CN216389711U

CN216389711U - 天线结构及电子设备

Info

Publication number: CN216389711U
Application number: CN202122924489.XU
Authority: CN
Inventors: 杨叶红
Original assignee: Shenzhen H&T Intelligent Control Co Ltd
Current assignee: Shenzhen H&T Intelligent Control Co Ltd
Priority date: 2021-11-25
Filing date: 2021-11-25
Publication date: 2022-04-26
Anticipated expiration: 2031-11-25

Abstract

本实用新型实施例公开了一种天线结构及电子设备，该天线结构包括基板、主振子、辅助振子和馈电部，主振子设于基板上，主振子呈椭圆形、多边形、心形或火炬形；辅助振子设于基板上，并与主振子间隔设置，辅助振子包括相对设置的第一振子和第二振子；馈电部设于基板上，馈电部与主振子和辅助振子中的至少一者电连接，主振子可以具有较大的辐射面积来提供足够的带宽，通过多个其他辅助振子的设置，可以增强天线结构的方向性能，进而提高了天线结构的通信性能，更利于天线结构的小型化。将上述的天线结构应用在电子设备上，由于天线结构的尺寸较小，通信性能较强，更利于天线结构在电子设备上的空间布置。

Description

天线结构及电子设备

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，尤其涉及一种天线结构及电子设备。

背景技术

超宽带(Ultra Wide Band，UWB)技术是一种使用1GHz以上频率带宽的无线载波通信技术。它不采用正弦载波，而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围很大，尽管使用无线通信，但其数据传输速率可以达到几百兆比特每秒以上。

现有的UWB天线，通常为单极子天线，方向性差，为了保证定位精度，需要设置较多的UWB定位基站，将导致天线结构的尺寸较大，占用空间较大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出了一种天线结构及电子设备，旨在解决现有天线结构，方向性差，尺寸较大，占用空间较大的技术问题。

本实用新型提供了一种天线结构，包括：

基板；

主振子，设于所述基板上，所述主振子呈椭圆形、多边形、心形或火炬形；

辅助振子，设于所述基板上，并与所述主振子间隔设置，所述辅助振子包括相对设置的第一振子和第二振子；和

馈电部，设于所述基板上，所述馈电部与所述主振子和所述辅助振子中的至少一者电连接。

在其中一种实施例中，所述馈电部包括第一部分及第二部分，所述第一部分设于所述主振子上，并与所述主振子电连接，所述第二部分设于所述第一振子和所述第二振子之间，并与所述第一振子及所述第二振子电连接。

在其中一种实施例中，所述第一振子和所述第二振子对称设置于所述第二部分的两侧；和/或

所述第一振子和所述第二振子呈V型或U型布置。

在其中一种实施例中，所述第一振子的形状和所述第二振子的形状不同。

在其中一种实施例中，所述第一振子和所述第二振子均呈椭圆形或多边形，或所述第一振子和所述第二振子中的一者呈椭圆形，另一者呈多边形。

在其中一种实施例中，所述辅助振子的长度尺寸不低于所述主振子的长度尺寸，所述主振子的长度为15mm-20mm，宽度为10mm-20mm；所述辅助振子的长度为15mm-25mm，宽度为8mm-15mm；和/或

所述天线结构的长度不超过40mm，宽度不超过20mm，厚度为0.2mm-1.0mm。

在其中一种实施例中，所述主振子包括第一导电层和第二导电层，所述第一导电层和所述第二导电层分别设置于所述基板的两侧表面；和/或

所述辅助振子包括第三导电层和第四导电层，所述第三导电层和所述第四导电层分别设置于所述基板的两侧表面。

在其中一种实施例中，所述第一导电层和所述第二导电层均为铜层，并通过过孔连接，所述第三导电层和所述第四导电层均为铜层，并通过过孔连接。

在其中一种实施例中，所述第一振子的形状和所述第二振子的形状相同；所述第一导电层和所述第二导电层的形状相同，所述第三导电层和所述第四导电层的形状相同。

第二方面，本实用新型还提供了一种电子设备，包括上述任一实施例的天线结构，所述天线结构为超宽带天线。

采用本实用新型实施例，具有如下有益效果：

采用本实用新型的天线结构，具有主振子和辅助振子，主振子可以具有较大的辐射面积来提供足够的带宽，辅助振子包括相对设置的第一振子和第二振子，通过多个其他辅助振子的设置，可以增强天线结构的方向性能，进而提高了天线结构的通信性能，更利于天线结构的小型化。另外，由于主振子呈椭圆形、多边形、心形或火炬形，以提供较大的辐射面积。

将上述的天线结构应用在电子设备上，由于天线结构的尺寸较小，通信性能较强，更利于天线结构在电子设备上的空间布置。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为一个实施例中天线结构的示意图。

图2为另一个实施例中天线结构的示意图。

图3为另一个实施例中天线结构的示意图。

图4为另一个实施例中天线结构的示意图。

图5为另一个实施例中天线结构的示意图。

附图标号：100、基板；200、主振子；300、辅助振子；310、第一振子；320、第二振子；400、馈电部；410、第一部分；420、第二部分。

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。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果所述特定姿态发生改变时，则所述方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个所述特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型实施例提供了一种天线结构，该天线结构为一种超宽带天线，天线结构的阻抗满足天线结构在3.1GHz～10.6GHz频段内发生谐振。

请参阅图1至图5，一实施例的天线结构包括基板100、主振子200、辅助振子300和馈电部400，主振子200设于基板100上，主振子200呈椭圆形、多边形、心形或火炬形；辅助振子300设于基板100上，并与主振子200间隔设置，辅助振子300包括相对设置的第一振子310和第二振子320；馈电部400设于基板100上，主振子200和辅助振子300均为导电介质，馈电部400与主振子200和辅助振子300中的至少一者电连接，馈电部400为天线信号的输入点。当然，在其他实施例中，主振子200还可为圆形或其他形状。

可以理解的是，本实施例的天线结构具有主振子200和辅助振子300，主振子200可以具有较大的辐射面积来提供足够的带宽，辅助振子300包括相对设置的第一振子310和第二振子320，通过多个其他辅助振子的设置，可以增强天线结构的方向性能，进而提高了天线结构的通信性能，优化了天线结构的性能，可以减小天线结构的尺寸，更利于天线结构的小型化。另外，由于主振子200呈椭圆形、多边形、心形或火炬形，以提供较大的辐射面积。

由于本实施例的天线结构在接收和发射无线UWB信号时的带宽和方向性能较好，天线结构的通信效率较高，增益高，因而可采用较少的超宽带基站来提供较高的定位精度。具体的，相比于现有单极子天线，本实施例的天线结构可提供更远的通信距离，天线结构的通信效率可以增加20％～30％。

在本实施例中，基板100为电路板，该电路板可以采用不同的制备材质制成，制备材质可以是FPC、FR1、FR2、R3、FR4、FR5、BT、PTFE等。

在一实施例中，馈电部400包括第一部分410及第二部分420，第一部分410设于主振子200上，并与主振子200电连接，第二部分420设于第一振子310和第二振子320之间，并与第一振子310及第二振子320电连接，以实现馈电部400的布置，该馈电部400用于与射频电缆的内导体连接。

具体的，主振子200和辅助振子300上下设置，主振子200设置于第一振子310和第二振子320的中心上部位置；主振子200的总阻抗满足天线在3.1GHz～10.6GHz频段内发生谐振，辅助振子300的总阻抗满足天线在3.1GHz～10.6GHz频段发生谐振。

当然，在其他实施例中，辅助振子300还可包括第三振子和第四振子，以采用更多的振子来进一步增强天线结构的方向性能。

在一实施例中，请参阅图1至图4，第一振子310和第二振子320对称设置于第二部分420的两侧，优选的，第一振子310和第二振子320呈V型或U型布置，以通过辅助振子增强天线结构的方向性能。

在另一实施例中，请参阅图5，第一振子310的形状和第二振子320的形状不同，第一振子310的形状和第二振子320的形状非对称设置，进一步的，第一振子310和第二振子320中的一者呈椭圆形，另一者呈多边形，以通过辅助振子增强天线结构的方向性能。当然，在其他实施例中，第一振子310的形状和第二振子320的形状还可具有其他形式。

在一实施例中，第一振子310和第二振子320均呈椭圆形或多边形，以通过辅助振子增强天线结构的方向性能。当第一振子310和/或第二振子320中呈多边形时，该多边形可以为三角形、四边形和五边形中的一者或组合。当然，在其他实施例中，该多边形还可以为六边形或其他形状。

在一实施例中，辅助振子300的长度尺寸不低于主振子200的长度尺寸。进一步的，主振子200的长度为15mm-20mm，宽度为10mm-20mm；辅助振子300的长度为15mm-25mm，宽度为8mm-15mm。天线结构的长度不超过40mm，宽度不超过20mm，厚度为0.2mm-1.0mm，以使得天线结构尺寸较小。

优选的，天线结构的长度为40mm，宽度为20mm，可以简单的安装或粘贴在电子设备内侧壁，可以独立使用，安装方便，需要注意的是，安装时要距周围元件及金属部件的净空要有10mm以上，以保证天线效果。

具体的，将本实施例的天线结构可以简单的安装在正方体或长方体等电子设备外形的六个面内，并且具有良好的方向性，带宽完全满足3.1GHz～10.6GHz，带宽内的驻波比(VSWR)都小于2，使用时需要将射频电缆的一端焊接到天线结构的馈电部400，另一端接到电路板上的射频输入端口/输出端口，该射频电缆的线径在0.8mm～2.0mm。使用本实施例的天线结构，天线的最大增益可以达到2dBi左右，并具有良好的方向性，带宽的余量也很大。

在一实施例中，主振子200包括第一导电层和第二导电层，第一导电层和第二导电层分别设置于基板100的两侧表面，通过在基板100的两侧均设置主振子200，可更进一步提高天线结构的带宽。

进一步的，在本实施例中，辅助振子300包括第三导电层和第四导电层，第三导电层和第四导电层分别设置于基板100的两侧表面。通过在基板100的两侧均设置辅助振子，可更进一步提高天线结构的方向性能。

进一步的，第一导电层和第二导电层均为铜层，并通过过孔连接，以实现两侧导电层的连接，第三导电层和第四导电层均为铜层，并通过过孔连接，以实现两侧导电层的连接。该过孔连接位置可以作为接地部用于与射频电缆的外导体连接。

具体的，第一振子310的形状和第二振子320的形状相同；第一导电层和第二导电层的形状相同，第三导电层和第四导电层的形状相同。

当然，在其他实施例中，主振子200仅包括第一导电层，第二导电层设于基板100的一侧表面，辅助振子300包括第三导电层和第四导电层，第三导电层和第四导电层分别设置于基板100的两侧表面，或主振子200包括第一导电层和第二导电层，第三导电层和第四导电层分别设置于基板100的两侧表面，辅助振子300仅包括第三导电层，第三导电层设置于基板100的一侧表面。

请参阅图1至图5，一实施例的电子设备,包括上述任一实施例的天线结构，天线结构为超宽带天线。该电子设备可以为智能手机、智能手表或平板电脑等终端设备。

由于天线结构为超宽带天线，即偶极子UWB天线，使用UWB技术可在非常宽的带宽上传输信号，在3.1GHzH～10.6GHz频段中占用500MHz以上的带宽的通信协议，UWB技术具有系统复杂度低，发射信号功率谱密度低，对信道衰落不敏感，截获能力低，定位精度高等优点，尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims

1.一种天线结构，其特征在于，包括：

基板；

2.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述馈电部包括第一部分及第二部分，所述第一部分设于所述主振子上，并与所述主振子电连接，所述第二部分设于所述第一振子和所述第二振子之间，并与所述第一振子及所述第二振子电连接。

3.根据权利要求2所述的天线结构，其特征在于，所述第一振子和所述第二振子对称设置于所述第二部分的两侧；和/或

所述第一振子和所述第二振子呈V型或U型布置。

4.根据权利要求2所述的天线结构，其特征在于，所述第一振子的形状和所述第二振子的形状不同。

5.根据权利要求2所述的天线结构，其特征在于，所述第一振子和所述第二振子均呈椭圆形或多边形，或所述第一振子和所述第二振子中的一者呈椭圆形，另一者呈多边形。

6.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述辅助振子的长度尺寸不低于所述主振子的长度尺寸，所述主振子的长度为15mm-20mm，宽度为10mm-20mm；所述辅助振子的长度为15mm-25mm，宽度为8mm-15mm；和/或

7.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述主振子包括第一导电层和第二导电层，所述第一导电层和所述第二导电层分别设置于所述基板的两侧表面；和/或

8.根据权利要求7所述的天线结构，其特征在于，所述第一导电层和所述第二导电层均为铜层，并通过过孔连接，所述第三导电层和所述第四导电层均为铜层，并通过过孔连接。

9.根据权利要求7所述的天线结构，其特征在于，所述第一振子的形状和所述第二振子的形状相同；所述第一导电层和所述第二导电层的形状相同，所述第三导电层和所述第四导电层的形状相同。

10.一种电子设备，其特征在于包括权利要求1-9任一项所述的天线结构，所述天线结构为超宽带天线。