基板上的正投影与所述第二微带线在所述基板上的正投影垂直，且所述第二段与所述第一辐射单元之间的距离等于所述第二段与所述第二辐射单元之间的距离。

作为优选方案，所述耦合缝隙还包括第一圆形结构和第二圆形结构，所述第一圆形结构与所述第一段的第一端连接，所述第二圆形结构与所述第三段的第二端连接。

作为优选方案，所述第一微带线包括微带线本体和第三圆形结构，所述第三圆形结构连接在所述微带线本体的一端上，所述微带线本体与所述第二微带线平行设置。

作为优选方案，所述基板的第一面还设有两条开路线，两条所述开路线均连接在所述第二微带线的同一侧上，且两条所述开路线对称设置。

作为优选方案，所述开路线包括连接部和弯折部，所述连接部与所述第二微带线垂直设置，所述连接部的一端连接在所述第二微带线上，所述连接部的另一端连接在所述弯折部上。

作为优选方案，所述第一微带线用于与同轴线的内导体连接，所述地板用于与同轴线的外导体连接。

为了解决相同的技术问题，本实用新型还提供一种电子设备，包括所述的天线。

本实用新型提供一种天线和电子设备，其中，天线包括基板，基板的第一面设有第一辐射单元、第二辐射单元、第一微带线和第二微带线；基板的第二面设有地板，地板上开设有耦合缝隙；第二微带线的第一端与第一辐射单元连接，第二微带线的第二端与第二辐射单元连接；地板上开设的耦合缝隙在基板上的正投影与第二微带线在基板上的正投影部分重叠，且耦合缝隙在基板上的正投影与第一辐射单元和第二辐射单元在基板上的正投影不重叠，第一微带线和地板用于接入馈电信号，能量从第一微带线馈入，经耦合缝隙耦合至第二微带线，然后从第二微带线的两端输出，从而对第一辐射单元、第二辐射单元进行激励，进而实现全向辐射特性。

附图说明

图1是本实用新型实施例中的天线的第一面的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中的天线的第二面的结构示意图；

图3是本实用新型实施例中的天线的驻波性能图；

图4是本实用新型实施例中的天线在2.45GHz频段的天线辐射方向图；

图5是本实用新型实施例中的天线在5.8GHz频段的天线辐射方向图；

图6是本实用新型实施例中的天线增益随频率变化的效果图；

图7是本实用新型实施例中的天线在不同频点的水平面方向图；

其中，10、基板；1、第一辐射单元；11、第一缝隙；2、第二辐射单元；21、第二缝隙；3、第一微带线；31、微带线本体；32、第三圆形结构；4、第二微带线；5、开路线；51、连接部；52、弯折部；6、地板；7、耦合缝隙；71、第一段；72、第二段；73、第三段；74、第一圆形结构；75、第二圆形结构；8、焊盘。

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作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。

结合图1和图2所示，本实用新型实施例的一种天线，包括基板10，所述基板10的第一面设有第一辐射单元1、第二辐射单元2、第一微带线3和第二微带线4；所述基板10的第二面设有地板6，所述地板6上开设有耦合缝隙7；所述基板10的第一面与所述基板10的第二面相对；

所述第一微带线3和所述地板6用于接入馈电信号，所述第二微带线4的第一端与所述第一辐射单元1连接，所述第二微带线4的第二端与所述第二辐射单元2连接；所述耦合缝隙7在所述基板10上的正投影与所述第二微带线4在所述基板10上的正投影部分重叠，且所述耦合缝隙7在所述基板10上的正投影与所述第一辐射单元1和所述第二辐射单元2在所述基板10上的正投影不重叠。

本实施例中的天线基于双面板PCB，所述基板10的第一面即PCB正面，所述基板10的第二面即PCB背面，所述基板10为FR-4或其他常见板材。

在本实用新型实施例中，基板10的第一面设有第一辐射单元1、第二辐射单元2、第一微带线3和第二微带线4；基板10的第二面设有地板6，地板6上开设有耦合缝隙7；第二微带线4的第一端与第一辐射单元1连接，第二微带线4的第二端与第二辐射单元2连接；地板6上开设的耦合缝隙7在基板10上的正投影与第二微带线4在基板10上的正投影部分重叠，且耦合缝隙7在基板10上的正投影与第一辐射单元1和第二辐射单元2在基板10上的正投影不重叠，第一微带线3和地板6用于接入馈电信号，能量从第一微带线3馈入，经耦合缝隙7耦合至第二微带线4，然后从第二微带线4的两端输出，从而对第一辐射单元1、第二辐射单元2进行激励，进而实现全向辐射特性。

请参阅图1所示，所述第一辐射单元1上开设有第一缝隙11，所述第二辐射单元2上开设有第二缝隙21。具体地，所述第一辐射单元1和所述第二辐射单元2均为带有缝隙的金属贴片，所述第一缝隙11和所述第二缝隙21为C形缝隙。在本实施例中，金属贴片的长度对应5G工作频点的1/4波长，缝隙的长度为2.4G频段的1/4波长，其作用是利用缝隙实现2.4G频段的辐射，利用金属贴片实现5G频段的辐射。

请参阅图1所示，所述第一辐射单元1与所述第二辐射单元2对称设置。本实施例中的所述第一辐射单元1与所述第二辐射单元2上下对称，有利于实现水平全向辐射。

请参阅图2所示，所述耦合缝隙7包括第一段11、第二段21和第三段73，所述第一段11的第一端与所述第二段21的第一端连接，所述第二段21的第二端与所述第三段73的第一端连接，所述第一段11的第二端朝远离所述第二段21的方向延伸，所述第三段73的第二端朝远离所述第二段21的方向延伸；所述第二段21在所述基板10上的正投影与所述第二微带线4在所述基板10上的正投影垂直，且所述第二段21与所述第一辐射单元1之间的距离等于所述第二段21与所述第二辐射单元2之间的距离，即所述第二段21的位置对应于所述第二微带线4的中心，保证了两路耦合能量相同。在具体实施当中，所述耦合缝隙7的长度设置为对应的工作频段1/4工作波长。在本实施例中，能量从第一微带线3馈入，经耦合缝隙7耦合至第二微带线4，然后从第二微带线4的两端输出，即将信号转化为两处等幅反相(相位差180°)的输出，从而对第一辐射单元1、第二辐射单元2进行激励，进而实现全向辐射特性。

请参阅图2所示，所述耦合缝隙7还包括第一圆形结构74和第二圆形结构75，所述第一圆形结构74与所述第一段11的第一端连接，所述第二圆形结构75与所述第三段73的第二端连接。所述第一圆形结构74和所述第二圆形结构75用于调节阻抗匹配。

请参阅图1所示，所述第一微带线3包括微带线本体31和第三圆形结构32，所述第三圆形结构32连接在所述微带线本体31的一端上，所述微带线本体31与所述第二微带线4平行设置。所述第一微带线3的长度及所述第三圆形结构32用于调节阻抗匹配。

在本实用新型实施例中，所述第一微带线3和所述第二微带线4的宽度可根据所述基板10的厚度调节，使所述第一微带线3和所述第二微带线4的特性阻抗为50欧姆，以获得较好的阻抗匹配。

请参阅图1所示，所述基板10的第一面还设有两条开路线5，两条所述开路线5均连接在所述第二微带线4的同一侧上，且两条所述开路线5对称设置。在具体实施当中，所述开路线5设于第二微带线4上的位置可以根据阻抗匹配进行最优设置。所述开路线5的长度设置为所需抑制频点(5G band1)的1/4工作波长，所述开路线5是实现带外抑制的关键结构，其对5G band1的传输信号进行抑制，产生传输零点。

请参阅图1所示，所述开路线5包括连接部51和弯折部52，所述连接部51与所述第二微带线4垂直设置，所述连接部51的一端连接在所述第二微带线4上，所述连接部51的另一端连接在所述弯折部52上。所述开路线5具有弯折部分，从而节省空间，当然，所述开路线5也可以是直的。

在本实用新型实施例中，所述第一微带线3和所述地板6为了接入馈电信号，可以通过所述第一微带线3与同轴线的内导体连接，所述地板6与同轴线的外导体连接。

在一种可选的实施方式中，为了便于接入馈电信号，所述基板10的第一面设有焊盘8，所述焊盘8用于与所述同轴线的外导体连接，所述基板10上设有金属过孔，所述焊盘8通过所述金属过孔与所述地板6连接。这样，同轴线从所述基板10的第一面接入，同轴线的内导体直接与所述第一微带线3相连，所述同轴线的外导体通过与焊盘8连接，从而接通所述地板6，该馈电方式简单且易实现。当然，也可以采用其他方式进行天线馈电，在此不做更多的赘述。

在另一种可选的实施方式中，为了便于接入馈电信号，所述基板10上设有过孔，所述同轴线的内导体穿过所述过孔与所述第一微带线3连接。这样，同轴线从所述基板10的第二面接入，同轴线的内导体穿过所述过孔与所述第一微带线3连接，所述同轴线的外导体则直接与所述地板6相连，该馈电方式简单且易实现。

目前，基于IEEE802.11AX协议，三频WiFi产品逐渐兴起。三频WiFi对5G频段band1和band4射频链路的带间隔离度要求较高，可达70dB。在尺寸有限的空间布局里，除了天线自身的隔离度外，往往还需要高性能的窄带滤波器，如介质滤波器(目前常用的)，来实现较高的带外抑制。但介质滤波器除了成本高之外，一般还具有2-3dB的带内插损，这对接收链路的信号来说是极其不利的。为解决这个问题，一种方法是自行设计低插损的窄带滤波器，从滤波器角度看，带宽越窄，插损越大，另外低插损要求PCB板材的介质损耗也小，总体实现难度高。

而本实用新型实施例的天线为全向辐射的双频滤波天线，通过设计窄带滤波天线，将滤波器的功能集成在天线上，可大幅提升带间隔离度，同时又可避免由滤波器引入的插损。该天线可同时工作在WiFi的2.4G频段和5G band4频段，同时在5G band1频段具有良好的带外增益抑制效果，如图6所示。天线各个部分的尺寸可根据使用频段对应的波长进行灵活调整。另外，天线集成程度高，应用在2.4G和5G WIFI频段时，长度不超过40mm、宽度不超过20mm，实现了小型化。此外，请参阅图3所示，天线驻波性能优良，在2.4G频段和5Gband4频段S11小于-10dB，在5G band1频段S11仅为-2dB。而天线在2.4G频段和5G band4频段全向辐射，如图4、图5和图7所示。

为了解决相同的技术问题，本实用新型还提供一种电子设备，包括所述的天线。

综上，本实用新型实施例提供一种天线和电子设备，其中，天线包括基板10，基板10的第一面设有第一辐射单元1、第二辐射单元2、第一微带线3和第二微带线4；基板10的第二面设有地板6，地板6上开设有耦合缝隙7；第二微带线4的第一端与第一辐射单元1连接，第二微带线4的第二端与第二辐射单元2连接；地板6上开设的耦合缝隙7在基板10上的正投影与第二微带线4在基板10上的正投影部分重叠，且耦合缝隙7在基板10上的正投影与第一辐射单元1和第二辐射单元2在基板10上的正投影不重叠，第一微带线3和地板6用于接入馈电信号，能量从第一微带线3馈入，经耦合缝隙7耦合至第二微带线4，然后从第二微带线4的两端输出，从而对第一辐射单元1、第二辐射单元2进行激励，进而实现全向辐射特性。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种天线，其特征在于，包括基板，所述基板的第一面设有第一辐射单元、第二辐射单元、第一微带线和第二微带线；所述基板的第二面设有地板，所述地板上开设有耦合缝隙；所述基板的第一面与所述基板的第二面相对；

所述第一微带线和所述地板用于接入馈电信号，所述第二微带线的第一端与所述第一辐射单元连接，所述第二微带线的第二端与所述第二辐射单元连接；所述耦合缝隙在所述基板上的正投影与所述第二微带线在所述基板上的正投影部分重叠，且所述耦合缝隙在所述基板上的正投影与所述第一辐射单元和所述第二辐射单元在所述基板上的正投影不重叠。

2.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一辐射单元上开设有第一缝隙，所述第二辐射单元上开设有第二缝隙。

3.如权利要求2所述的天线，其特征在于，所述第一辐射单元与所述第二辐射单元对称设置。

4.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述耦合缝隙包括第一段、第二段和第三段，所述第一段的第一端与所述第二段的第一端连接，所述第二段的第二端与所述第三段的第一端连接，所述第一段的第二端朝远离所述第二段的方向延伸，所述第三段的第二端朝远离所述第二段的方向延伸；

所述第二段在所述基板上的正投影与所述第二微带线在所述基板上的正投影垂直，且所述第二段与所述第一辐射单元之间的距离等于所述第二段与所述第二辐射单元之间的距离。

5.如权利要求4所述的天线，其特征在于，所述耦合缝隙还包括第一圆形结构和第二圆形结构，所述第一圆形结构与所述第一段的第一端连接，所述第二圆形结构与所述第三段的第二端连接。

6.如权利要求1-5任一项所述的天线，其特征在于，所述第一微带线包括微带线本体和第三圆形结构，所述第三圆形结构连接在所述微带线本体的一端上，所述微带线本体与所述第二微带线平行设置。

7.如权利要求1-5任一项所述的天线，其特征在于，所述基板的第一面还设有两条开路线，两条所述开路线均连接在所述第二微带线的同一侧上，且两条所述开路线对称设置。

8.如权利要求7所述的天线，其特征在于，所述开路线包括连接部和弯折部，所述连接部与所述第二微带线垂直设置，所述连接部的一端连接在所述第二微带线上，所述连接部的另一端连接在所述弯折部上。

9.如权利要求1-5任一项所述的天线，其特征在于，所述第一微带线用于与同轴线的内导体连接，所述地板用于与同轴线的外导体连接。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的天线。

Images