CN217544930U - 天线结构和手持设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种天线结构和手持设备，所述天线结构包括基板，其具有第一区域和第二区域，第一区域包括不接地的第一子区域和接地的第二子区域，第二区域为接地区域；天线组件，其设置在第一子区域，天线组件包括辐射臂、阻抗匹配部、馈入端以及接地端，辐射臂通过阻抗匹配部分别与馈入端和接地端连接，阻抗匹配部用于将从辐射臂引入的瞬态电流分流至接地端；第二子区域与接地端连通，形成完整的射频地；其中，阻抗匹配部与接地端之间的阻抗小于阻抗匹配部与馈入端之间的阻抗。本实用新型能够增强防静电、防雷击等能力，可实现辐射盲区的增益补强。

Description

天线结构和手持设备

技术领域

本实用新型涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种天线结构和手持设备。

背景技术

天线是一种将电能转换为无线电波的电子装置。目前的手持设备，例如遥控器，为了降低成本，一般都会采用PCB天线作为其无线模块的天线选型，PCB天线是指布设在印刷电路板PCB上的天线。PCB天线当中，常用的天线类型有单极天线、倒L天线、倒F天线。

当手持设备为单频(Wi-Fi 2.4G或蓝牙)时，常采用PCB天线作为设计，为了更高的增益，更常采用单极天线。单极天线是直线垂直安装在地面上，没有接地点，因此这也带来了一系列的防静电问题，同时由于PCB天线受限于手持设备的布局限制，而导致设计天线的形状各异，难以保证天线的全向性，往往会出现辐射盲区。

实用新型内容

本实用新型提供一种天线结构和手持设备，用以解决现有技术中天线会产生瞬态电流击坏器件和存在辐射盲区的问题。

第一方面，本实用新型提供一种天线结构，所述天线结构包括：

基板，其具有第一区域和第二区域，所述第一区域包括不接地的第一子区域和接地的第二子区域，所述第二区域为接地区域；

天线组件，其设置在所述第一子区域，所述天线组件包括辐射臂、阻抗匹配部、馈入端以及接地端，所述辐射臂通过所述阻抗匹配部分别与所述馈入端和所述接地端连接，所述阻抗匹配部用于将从所述辐射臂引入的瞬态电流分流至所述接地端，所述接地端与所述第二子区域连通以形成完整的射频地；

其中，所述阻抗匹配部与所述接地端之间的阻抗小于所述阻抗匹配部与所述馈入端之间的阻抗。

在本实用新型一实施例中，所述阻抗匹配部包括第一连接部、第二连接部以及第三连接部，所述第一连接部与所述辐射臂电连接，所述第二连接部与所述馈入端连接，所述第三连接部与所述接地端连接，所述第二连接部的阻抗大于所述第三连接部的阻抗。

在本实用新型一实施例中，在所述辐射臂至所述阻抗匹配部的方向上，所述第一连接部的截面积先逐渐减少再逐渐增大。

在本实用新型一实施例中，在所述阻抗匹配部至所述馈入端的方向上，所述第二连接部的截面积先逐渐减少再逐渐增大。

在本实用新型一实施例中，在所述阻抗匹配部至所述接地端的方向上，所述第三连接部的截面积先逐渐减少再保持不变，所述第二连接部的截面积小于所述第三连接部的截面积。

在本实用新型一实施例中，所述第二子区域为射频地区域，所述第二区域为数字地区域。

在本实用新型一实施例中，所述辐射臂呈C形，远离所述阻抗匹配部的一端朝所述第一子区域内弯折延伸并与所述接地端具有间隔。

在本实用新型一实施例中，所述辐射臂远离所述阻抗匹配部的一端安装有用于发射红外信号的红外发射头。

在本实用新型一实施例中，所述第二区域具有至少一过孔，所述过孔用于安装接收红外信号的红外接收头。

第二方面，本实用新型还提供一种手持设备，所述手持设备包括如第一方面任一项所述的天线结构。

本实用新型提供的天线结构和手持设备，通过设置辐射臂与接地端之间的阻抗小于辐射臂与馈入端之间的阻抗，以使得从辐射臂引入的瞬态大电流分流至接地端，能够增强防静电、防雷击等能力，可避免瞬态大电流流入与馈入端连接的器件而造成该器件的损坏。并且，通过将基板的第一区域的第二子区域设为接地的敷铜区，能够将从接地端出来的电流经过第二区域并流向第二子区域，可实现辐射盲区的增益补强。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。

图1是本实用新型提供的天线结构的示意图；

图2是本实用新型实施例提供的电流流入第二子区域的示意图；

图3是本实用新型实施例提供的阻抗匹配部分流的示意图；

图4是现有技术提供的第二子区域未接地的辐射方向图；

图5是本实用新型实施例提供的第二子区域接地的辐射方向图；

图6是本实用新型提供的手持设备的结构示意图。

附图标记：

100：天线结构； 10：基板； 20：天线组件；

101：第一区域； 1011：第一子区域； 1012：第二子区域；

102：第二区域； 1021：器件； 1022：过孔；

201：辐射臂； 202：馈入端； 203：接地端；

2011：红外发射头； 204：阻抗匹配部； 2041：第一连接部；

2042：第二连接部； 2043：第三连接部。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。

以下对本实用新型涉及的技术术语进行描述：

PCB天线：是一种在PCB上绘制的痕迹或条纹线。根据天线类型和空间限制，PCB天线可以是直线，倒F型，曲折型，圆形或蠕动曲线。在PCB天线中，天线成为与PCB处于同一平面的二维结构。PCB天线便宜且易于制造，并且具有可接受的无线应用范围，例如在蓝牙低能量方面的应用。

由于天线在使用过程中，因静电、雷击等电压极高的瞬态电流进入到手持设备内部时，会从天线端直接进入到器件内部，从而导致器件因电性能超标而损坏，并且现有的天线结构也存在辐射盲区的问题。

因此，本实用新型提供一种天线结构和手持设备，通过设置辐射臂与接地端之间的阻抗小于辐射臂与馈入端之间的阻抗，以使得从辐射臂引入的瞬态大电流分流至接地端，能够增强防静电、防雷击等能力，可避免瞬态大电流流入与馈入端连接的器件而造成该器件的损坏。并且，通过将基板的第一区域的第二子区域设为接地的敷铜区，能够将从接地端出来的电流经过第二区域并流向第二子区域，可实现辐射盲区的增益补强。

下面结合图1-图6描述本实用新型的天线结构和手持设备。

为了保证天线的性能，一般会将天线布设在手持设备的前端边缘，但布设在手持设备的前端边缘，会较容易引入静电等问题。并且现有技术的天线结构常采用单极天线，该单极天线未设置接地端，所以在遇上静电、雷击等高压瞬态大电流时，瞬态大电流直接进入器件(例如芯片)的内部，导致器件的损坏。

因此，本实用新型实施例可提供一种具有接地端的天线结构，具有接地端的天线结构是单极天线的改进版，并且具有接地端的天线结构由于增设了接地端，可以增强防静电、防雷击等能力。并且对天线结构周围的射频地进行补全，可实现辐射盲区的增益补强。

本实用新型可应用于需要天线结构的手持设备，例如遥控器、手机等，以下对本实用新型提供的天线结构进行具体描述。

请参阅图1～图3，图1是本实用新型提供的天线结构的示意图，图2是本实用新型实施例提供的电流流入第二子区域的示意图，图3是本实用新型实施例提供的阻抗匹配部分流的示意图。

本实用新型实施例提供的一种天线结构100包括基板10和天线组件20。如图1所示，基板10包括第一区域101和第二区域102，第一区域101包括第一子区域1011和第二子区域1012。第一子区域1011为不敷铜区域，即为净空区。第二子区域1012为敷铜区域，即射频地区域。第二区域102为敷铜区域，即数字地区域。基板10可以是PCB线路板。天线组件20设置在第一子区域1011内。在无线产品中，会有射频地和数字地的区分，数字地是指走正常电信号的那类参考地，而射频地是参与天线辐射的。

示例性地，第二区域102和第二子区域1012均可以设置为敷铜区域。由于现有技术的第二子区域1012是不敷铜区域，而第二区域102是敷铜区域，所以第二子区域1012与第二区域102是不连通的，所以会出现辐射盲区，是不完整的射频地。而本实用新型将第二子区域1012设为敷铜区域，并与第二区域102的敷铜区域连通，以形成完整的射频地，可以实现辐射盲区的增益补强。完整的射频地是指数字地和射频地之间不能走电信号的线路，并且需要连通在一起。

示例性地，基板10的第二区域102安装有至少一个器件1021，天线组件20包括辐射臂201、馈入端202、接地端203以及阻抗匹配部204。辐射臂201通过阻抗匹配部204分别与馈入端202和接地端203连接。馈入端202通过基板10上的射频信号线与至少一个器件1021电连接。其中，阻抗匹配部204与接地端203之间的阻抗小于阻抗匹配部204与馈入端202之间的阻抗。

示例性地，由于第一子区域1011的空间限制，辐射臂201可以设计为呈C形，并且在远离阻抗匹配部204的一端朝第一子区域1011内弯折延伸并与接地端203具有间隔。需要说明的是，辐射臂201的形状可以根据实际需求进行设计，本实用新型对于辐射臂201的形状不做限制。

如图2所示，本实用新型通过设置阻抗匹配部204与接地端203之间的阻抗小于阻抗匹配部204与馈入端202之间的阻抗，使得阻抗匹配部204将从辐射臂201引入的瞬态电流分流至接地端203。也就是说，使得瞬态电流导入馈入端202的流量小于导入接地端203的流量，进而使得瞬态电流大部分导入接地，减小了瞬态电流对器件的影响，解决了因瞬态电流导致器件损坏的问题。

并且，从接地端203出来的电流经过接地的第二区域102并流向接地的第二子区域1012，解决了因天线结构的水平辐射方向存在辐射盲区的问题，利用地的谐振作用，有效的提升了原辐射盲区的天线增益，实现了在水平方向上的增益补全。

具体地，如图3所示，阻抗匹配部204包括第一连接部2041、第二连接部2042以及第三连接部2043。第一连接部2041与辐射臂201电连接，第二连接部2042与馈入端202连接，第三连接部2043与接地端203连接。其中，第二连接部2042的阻抗大于第三连接部2043的阻抗。阻抗匹配部204可以通过一导电短路片来实现。

由于第二连接部2042的阻抗大于第三连接部2043的阻抗，以使阻抗匹配部204与馈入端202之间的阻抗大于阻抗匹配部204与接地端203之间的阻抗，进而使得瞬态电流导入馈入端202的流量小于导入接地端203的流量，对连接馈入端202的器件进行保护，以此解决了瞬态电流导致器件损坏的问题。

示例性地，在辐射臂201至阻抗匹配部204的方向上，第一连接部2041的截面积先逐渐减少再逐渐增大。由于电阻＝导体电阻率×长度/导体截面积，所以在长度不变的情况下，截面积越大，则电阻的阻值越小，即阻抗越小。所以第一连接部2041的截面积先逐渐减少再逐渐增大，说明第一连接部2041的阻抗是逐渐增大再减少。

示例性地，在阻抗匹配部204至馈入端202的方向上，第二连接部2042的截面积先逐渐减少再逐渐增大，即第二连接部2042的阻抗先逐渐增大再逐渐减少。而馈入端202至射频信号线的截面积不变。

示例性地，在阻抗匹配部204至接地端203的方向上，第三连接部2043的截面积先逐渐减少再保持不变，即第三连接部2043的阻抗先增大再保持不变，但第二连接部2042的截面积小于第三连接部2043的截面积，这样才使得第二连接部2042的阻抗大于第三连接部2043的阻抗，进而使得接地端203的阻抗小于馈入端202的阻抗，进而使得瞬态电流大部分导入接地端203。

需要说明的是，上述阻抗匹配部204的第一连接部2041、第二连接部2042以及第三连接部2043根据实际需求可以是一体化设置的。另外，第一连接部2041、第二连接部2042以及第三连接部2043的形状也可以根据实际需求进行设计，只需要满足第二连接部2042的阻抗大于第三连接部2043的阻抗即可，本实用新型对于第一连接部2041、第二连接部2042以及第三连接部2043的形状不做限定。

综上所述，阻抗匹配部204在分流点对天线的阻抗进行调整，实现更加有效的瞬态电流下地的效果。通过增大接地端203的宽度，而减少馈入端202的宽度，在分流瞬间，因馈入端202阻抗大而接地端203的阻抗小，从而将电流大部分引入地中，而馈入端202仅引入小部分电流，从而实现极佳的器件保护功能。

若本实用新型的天线结构应用于遥控器产品中，则天线结构100还包括红外发射头和红外接收头。遥控器产品在没配对之前需要通过红外线装置进行发射信号或接收信号，在配对后则可以利用天线结构接收信号。

示例性地，如图2所示，可以在辐射臂201远离阻抗匹配部204的一端安装有用于发射红外信号的红外发射头2011。

示例性地，如图3所示，第二区域102具有至少一过孔1022，过孔1022用于安装接收红外信号的红外接收头。

可以理解的是，为了保证天线的辐射效率，手持设备的天线选型一般会采用单极天线，但是相应地，单极天线相较于倒F天线，缺少了接地端，所以当静电从天线端引入时，瞬态大电流将经过天线流经射频信号线，直接进入器件内部，导致器件被大电流极坏。

因此，本实用新型实施例提供的天线结构相比于现有技术中的天线结构，首先在天线组件的末端增加接地部件，形成倒F天线，然后再通过调整分流节点的阻抗，接地端阻抗小，馈入端阻抗大，并通过两端的阻抗匹配部平衡天线容感性以保证天线性能，即可实现极佳的防静电性能；同时根据实际手持设备的布局，对天线周围的射频地进行补全，以实现辐射盲区的增益补强。

进一步的，相比于现有技术中的天线结构，具有本实用新型提供的天线结构的手持设备，其防静电能力从原先的能够承受18kV高压提升至30kV高压。并且，本实用新型提供的天线结构的辐射盲区的增益由原先的-29dB提升至-11dB。

以下通过仿真数据对本实用新型提供的天线结构的有益效果进行描述。

请继续参阅图4～图5，图4是现有技术提供的第二子区域未接地的辐射方向图，图5是本实用新型实施例提供的第二子区域接地的辐射方向图。使用本实用新型提供的天线结构后，对抗静电能力改善的数据是：

1)单极天线：防静电能力能够承受的最高高压是10kV；

2)仅增加接地端：防静电能力能够承受的最高高压是18kV；

3)增加阻抗匹配部件以对馈入端和接地端进行阻抗匹配：防静电能力能够承受的最高高压是30kV。

进一步的，针对图4存在m1和m2两点辐射盲区，利用天线辐射盲区补强前后的增益对比数据是：

m1：补强前：-26.7dB；补强后：-11dB；提升15.7dB；

m2：补强前：-32.5dB；补强后：-15.2dB；提升17.3dB。

可以理解的是，从上述防静电的角度来看，还可以在天线端可增加TVS管并进行阻抗匹配来实现，但相较于本实用新型的天线结构，TVS管的增加也相应的需要增加成本，而本实用新型仅对天线进行改动，若是整改方案，仅需修改PCB天线部分的Layout即可，若是处于设计阶段，在设计初期即导入该天线的设计方案，无需增加成本。从全向性补全的角度来看，可以采用其他类型的天线去实现无线性能的全向性，但是全向天线一般对周围环境布局要求更高，在手持设备这种紧凑的空间中不现实。故本实用新型的天线结构方案更优。

请继续参阅图6，图6是本实用新型提供的手持设备的结构示意图。本实用新型还提供一种手持设备，所述手持设备包括至少一个器件1021和天线结构100，天线结构100为上述任一项所示的天线结构100。

示例性的，天线结构100包括辐射臂201、阻抗匹配部204、馈入端202以及接地端203。其中，馈入端202与器件1021电连接。

在此需要说明的是，本实用新型实施例提供的手持设备，能够实现上述天线结构的功能，且能够达到相同的技术效果，在此不再对本实施例中与上述天线结构相同的部分及有益效果进行具体赘述。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种天线结构，其特征在于，所述天线结构包括：

基板，其具有第一区域和第二区域，所述第一区域包括不敷铜的第一子区域和敷铜的第二子区域，所述第二区域为敷铜区域；

天线组件，其设置在所述第一子区域，所述天线组件包括辐射臂、阻抗匹配部、馈入端以及接地端，所述辐射臂通过所述阻抗匹配部分别与所述馈入端和所述接地端连接，所述阻抗匹配部用于将从所述辐射臂引入的瞬态电流分流至所述接地端，所述接地端与所述第二子区域连通以形成完整的射频地；

其中，所述阻抗匹配部与所述接地端之间的阻抗小于所述阻抗匹配部与所述馈入端之间的阻抗。

2.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述阻抗匹配部包括第一连接部、第二连接部以及第三连接部，所述第一连接部与所述辐射臂电连接，所述第二连接部与所述馈入端连接，所述第三连接部与所述接地端连接，所述第二连接部的阻抗大于所述第三连接部的阻抗。

3.根据权利要求2所述的天线结构，其特征在于，在所述辐射臂至所述阻抗匹配部的方向上，所述第一连接部的截面积先逐渐减少再逐渐增大。

4.根据权利要求2所述的天线结构，其特征在于，在所述阻抗匹配部至所述馈入端的方向上，所述第二连接部的截面积先逐渐减少再逐渐增大。

5.根据权利要求4所述的天线结构，其特征在于，在所述阻抗匹配部至所述接地端的方向上，所述第三连接部的截面积先逐渐减少再保持不变，所述第二连接部的截面积小于所述第三连接部的截面积。

6.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述第二子区域为射频地区域，所述第二区域为数字地区域。

7.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述辐射臂呈C形，远离所述阻抗匹配部的一端朝所述第一子区域内弯折延伸并与所述接地端具有间隔。

8.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述辐射臂远离所述阻抗匹配部的一端安装有用于发射红外信号的红外发射头。

9.根据权利要求8所述的天线结构，其特征在于，所述第二区域具有至少一过孔，所述过孔用于安装接收红外信号的红外接收头。

10.一种手持设备，其特征在于，所述手持设备包括如权利要求1～9任一项所述的天线结构。

Images