CN216488520U - 一种天线及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种天线及电子设备，该天线包括基板，基板的一表面上设置有接地部及位于接地部外部的净空区，净空区上设置有UWB天线单元；UWB天线单元包括第一辐射臂、第一电容、第二电容及第一接地引脚；第一辐射臂的一端通过第一接地引脚与接地部连接；第一辐射臂上还设有第一馈电部及第二馈电部，接地部对应于第一馈电部的位置上设有第一馈电点，接地部对应于第二馈电部的位置上设有第二馈电点，第一馈电部通过第一电容与第一馈电点连接，第二馈电部通过第二电容与第二馈电点连接。由此该UWB天线单元通过设置两个馈电部，从而能够在两个频段工作，满足UWB天线多频段使用的需求，提高了UWB天线的适用性及使用的灵活性。

Description

一种天线及电子设备

技术领域

本实用新型涉及无线通讯领域，具体而言涉及一种天线及电子设备。

背景技术

在万物互联快速发展的时代背景下，位置信息的获取与应用越来越重要。而相比室外定位，室内定位的工作环境更加复杂、精细，其技术也更加多样。相比于传统的WIFI定位、蓝牙定位等技术，UWB定位技术具有传输速率高、多径分辨能力强、精度高及定位精度高等优势，由此UWB定位技术被广泛应用，而UWB天线作为UWB定位技术的核心部分，也得到了广泛的应用。但是现有的UWB天线仅能在单一频段(如中心频率为6489.6MHz，带宽为499.2MHz的频段)工作，而不能在其他频段(如中心频率为7981.2MHz，带宽为499.2MHz的频段)使用，从而导致不能满足多频段的使用需求，降低了UWB天线的适用性。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种天线及电子设备，以解决现有的UWB天线不能满足多频段的使用需求，降低了UWB天线的适用性的问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种天线，包括基板，所述基板的一表面上设置有接地部及位于所述接地部外部的净空区，所述净空区上设置有UWB天线单元；

所述UWB天线单元包括第一辐射臂、第一电容、第二电容及第一接地引脚；

所述第一辐射臂的一端通过所述第一接地引脚与所述接地部连接；

所述第一辐射臂上还设有第一馈电部及第二馈电部，所述接地部对应于所述第一馈电部的位置上设有第一馈电点，所述接地部对应于所述第二馈电部的位置上设有第二馈电点，所述第一馈电部通过所述第一电容与所述第一馈电点连接，所述第二馈电部通过所述第二电容与所述第二馈电点连接。

在一种可能的实现方式中，所述净空区内还设有蓝牙天线单元。

在一种可能的实现方式中，所述蓝牙天线单元包括第二辐射臂、第二接地引脚及第三馈电部；

所述第二辐射臂呈弯折迂回形状；所述第二辐射臂的一端通过所述第二接地引脚与所述接地部连接；所述第三馈电部的一端与所述第二辐射臂连接，所述第三馈电部的另一端与所述接地部连接。

在一种可能的实现方式中，所述净空区包括第一净空区及第二净空区；

所述第一净空区及所述第二净空区相互独立，所述UWB天线单元位于所述第一净空区内，所述蓝牙天线单元位于所述第二净空区内。

在一种可能的实现方式中，所述基板上还设有隔离部，所述接地部具有第一直线边及第二直线边；

所述第一直线边、所述基板的边缘及所述隔离部的边缘围成所述第一净空区；所述第二直线边、所述基板的边缘及所述隔离部的边缘形成第二净空区。

在一种可能的实现方式中，所述隔离部与所述接地部一体成型。

在一种可能的实现方式中，所述第一直线边与所述第二直线边相邻，且呈夹角设置。

在一种可能的实现方式中，所述夹角为85°-95°。

在一种可能的实现方式中，所述第一辐射臂为直线型结构；所述第一辐射臂与所述第一直线边平行。

在一种可能的实现方式中，所述第二辐射臂的延伸方向与所述第二直线边平行。

在一种可能的实现方式中，所述基板上设有用于避让电源的避让缺口。

在一种可能的实现方式中，所述避让缺口的面积大于所述电源的横截面积，以使所述避让缺口边缘与所述电源之间设有间隙。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种电子设备，包括上述任一方案的天线。

在一种可能的实现方式中，所述电子设备还包括壳体，所述天线位于所述壳体内。

根据本实用新型实施例所提供的一种天线及电子设备，该UWB天线单元通过设置两个馈电部，从而能够在两个频段工作，满足了UWB天线多频段使用的需求，提高了UWB天线的适用性及使用的灵活性。

附图说明

本实用新型的下列附图在此作为本实用新型实施例的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施例及其描述，用来解释本实用新型的原理。

附图中：

图1为根据本实用新型的一个可选实施例的天线的结构图；

图2为根据本实用新型的一个可选实施例的电池、基板、接地板及隔离部的结构图；

图3为根据本实用新型的一个可选实施例的UWB天线单元的结构图；

图4为根据本实用新型的一个可选实施例的UWB天线单元的工作原理图；

图5为根据本实用新型的另一个可选实施例的UWB天线单元的工作原理图；

图6为根据本实用新型的一个可选实施例的蓝牙天线单元的结构图；

图7为根据本实用新型的一个可选实施例的UWB天线单元的S11曲线图；

图8为根据本实用新型的一个可选实施例的UWB天线单元在8GHz-2D的方向图；

图9为根据本实用新型的另一个可选实施例的UWB天线单元的S11曲线图；

图10为根据本实用新型的另一个可选实施例的UWB天线单元在6.5GHz-2D的方向图；

图11为根据本实用新型的一个可选实施例的蓝牙天线单元的S11曲线图；

图12为根据本实用新型的一个可选实施例的蓝牙天线单元在8GHz-2D的方向图；

图13为根据本实用新型的电子设备的结构图。

附图标记说明：

1-基板，2-接地部，201-第一直线边，202-第二直线边，203-第一馈电点，204-第二馈电点，3-隔离部，4-净空区，401-第一净空区，402-第二净空区，5-避让缺口，6-UWB天线单元，601-第一辐射臂，6011-第一有效辐射臂，6012-第二有效辐射臂，602-第一接地引脚，603-第一电容，604-第一馈电部，605-第二馈电部，606-第二电容，7-蓝牙天线单元，701-第二辐射臂，702-第三馈电部，703-第二接地引脚，8-电源，9-壳体。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

现在，将参照附图更详细地描述根据本实用新型的示例性实施例。然而，这些示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本实用新型的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。

如图1和图3所示，第一方面，本实用新型实施例提供了一种天线，包括基板1，基板1的一表面上设置有接地部2及位于接地部2外部的净空区4，净空区4上设置有UWB天线单元6；UWB天线单元6包括第一辐射臂601、第一电容603、第二电容606及第一接地引脚602；第一辐射臂601的一端通过第一接地引脚602与接地部2连接；第一辐射臂601上还设有第一馈电部604及第二馈电部605，接地部2对应于第一馈电部604的位置上设有第一馈电点203，接地部2对应于第二馈电部605的位置上设有第二馈电点204，第一馈电部604通过所述第一电容603与第一馈电点203连接，第二馈电部605通过第二电容606与第二馈电点204连接。

本实施例对于基板1和接地部2的形状不做限定，可以为规则形状，例如圆形等，也可以为不规则形状，如多边形等。在净空区4位于基板1边缘的情况下，净空区4由基板1及接地部2的形状共同决定，而对于基板1及接地部2的具体形状，本实施例不做严格限定，也就是基板1与接地部2所形成的净空区4的形状也可以是任意形状。

其中，基板1可为双马来酰亚胺三嗪树脂或玻璃纤维强化氧树脂制成的印刷电路板，也可以为聚醯亚胺制成的可挠性薄片基板1。在一些较优的实现方式中，基板1为FR4介质基板1。FR4材料具有电绝缘性稳定、平整度好、表面光滑、无凹坑、厚度公差标准的优点，具有良好的电气特性，受环境影响较小。

第一辐射臂601、接地部2、第一接地引脚602、第一馈电部604及第二馈电部605可采用贴片结构，具体地，贴片可采用银、铝、铁、锌或金属合金等导电材料制成，优选使用损耗低的导电材料，如铜或银面。当然也可采用非金属，例如石墨、加入导电物质形成复合塑料材料等，本实施例不限定。UWB天线单元6设置在净空区4内，从而无需在基板1上额外设置用于放置UWB天线单元6的区域，进而降低了基板1的尺寸，从而有利于天线的小型化。

在具体应用中，在第一馈电部604通入输入电流的情况下，第一电容603使该输入电流不能由第一馈电部604直接流入至接地部2，从而阻止了输入电流的反向流动，并且通过第二电容606切断了该输入电流从第二馈电部605流入至接地部2的通路，由此如图4的箭头所示，该输入电流仅能通过第一馈电部604流经由第一辐射臂601上第一馈电部604与第一接地引脚602之间的部分及第一接地引脚602流至接地部2，而第一辐射臂601上第一馈电部604与远离第一接地引脚602的一端之间的部分起到辐射及接收电磁波的作用，即第一有效辐射臂6011处于工作状态，以使UWB天线单元6在第一频段工作。

同样地，在第二馈电部605通入输入电流的情况下，第二电容606使该输入电流不能由第二馈电部605直接流入至接地部2，从而阻止了输入电流的反向流动，并且第一电容603切断了该输入电流从第一馈电部604流入至接地部2的通路，由此如图5的箭头所示，该输入电流仅能通过第二馈电部605流经由第一辐射臂601上第二馈电部605与第一接地引脚602之间的部分及第一接地引脚602流至接地部2，而第一辐射臂601上第二馈电部605与远离第一接地引脚602的一端之间的部分起到辐射及接收电磁波的作用，即第二有效辐射臂6012处于工作状态，以使UWB天线单元6在第二频段工作。由此，通过在第一辐射臂601上设置的两个位置不同的馈电部，从而对不同的馈电部输入电流就可实现两个工作频段的切换，以使UWB天线单元6能够在两个频段工作，满足了UWB天线多频段使用的需求，提高了UWB天线的适用性及使用的灵活性。

具体而言，工作人员根据第一频段及第二频段的范围来设计第一有效辐射臂6011及第二有效辐射臂6012的长度，即确定第一馈电部604与第二馈电部605的位置。

可以理解的是，为了达到良好的阻隔效果，第一电容603及第二电容606具有较高的电容值，具体的电容值可由工作人员根据实际需求进行设置，本实施例不做严格限定。

在本实施例中，通过上述调整方式，并且利用仿真软件进行仿真，如图9和图10所示，UWB天线单元6在第一馈电部604通入输入电流的情况下，天线的中心频率是6.5GHz，S11<-10，带宽的区间为5.86GHz-6.94GHz，即带宽为1080MHz。如图7和图8所示，天线在第二馈电部605通入电流的情况下，UWB天线单元6的中心频点6.5GHz，S11<-10，带宽的区间为7.1GHz-9 GHz，即带宽为1900MHz。由此，该UWB天线单元6满足UWB天线在中心频率为6489.6MHz，带宽为499.2MHz的频段，或者中心频率为7981.2MHz，带宽为499.2MHz的频段的使用需求，并且VSWR＜2.5，全向性好。

在一种可能的实现方式中，如图1所示，净空区4内还设有蓝牙天线单元7。

蓝牙天线单元7能够应用在蓝牙定位的技术领域，从而进一步增加了该天线的使用场景，提高了适用性。

具体地，如图6所示，蓝牙天线单元7包括第二辐射臂701、第二接地引脚703及第三馈电部702；第二辐射臂701呈弯折迂回形状；第二辐射臂701的一端通过第二接地引脚703与接地部2连接；第三馈电部702的一端与第二辐射臂701连接，第三馈电部702的另一端与接地部2连接。

第二辐射臂701、第二接地引脚703、及第三馈电部702可采用贴片结构，具体地，贴片可采用银、铝、铁、锌或金属合金等导电材料制成，优选使用损耗低的导电材料，如铜或银面。当然也可采用非金属，例如石墨、加入导电物质形成复合塑料材料等，本实施例不限定。同样地，蓝牙天线单元7设置在净空区4内，从而无需在基板1上额外设置用于放置蓝颜天线单元7的区域，进而降低了基板1的尺寸，从而有利于天线的小型化。

第二辐射臂701呈弯折迂回形状，相比于直线型辐射臂，在采用相同的臂长的情况下，减小了第二辐射臂701在长度方向所占用的空间，从而能够减小天线的整体尺寸。

第二辐射臂701的臂长决定了蓝牙天线单元7的工作频点，第三馈电部702的位置及电流回路共同决定天线阻抗值，由此工作人员可通过调整第二辐射臂701的臂长来调整蓝牙天线单元7的工作频点，通过调整第三馈电部702的位置及接地回路来调整天线阻抗值，以满足蓝牙天线的使用需求。

在本实施例中，通过上述调整方式，并且利用仿真软件进行仿真，如图11和图12所示，蓝牙天线的天线中心频率为2.45GHz，S11<-10，带宽区间为2.4GHz-2.49GHz，覆盖蓝牙全频段，满足蓝牙天线的使用需求，并且VSWR＜2.5，全向性好。

在另一种可能的实现方式中，如图1和图2所示，净空区4包括第一净空区401及第二净空区402；第一净空区401及第二净空区402相互独立，UWB天线单元6位于第一净空区401内，蓝牙天线单元7位于第二净空区402内，从而提高UWB天线单元6与蓝牙天线单元7之间的隔离度，以降低UWB天线单元6与蓝牙天线单元7之间的相互干扰。

具体地，如图1和图2所示，基板1上还设有隔离部3，接地部2具有第一直线边201及第二直线边202；第一直线边201、基板1的边缘及隔离部3的边缘围成第一净空区401；第二直线边202、基板1的边缘及隔离部3的边缘形成第二净空区402。

在接地部2上设置的第一直线边201与第二直线边202能够使第一净空区401及第二净空区402至少具有一个直线边，从而便于UWB天线单元6的第一辐射臂601及蓝牙天线单元7的第二辐射臂701的布置。

进一步地，如图1和图2所示，第一直线边201与第二直线边202相邻，且呈夹角设置。

第一直线边201与第二直线边202呈夹角设置，使第一净空区401及第二净空区402位于两个不同的方向，从而避免第一净空区401与第二净空区402位于同一方向上而导致基板1在该方向上的尺寸过大。

可选地，夹角为85°-95°，在一些较优的实施例中，夹角为90°，也就是第一直线边201与第二直线边202相垂直。

进一步地，隔离部3与接地部2一体成型。

隔离部3与接地部2一体成型，从而免去了隔离部3与接地部2之间的连接工序，简化了制作工艺。并且隔离部3可采用与接地部2同样的材料制成，从而隔离部3也可当做接地部2使用。

具体地，如图1所示，第一辐射臂601为直线型结构；第一辐射臂601与第一直线边201平行，从而便于布置第一辐射臂601，使布局更加合理。

同样地，如图1所示，第二辐射臂701的延伸方向与第二直线边202平行，从而便于布置第二辐射臂701，使布局更加合理。

在具体应用中，电子设备内需为电源8(如纽扣电池)单独预留安装位置，这样导致电子设备的体积增加，不利于电子设备的安装和携带，为了解决上述问题，在一些实施例中，基板1设有用于避让电源8的避让缺口5，这样电源8被配合在避让缺口5内，从而无需在电子设备内单独预留电源8的安装位置，大大降低电子设备的体积，方便电子设备的安装和携带。并且将避让缺口5设置在基板1的边缘，使基板1的剩余空间较为集中，以方便配置接地板。

在更为优选的方案中，避让缺口5的面积大于电源8的横截面积，以使避让缺口5边缘与电源8之间设有间隙，以降低电源8对基板1电路和天线的干扰。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种电子设备，包括上述任一方案的天线。

需要说明的是，本实施例中所涉及的天线可采用上述实施例的天线，具体天线的实现和工作原理可参见上述实施例中相应的内容，此处不再赘述。其中，电子设备可以为基站、电子标签或移动终端等设备，本实施例不做限定。

在具体应用中，如图13所示，电子设备还包括壳体9，天线位于壳体9内。

基板1为与壳体9内容置腔的横截面的尺寸和形状相适配，以方便基板1的装配。其中，壳体9的外形可以为规则形状，例如较为扁平的正方体或长方体等，也可以为不规则形状，本实施例不做严格限定。

在一种可能的实现方式中，电子设备还包括壳体9，

本实用新型已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。本实用新型的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (14)

1.一种天线，其特征在于，包括基板(1)，所述基板(1)的一表面上设置有接地部(2)及位于所述接地部(2)外部的净空区(4)，所述净空区(4)上设置有UWB天线单元(6)；

所述UWB天线单元(6)包括第一辐射臂(601)、第一电容(603)、第二电容(606)及第一接地引脚(602)；

所述第一辐射臂(601)的一端通过所述第一接地引脚(602)与所述接地部(2)连接；

所述第一辐射臂(601)上还设有第一馈电部(604)及第二馈电部(605)，所述接地部(2)对应于所述第一馈电部(604)的位置上设有第一馈电点(203)，所述接地部(2)对应于所述第二馈电部(605)的位置上设有第二馈电点(204)，所述第一馈电部(604)通过所述第一电容(603)与所述第一馈电点(203)连接，所述第二馈电部(605)通过所述第二电容(606)与所述第二馈电点(204)连接。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述净空区(4)内还设有蓝牙天线单元(7)。

3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述蓝牙天线单元(7)包括第二辐射臂(701)、第二接地引脚(703)及第三馈电部(702)；

所述第二辐射臂(701)呈弯折迂回形状；所述第二辐射臂(701)的一端通过所述第二接地引脚(703)与所述接地部(2)连接；所述第三馈电部(702)的一端与所述第二辐射臂(701)连接，所述第三馈电部(702)的另一端与所述接地部(2)连接。

4.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，所述净空区(4)包括第一净空区(401)及第二净空区(402)；

所述第一净空区(401)及所述第二净空区(402)相互独立，所述UWB天线单元(6)位于所述第一净空区(401)内，所述蓝牙天线单元(7)位于所述第二净空区(402)内。

5.根据权利要求4所述的天线，其特征在于，所述基板(1)上还设有隔离部(3)，所述接地部(2)具有第一直线边(201)及第二直线边(202)；

所述第一直线边(201)、所述基板(1)的边缘及所述隔离部(3)的边缘围成所述第一净空区(401)；所述第二直线边(202)、所述基板(1)的边缘及所述隔离部(3)的边缘形成第二净空区(402)。

6.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，所述隔离部(3)与所述接地部(2)一体成型。

7.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，所述第一直线边(201)与所述第二直线边(202)相邻，且呈夹角设置。

8.根据权利要求7所述的天线，其特征在于，所述夹角为85°-95°。

9.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，所述第一辐射臂(601)为直线型结构；所述第一辐射臂(601)与所述第一直线边(201)平行。

10.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，所述第二辐射臂(701)的延伸方向与所述第二直线边(202)平行。

11.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述基板(1)上设有用于避让电源(8)的避让缺口(5)。

12.根据权利要求11所述的天线，其特征在于，所述避让缺口(5)的面积大于所述电源(8)的横截面积，以使所述避让缺口(5)边缘与所述电源(8)之间设有间隙。

13.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-12任一项所述的天线。

14.根据权利要求13所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括壳体(9)，所述天线位于所述壳体(9)内。

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