CN216529346U - 一种电子设备及其一体化天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电子设备及其一体化天线，所述一体化天线包括：辐射单元，所述辐射单元具有辐射介质板、以及设置在所述辐射介质板的辐射层和接地层，辐射层和接地层分别位于所述辐射介质板的相对的表面；射频单元，所述射频单元具有射频介质板、以及设置在所述射频介质板的射频模组层和线路层；其中，所述辐射介质板和射频介质板层叠设置，所述辐射层设置于所述辐射介质板的背离所述射频介质板的一侧表面，所述射频模组层设置于所述射频介质板的背离所述辐射介质板的一侧表面，所述辐射层与所述射频模组层通过馈电孔馈电连接。

Description

一种电子设备及其一体化天线

技术领域

本实用新型涉及通信设备技术领域，特别涉及一种电子设备及其一体化天线。

背景技术

为了方便实现无线通信，天线是电子设备中不可或缺的电子元件，其用于将电子设备产生的无线信号辐射至空气中、以及接收空气中的无线信号而传送至电子设备中，从而实现电子设备的无线通信。

通常情况下，天线单元和射频单元设计为两个独立的元件，大多采用两个分离的电路板的形式存在，这种分离式的设计导致之间的走线容易影响电子设备的运行，特别是对于在运行过程中会出现相对位置移动的那些电子设备来说影响更大，例如具有动态转动的摄像头的摄像机等。同时，在电子设备的其他部件的移动过程中也会由于对于天线的净空高度的遮挡而影响天线的性能。

进一步地，现有的天线大多采用两层板的电路板设计，即在介质板的相对的两侧表面形成天线的辐射体以及金属接地层，由于隔离度不足的问题，一旦金属接地板贴片，则会造成天线的辐射体的接地不完整，进而影响天线的整体性能。

实用新型内容

为了解决以上技术问题，本实用新型提供一种一体化天线，包括：

辐射单元，所述辐射单元具有辐射介质板、以及设置在所述辐射介质板的辐射层和接地层，辐射层和接地层分别位于所述辐射介质板的相对的表面；

射频单元，所述射频单元具有射频介质板、以及设置在所述射频介质板的射频模组层和线路层；

其中，所述辐射介质板和射频介质板层叠设置，所述辐射层设置于所述辐射介质板的背离所述射频介质板的一侧表面，所述射频模组层设置于所述射频介质板的背离所述辐射介质板的一侧表面，所述辐射层与所述射频模组层通过馈电孔馈电连接。

在一个实施例中，进一步包括：

一个或多个印制电路板，所述印制电路板层叠地设置在所述辐射介质板和射频介质板之间。

在一个实施例中，所述辐射层包括：

辐射本体；

阻抗变换部，所述阻抗变换部自辐射本体的一侧边缘向外凸出；和

馈电孔，所述馈电孔开设于所述阻抗变换部。

在一个实施例中，所述辐射本体具有对应于第一工作频段的第一边缘和对应于第二工作频段的第二边缘，

其中，所述第一工作频段的带宽小于第二工作频段的带宽，

所述阻抗变换部自一个所述第一边缘向外凸出。

在一个实施例中，所述辐射单元包括：

隔离结构，所述隔离结构包括多个间隔设置的贯穿所述辐射介质板的金属过孔，且与所述接地层接地连接，

所述隔离结构与辐射本体间隔设置，所述隔离结构与辐射本体的间距关联于所述一体化天线的工作频段的带宽。

在一个实施例中，所述隔离结构的位置对应于所述第二边缘，且所述隔离结构的长度范围覆盖对应的第二边缘的长度范围。

在一个实施例中，所述馈电孔与所述辐射介质板的边缘间隔。

在一个实施例中，所述辐射层包括：

多个辐射本体，所述多个辐射本体间隔设置；

隔离结构，所述隔离结构包括多个间隔设置的贯穿所述辐射介质板的金属过孔，且与所述接地层接地连接；

所述隔离结构设置于相邻的两个辐射本体之间，且与相邻的两个辐射本体间隔设置。

本实用新型的另一实施例还提供了一种电子设备，包括：

外壳，所述外壳内形成中空的容置腔体；

如上所述的一体化天线；和

天线支架，所述一体化天线通过所述天线支架固定于所述外壳或者所述容置腔体内，所述天线支架为两端开口的环形周壁，所述环形周壁环绕接触所述辐射介质板和射频介质板的边缘，以暴露所述辐射层和射频模组层；

其中，所述辐射层朝向所述外壳的外部，所述外壳不形成对所述辐射层的辐射遮挡。

在一个实施例中，所述馈电孔与所述辐射介质板的边缘间隔。

在本实施例中，辐射层和接地层分别位于辐射介质板的相对的表面，而非如现有的微带天线那样同时设置于辐射介质板的同一表面，由此能够有效地减小辐射层和接地层在辐射介质板的表面所占据的面积，进而大幅减小一体化天线的体积。

进一步地，辐射层位于一体化天线的一个最外侧表面，通过设置一体化天线在电子设备中的安装位置和方向，可使得辐射层朝向电子设备的外部，使得辐射层的上方无任何辐射遮挡，从而提高天线的净空高度。进一步地，射频模组层位于一体化天线的另一最外侧表面，即背离辐射层的一个外侧表面，由此可实现辐射层与射频模组层的隔离，由此可见，本实施例的天线采用多层板的设计，既能够实现辐射单元和例如射频单元的其他元件的一体化设计，又通过层叠结构调节了辐射单元和射频单元之间的距离，由此实现了隔离度的提高。

由以上技术方案可知，本实施例的一体化天线通过叠层结构将天线单元和射频单元设置在一个多层电路板上，实现了天线与射频模组的一体化设计，与传统的分离式的微带天线相比，辐射层与射频模组层仅通过馈电孔即可实现馈电连接，从而大幅减少辐射单元和射频单元之间的接线复杂度。避免与电子设备的其他元件之间的相互干扰。

附图说明

以下附图仅对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。

图1为本实用新型的一体化天线的分解示意图。

图2为本实用新型的一体化天线的辐射层的第一实施例的结构示意图。

图3为图1的一体化天线的工作频段的回波损耗示意图。

图4为图1的一体化天线的在第一工作频段的无源辐射效率示意图。

图5为图1的一体化天线的在第二工作频段的无源辐射效率示意图。

图6为本实用新型的一体化天线的辐射层的第二实施例的结构示意图。

图7为本实用新型的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为了对实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。

为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本实用新型相关部分，而并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。

在本文中，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等仅用于表示相关部分之间的相对位置关系，而非限定这些相关部分的绝对位置。

在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示重要程度及顺序、以及互为存在的前提等。

在本文中，“相等”、“相同”等并非严格的数学和/或几何学意义上的限制，还包含本领域技术人员可以理解的且制造或使用等允许的误差。除非另有说明，本文中的数值范围不仅包括其两个端点内的整个范围，也包括含于其中的若干子范围。

为了解决现有技术中分离式的设计使得天线单元的走线复杂、影响天线性能的技术问题，如图1和图2所示，本实用新型的实施例提供了一种一体化天线100，包括：

辐射单元10，辐射单元10具有辐射介质板11、以及设置在辐射介质板11的辐射层12和接地层13，辐射层12和接地层13分别位于辐射介质板11的相对的表面；

射频单元20，射频单元20具有射频介质板21、以及设置在射频介质板21的射频模组层22和线路层23；

其中，辐射介质板11和射频介质板21层叠设置，辐射层12设置于辐射介质板11的背离射频介质板21的一侧表面，射频模组层22设置于射频介质板21的背离辐射介质板11的一侧表面，辐射层12与射频模组层22通过馈电孔123馈电连接。

在本实施例中，虽然图1示出为多个电路板相互层叠的效果，但是辐射单元10和射频单元20可以共同形成为一个多层电路板，而不是必需形成为相互独立的电路板的结构。在本实施例中，辐射层12和接地层13分别位于辐射介质板11的相对的表面，而非如现有的微带天线那样同时设置于辐射介质板的同一表面，由此能够有效地减小辐射层和接地层在辐射介质板的表面所占据的面积，进而大幅减小一体化天线的体积。

进一步地，如图1所示，辐射层12位于一体化天线100的一个最外侧表面，通过设置一体化天线100在电子设备中的安装位置和方向，可使得辐射层12朝向电子设备的外部，使得辐射层12的上方无任何辐射遮挡，从而提高天线的净空高度。进一步地，射频模组层22位于一体化天线100的另一最外侧表面，即背离辐射层12的一个外侧表面，由此可实现辐射层12与射频模组层22的隔离，由此可见，本实施例的天线采用多层板的设计，既能够实现辐射单元10和例如射频单元20的其他元件的一体化设计，又通过层叠结构调节了辐射单元和射频单元之间的距离，由此实现了隔离度的提高。

由以上技术方案可知，本实施例的一体化天线通过叠层结构将天线单元和射频单元设置在一个多层电路板上，实现了天线与射频模组的一体化设计，与传统的分离式的微带天线相比，辐射层12与射频模组层22仅通过馈电孔123即可实现馈电连接，从而大幅减少辐射单元10和射频单元20之间的接线复杂度。避免与电子设备的其他元件之间的相互干扰。

在本实施例中，辐射介质板11和射频介质板21为印制电路板，其可选用例如常规的FR4(环氧玻纤布基板)板材。在射频单元20中，射频模组层22可作为射频模组的布局层以及走线层，而线路层23既可以包括用于射频模组的走线，也可以仅用于主板的走线层。辐射单元10和射频单元20之间还可进一步包括用于隔离或者粘合的其他电路板，例如，如图1所示，一个或多个印制电路板30可层叠地设置在辐射介质板11和射频介质板21之间。该印制电路板30可以为表面具有电路层的印制电路板，也可实现为胶合层，也可以实现为介质层，其可用于隔离相邻的电路板的金属线路，也可用于调节辐射层12与射频模组层22之间的间距。

因此，虽然图1中示出了四层电路板(辐射层12、接地层13、线路层23和射频模组层22)的设计，可以想象的是，本实施例还可实现更多层电路板的方案。

如图2所示，在一个实施例中，辐射层12包括：

辐射本体121；

阻抗变换部122，阻抗变换部122自辐射本体121的一侧边缘向外凸出；和

馈电孔123，馈电孔123开设于阻抗变换部122。

阻抗变换部122用于实现辐射单元10和射频单元20的共轭，具体的是辐射层12与射频模组层22之间的共轭。在本实施例中，将辐射单元10和射频单元20一体化设计，通过阻抗变换部122的设置来实现匹配。

其中，阻抗变换部122位于辐射本体121的外部，且与辐射本体121连接，阻抗变换部122通过馈电孔123实现与射频模组层22的电连接。馈电孔123为金属过孔，其连接于辐射层12和射频模组层22之间，以实现辐射层12的馈电。

馈电孔123与辐射介质板11的边缘间隔，以避免一体化天线100在安装时与其他金属元件贴合而影响天线的性能。

在一个实施例中，辐射本体121具有对应于第一工作频段的第一边缘1211和对应于第二工作频段的第二边缘1212，其中，第一工作频段的带宽小于第二工作频段的带宽，阻抗变换部122自一个第一边缘1211向外凸出。

在一个具体实施例中，该一体化天线100实现为无线局域网通信天线(WIFI天线)，该天线的辐射单元的工作频段为2400-2500MHz频段和5150-5850MHz频段。则该一体化天线100的辐射本体121实现为矩形形状，其尺寸一般为二分之一波长，分别通过长边和短边实现多频辐射。具体地，其长边对应于带宽较窄的2400-2500MHz频段，而短边对应于带宽较宽的5150-5850MHz频段。阻抗变换部122自一个对应于2400-2500MHz频段的长边向外凸出。

辐射本体121的形状可不仅限于矩形，其可以根据工作频段而实现例如多边形的形状。

为了进一步增加天线的工作频段带宽，辐射单元10包括：

隔离结构14，隔离结构14包括多个间隔设置的贯穿辐射介质板11的金属过孔，且与接地层13接地连接，隔离结构14与辐射本体121间隔设置，隔离结构14与辐射本体121的间距15关联于一体化天线100的工作频段的带宽。

在一个具体示例中，隔离结构14的位置对应于第二边缘1212，且隔离结构14的长度范围覆盖对应的第二边缘1212的长度范围。

隔离结构14的作用在于：(1)调节天线的工作频段带宽；(2)当多天线同时摆放时提供天线单元之间的隔离。

图3为图1的一体化天线的工作频段的回波损耗示意图。图4为图1的一体化天线的在第一工作频段的无源辐射效率示意图。图5为图1的一体化天线的在第二工作频段的无源辐射效率示意图。

如图3所示，本实施例的一体化天线可实现回波损耗<-5dB的要求，且在两个工作频段均可实现较高的无源辐射效率。

图6为本实用新型的一体化天线的辐射层的第二实施例的结构示意图。如图6所示，辐射层12包括：

多个辐射本体121，多个辐射本体121间隔设置；

隔离结构14，隔离结构14包括多个间隔设置的贯穿辐射介质板11的金属过孔，且与接地层13接地连接；

隔离结构14设置于相邻的两个辐射本体121之间，且与相邻的两个辐射本体121间隔设置。

在本实施例中，辐射层12可视为由多个辐射天线并列排列组成，每个辐射天线可实现例如图1所示的结构，其中相邻的两个辐射天线之间通过隔离结构实现隔离。

由以上技术方案可知，本实施例的一体化天线将辐射层12和接地层13设置于不同的表面，则在相同面积的辐射介质板上可设置更多的辐射天线。而本实施例的一体化天线通过在相邻的两个辐射天线之间设置隔离结构而实现了高隔离度。

如图7中的放大视图所示，本实用新型的另一实施例还提供了一种电子设备，包括：

外壳1，外壳1内形成中空的容置腔体；

如图1至图3所示的一体化天线100；和

天线支架2，一体化天线100通过天线支架2固定于外壳1或者容置腔体内，天线支架2为两端开口的环形周壁，环形周壁环绕接触辐射介质板11和射频介质板21的边缘，以暴露辐射层12和射频模组层22；其中，辐射层12朝向外壳1的外部，外壳1不形成对辐射层12的辐射遮挡。

在本实施例中，天线支架2可选用例如塑料的介质材料，其通过卡持辐射介质板11和射频介质板21的边缘而实现对于一体化天线100的固定连接，而通过环形周壁两端的开口而实现对于辐射层12和射频模组层22的暴露，以避免对于一体化天线100的辐射遮挡。天线支架2或者卡持辐射介质板11和射频介质板21的边缘可设置卡扣，以实现一体化天线100与电子设备的外壳1(或者电子设备内部)的固定连接。

其中，辐射层12朝向外壳1的外部，即电子设备的外部，以实现朝向电子设备外部的定向辐射。而外壳1的对应于辐射层12的位置可开设开口，或者覆盖例如塑料等介质材料，以避免对于辐射层12的辐射遮挡。

在一个具体实施例中，由于馈电孔123与辐射介质板11的边缘间隔，则一体化天线100的边缘和天线支架2之间可无需另外设置隔离结构，从而保证了天线支架2的贴合安装。

本实施例的电子设备通过多层电路板的层叠结构可保证天线的净空高度。例如，在具有可转动摄像头的摄像机的应用中，摄像机可放置于车顶使用，顶部方向摄像头在录制过程中会根据拍摄对象而转动。此时一体化天线100可置于摄像机的中间位置，摄像头的转动过程中可避免与一体化天线100的走线干涉。进一步地，由于层叠结构提高了天线的高度，使其在实际应用过程中与车顶的金属保持距离，从而保持了天线的净空高度。

在本实施例中，辐射层和接地层分别位于辐射介质板的相对的表面，而非如现有的微带天线那样同时设置于辐射介质板的同一表面，由此能够有效地减小辐射层和接地层在辐射介质板的表面所占据的面积，进而大幅减小一体化天线的体积。

进一步地，辐射层位于一体化天线的一个最外侧表面，通过设置一体化天线在电子设备中的安装位置和方向，可使得辐射层朝向电子设备的外部，使得辐射层的上方无任何辐射遮挡，从而提高天线的净空高度。进一步地，射频模组层位于一体化天线的另一最外侧表面，即背离辐射层的一个外侧表面，由此可实现辐射层与射频模组层的隔离，由此可见，本实施例的天线采用多层板的设计，既能够实现辐射单元和例如射频单元的其他元件的一体化设计，又通过层叠结构调节了辐射单元和射频单元之间的距离，由此实现了隔离度的提高。

由以上技术方案可知，本实施例的一体化天线通过叠层结构将天线单元和射频单元设置在一个多层电路板上，实现了天线与射频模组的一体化设计，与传统的分离式的微带天线相比，辐射层与射频模组层仅通过馈电孔即可实现馈电连接，从而大幅减少辐射单元和射频单元之间的接线复杂度。避免与电子设备的其他元件之间的相互干扰。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施方式描述的，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，而并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种一体化天线(100)，其特征在于，包括：

辐射单元(10)，所述辐射单元(10)具有辐射介质板(11)、以及设置在所述辐射介质板(11)的辐射层(12)和接地层(13)，辐射层(12)和接地层(13)分别位于所述辐射介质板(11)的相对的表面；

射频单元(20)，所述射频单元(20)具有射频介质板(21)、以及设置在所述射频介质板(21)的射频模组层(22)和线路层(23)；

其中，所述辐射介质板(11)和射频介质板(21)层叠设置，所述辐射层(12)设置于所述辐射介质板(11)的背离所述射频介质板(21)的一侧表面，所述射频模组层(22)设置于所述射频介质板(21)的背离所述辐射介质板(11)的一侧表面，所述辐射层(12)与所述射频模组层(22)通过馈电孔(123)馈电连接。

2.根据权利要求1所述的一体化天线(100)，其特征在于，进一步包括：

一个或多个印制电路板(30)，所述印制电路板(30)层叠地设置在所述辐射介质板(11)和射频介质板(21)之间。

3.根据权利要求1所述的一体化天线(100)，其特征在于，所述辐射层(12)包括：

辐射本体(121)；

阻抗变换部(122)，所述阻抗变换部(122)自辐射本体(121)的一侧边缘向外凸出；和

馈电孔(123)，所述馈电孔(123)开设于所述阻抗变换部(122)。

4.根据权利要求3所述的一体化天线(100)，其特征在于，所述辐射本体(121)具有对应于第一工作频段的第一边缘(1211)和对应于第二工作频段的第二边缘(1212)，

其中，所述第一工作频段的带宽小于第二工作频段的带宽，

所述阻抗变换部(122)自一个所述第一边缘(1211)向外凸出。

5.根据权利要求4所述的一体化天线(100)，其特征在于，所述辐射单元(10)包括：

隔离结构(14)，所述隔离结构(14)包括多个间隔设置的贯穿所述辐射介质板(11)的金属过孔，且与所述接地层(13)接地连接，

所述隔离结构(14)与辐射本体(121)间隔设置，所述隔离结构(14)与辐射本体(121)的间距关联于所述一体化天线(100)的工作频段的带宽。

6.根据权利要求5所述的一体化天线(100)，其特征在于，所述隔离结构(14)的位置对应于所述第二边缘(1212)，且所述隔离结构(14)的长度范围覆盖对应的第二边缘(1212)的长度范围。

7.根据权利要求3所述的一体化天线(100)，其特征在于，所述馈电孔(123)与所述辐射介质板(11)的边缘间隔。

8.根据权利要求1所述的一体化天线(100)，其特征在于，所述辐射层(12)包括：

多个辐射本体(121)，所述多个辐射本体(121)间隔设置；

隔离结构(14)，所述隔离结构(14)包括多个间隔设置的贯穿所述辐射介质板(11)的金属过孔，且与所述接地层(13)接地连接；

所述隔离结构(14)设置于相邻的两个辐射本体(121)之间，且与相邻的两个辐射本体(121)间隔设置。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

外壳(1)，所述外壳(1)内形成中空的容置腔体；

如权利要求1至8中任一权利要求所述的一体化天线(100)；和

天线支架(2)，所述一体化天线(100)通过所述天线支架(2)固定于所述外壳(1)或者所述容置腔体内，所述天线支架(2)为两端开口的环形周壁，所述环形周壁环绕接触所述辐射介质板(11)和射频介质板(21)的边缘，以暴露所述辐射层(12)和射频模组层(22)；

其中，所述辐射层(12)朝向所述外壳(1)的外部，所述外壳(1)不形成对所述辐射层(12)的辐射遮挡。

10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述馈电孔(123)与所述辐射介质板(11)的边缘间隔。

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