CN218827810U - 一种天线及电子设备 - Google Patents

Abstract

根据本实用新型实施例所提供的一种天线及电子设备，该天线包括有源振子、反射部及至少一个引向部；所述有源振子与所述反射部连接，所述引向部设置在所述有源振子的外围，所述引向部与所述有源振子之间设有第一间隔，每个所述引向部为长条形结构。通过在有源振子的外围增设长条状的引向部，从而能够使有源阵子在各个方向均具有较强的辐射强度，无辐射死角，进而提高了天线的全向型，能够满足天线的使用需求，并且该天线的整体尺寸较小，从而减小了所占用的净空区的面积，有利于天线的小型化及集成化。另外，长条状的引向部结构简单，更易制作。

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

uwb(Ultra Wideband)是一种无载波通信技术，其利用纳秒至微微秒级的非正弦波脉冲传输数据。uwb具有抗干扰性能强、传输速率高、带宽极宽、消耗电能小、发送功率小及成本低等诸多优势，广泛应用于局域网及数字钥匙中。而uwb天线则是实现uwb技术的核心部件。

目前，现有的uwb天线方向性不好，具有辐射死角，不能满足使用需求，另外，现有的uwb天线自身体积较大，需要在电路板上预留一块较大的净空区，这样就不利于天线的小型化及集成化。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型实施例提供了一种天线及电子设备。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种天线，包括有源振子、反射部及至少一个引向部；

所述有源振子与所述反射部连接，所述引向部设置在所述有源振子的外围，所述引向部与所述有源振子之间设有第一间隔，每个所述引向部为长条形结构。

可选地，所述引向部的长度为0.1λg-0.25λg，λg为所述天线的谐振频率对应波长。

可选地，所述引向部的长度为0.2λg-0.5λg，λg为所述天线的谐振频率对应波长。

可选地，所述引向部的数量为多个，且多个所述引向部由内至外依次排列，相邻的两个所述引向部之间设有第二间隔。

可选地，所述第一间隔的距离为0.1λg–0.4λg，所述第二间隔的距离为0.1λg–0.4λg。

可选地，多个所述引向部的长度由内之外依次减小。

可选地，多个所述引向部包括由内值外依次排列的第一引向部、第二引向部及第三引向部；所述第一引向部的长度为0.25λg，所述第二引向部的长度为0.23λg，所述第三引向部的长度为0.2λg。

可选地，所述反射部包括接地板或大于所述有源振子尺寸的金属条。

可选地，所述有源振子包括第一辐射部及与所述第一辐射部连接的第二辐射部；所述第二辐射部上远离所述第一辐射部的一侧还设有馈电部及与所述反射部连接的接地部；

所述第二辐射部包括第一子辐射部及与所述第一子辐射部连接的第二子辐射部；所述第一子辐射部的外侧设有第一切角，所述第二子辐射部的外侧设有第二切角。

可选地，所述第一辐射部为矩形，所述引向部设置在所述第一辐射部的外侧，且所述引向部沿所述第一辐射部的长度或宽度方向设置。

可选地，所述接地部设置在第一斜边上，所述馈电部设置在所述第一斜边与第二斜边之间；其中，所述第一斜边为所述第一切角所形成的斜边，所述第二斜边为所述第二切角所形成的斜边。

可选地，所述第一辐射部的宽度、所述第二辐射部的宽度与所述第二子辐射部的长度之和为0.25λg，λg为所述天线的谐振频率对应波长。

可选地，所述第一子辐射部与所述第二子辐射部为对称结构。

可选地，所述第一斜边与所述第一辐射部的长度方向的夹角为锐角，所述第二斜边与所述第二辐射部的长度方向的夹角也为锐角。

可选地，所述第一斜边与所述第一辐射部的长度方向的夹角为25°～45°，所述第二所述第二斜边与所述第二辐射部的长度方向的夹角为25°～45°。

可选地，所述第一子辐射部、第二子辐射部、第一辐射部、接地部及馈电部一体成型。

第三方面，本实用新型实施例提供了一种电子设备，包括上述的天线。

根据本实用新型实施例所提供的一种天线及电子设备，通过在有源振子的外围增设长条状的引向部，从而能够使有源阵子在各个方向均具有较强的辐射强度，无辐射死角，进而提高了天线的全向型，能够满足天线的使用需求，并且该天线的整体尺寸较小，从而减小了所占用的净空区的面积，有利于天线的小型化及集成化。另外，长条状的引向部结构简单，更易制作。

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天线的尺寸示意图；

图3为没有引向器的天线的方向图；

图4为根据本实用新型的一个可选实施例的天线的方向图；

图5为根据本实用新型的一个可选实施例的不同长度的引向器对应的方向图；

图6为根据本实用新型的一个可选实施例的天线的使用状态图。

附图标记说明：

10-有源振子，101-第一辐射部，102-第二辐射部，1021-第一子辐射部，10211-第一斜边，1022-第二子辐射部，10221-第二斜边，20-接地部，30-馈电部，40-引向部，401-第一引向部，402-第二引向部，403-第三引向部，50-反射部。

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。

第一方面，如图1所示，本实用新型实施例提供了一种天线，包括有源振子10、反射部50及至少一个引向部40；有源振子10与反射部50连接，引向部40设置在有源振子10的外围，引向部40与有源振子10之间设有第一间隔，每个引向部40为长条形结构。

其中，有源振子10、反射部50及引向部40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，当然也可采用其他材料，本申请不做严格限定。有源振子10可以为纺锤形有源振子、倒F形有源振子、倒三角形有源振子或者倒T形有源振子等。

在具体应用中，有源振子10、反射部50及引向部40布设在基板上。基板的形状不做限定，可以为规则形状，例如矩形等，也可以为不规则形状，如多边形等。具体地，基板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基板，也可以为聚醯亚胺制成的可挠性薄片基板。在一些较优的实现方式中，基板为FR4介质基板。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。

引向部40设置在有源振子10辐射强度较弱的方向，从而能够增强有源振子10在该方向上的辐射强度，进而使有源振子10能够在各个方向均有较强的辐射强度，无辐射死角，进而提高了天线的全向型，能够满足天线的使用需求，并且该天线的整体尺寸较小，从而减小了所占用的净空区的面积，有利于天线的小型化及集成化。另外，长条状的引向部40结构简单，更易制作。

通过图3及图4的对比，有源振子10在添加引向部40后，引向部40方向的增益得到了明显的提升，由此可以看出引向部40对方向图的引向效果较为显著。

进一步地，如图1及图2所示，引向部40的数量为多个，且多个引向部40由内至外依次排列，相邻的两个引向部40之间设有第二间隔。

引向部40的数量越多，引向效果越好。在具体应用中，工作人员可根据实际有源振子10的各方向的辐射强度及净空区的尺寸进行设置，一般的，引向部40的数量不超过8个。各引向部40的长度L4可以相同，也可以不同。

其中，在其他尺寸保持不变的情况下，随着引向部40的长度L4增大，该引向片的辐射方向性有逐步增强的趋势，但随着引向部40长度L4超过一定值后，该引向片的辐射方向性减弱。在其他尺寸保持不变的情况下，随着第二间隔距离d5的增大，该引向片的辐射方向性有逐步增强的趋势，但随着第二间隔距离d5超过一定值后，该引向片的辐射方向性减弱。

在具体应用中，由内至外依次设置第一个引向部、第二个引向部……第N个引向部，其中，调整第一个引向部的长度及其与有源振子10之间的间距，使第一个引向部的电流I1落后于有源振子10上电流I0一个合适的相位角，从而可以在由有源振子10指向第一个引向部的方向上获得较强的辐射；调整第二个引向部的长度及其与第一个引向部之间的间距，使第二个引向部的电流I2落后于第一个引向部的电路I1一个合适的相位角，从而可以在由有源振子10指向第二个引向部的方向上获得较强的辐射，其余引向部均可依此类推，由此反射部50、有源振子10以及多个引向部40组成了具有引向作用的天线，从而改变有源振子10的辐射方向。

进一步地，引向部40的长度为0.1λg-0.25λg，λg为天线的谐振频率对应波长。

在有源振子10为单极子的情况下，引向部40的长度L4为0.1λg-0.25λg，在一些实施例中，引向部40的长度L4为0.25λg，引向部40的效果更好。而在引向部40的长度L4大于0.25λg的情况下，有源振子10的辐射方向性变差，甚至有反向趋势。

进一步地，引向部40的长度为0.2λg-0.5λg，λg为天线的谐振频率对应波长。

在有源振子10为偶极子的情况下，引向部40的长度L4为0.2λg-0.5λg，在一些实施例中，引向部40的长度L4为0.5λg，引向部40的效果更好。

具体可参见图5，图5为不同长度引向部40对天线方向图的不同作用效果，对于单极子的UWB天线，引向部40最佳长度为0.25λg，小于该长度,引向效果略微减弱，但超过该长度则减弱效果加剧，超过一定范围将会起到反射作用，即将原始辐射能力反射回去，会出现相反的效果。对于偶极子天线，引向部40最佳长度则为0.5λg。

进一步地，如图1及图2所示，第一间隔的距离d4为0.1λg–0.4λg第二间隔d5的距离为0.1λg–0.4λg，以使引向部40的引向效果更好。

进一步地，多个引向部40的长度由内之外依次减小，从而通过缩短引向部40的长度来进一步增强引向部40的引向效果。

具体地，如图2所示，多个引向部40包括由内值外依次排列的第一引向部401、第二引向部402及第三引向部403；第一引向部401的长度为0.25λg，第二引向部402的长度为0.23λg，第三引向部403的长度为0.2λg。

进一步地，反射部50包括接地板或大于有源振子10尺寸的金属条。

在具体应用中，反射部50可采用接地板，也可采用大于有源振子10尺寸的金属条。具体地，在采用本申请后续的有源振子10的情况下，反射部50可采用接地板，也可采用尺寸大于0.25λg的金属条。在有源振子10采用偶极子结构的情况下，反射器采用尺寸大于0.5λg的金属条。

进一步地，如图1及图2所示，有源振子10包括第一辐射部101及与第一辐射部101连接的第二辐射部102；第二辐射部102上远离第一辐射部101的一侧还设有馈电部30及与反射部50连接的接地部20；第二辐射部102包括第一子辐射部1021及与第一子辐射部1021连接的第二子辐射部1022；第一子辐射部1021的外侧设有第一切角，第二子辐射部1022的外侧设有第二切角。

其中，馈电部30可采用微带线进行馈电，在一些实现方式中，微带线的电阻为50Ω。

第一子辐射部1021设置的第一切角，使第一子辐射部1021形成了一个近似三角形的结构，同样地，第二子辐射部1022设置的第二切角，使第二子辐射部1022也形成了一个近似三角形的结构，这样不仅可以使有源振子10具有更好的性能，而且也能进一步降低有源振子10所占用的空间。另外，在其他尺寸保持不变的情况下，通过调整第一子辐射部1021的长度L3，可以实现有源振子10的谐振深度和带宽的调整，而有源振子10的谐振频率基本不变。

在本实施例中，该有源振子10的第二子辐射部1022作为主要的辐射区域，通过调整第二子辐射部1022的长度L2可以调整有源振子10的工作频率，由此就可得到有源振子10所需的工作频率，即在其他尺寸保持不变的情况下，随着第二子辐射部1022的长度L2增加，谐振频率向低频偏移，带宽有逐步变窄的趋势。而第一辐射部101及第一子辐射部1021能够使有源振子10具有更好的谐振深度及匹配阻抗，从而提高了有源振子10的性能，这样就省去射频电路，简化了有源振子10的结构，也有利于有源振子10的批量生产。并且该有源振子10的尺寸更小，更利于实现天线的小型化及集成化，也减小了净空区的面积。

进一步地，如图1、图2及图6所示，第一辐射部101为矩形，引向部40设置在第一辐射部101的外侧，且引向部40沿第一辐射部101的长度或宽度方向设置。

呈矩形的第一辐射部101可作为辅助匹配调节区域，即通过调整矩形的宽度d2来实现有源振子10的谐振深度的小幅度调整，而有源振子10的谐振中心频率保持不变，即有源振子10的工作频率保持不变。并且第一辐射部101为矩形结构，也避免了产生圆角结构，从而降低了对有源振子10加工工艺的要求，并且也无需在电路板上预留一个椭圆状的净空区来放置有源振子10。

在具体应用中，工作人员可根据有源振子10各个方向的辐射强度，将引向部40设置在辐射强度较弱的方向，即引向部40在第一辐射部101的上方时，引向部40沿第一辐射部101的长度设置，引向部40在有源振子10的左侧或右侧时，引向部40沿第一辐射部101的宽度方向设置。

进一步地，如图1及图2所示，接地部20设置在第一斜边10211上，馈电部30设置在第一斜边10211与第二斜边10221之间；其中，第一斜边10211为第一切角所形成的斜边，第二斜边10221为第二切角所形成的斜边。

在其他尺寸不变的情况下，通过调节接地部20与馈电部30之间的距离L1，就能够实现谐振深度的大幅度调整，而有源振子10的谐振中心频率保持不变，即有源振子10的工作频率保持不变，从而实现了在调节谐振深度的过程中，不影响有源振子10的谐振中心频率。

另外，通过调节第一辐射部101及第二辐射部102的宽度之和d1，以及接地部20与馈电部30之间的距离L1，可以调整有源振子10的输入阻抗，从而优化带宽及发射效率。在具体应用中，主要通过调节接地部20与馈电部30之间的距离L1，从而得到与馈电部3040相匹配的性能和中心频率谐振深度。

进一步地，如图1及图2所示，第一辐射部101的宽度d2、第二辐射部102的宽度d3与第二子辐射部1022的长度L2之和为0.25λg，从而使有源振子10尺寸更小、带宽更大、方向性更好。

进一步地，如图1及图2所示，第一子辐射部1021与第二子辐射部1022为对称结构。

第一辐射部101与第二辐射部102对称，也就是说第一辐射部101与第二辐射部102具有相同的尺寸。

进一步地，如图1及图2所示，第一斜边10211与第一辐射部101的长度方向的夹角为锐角，第二斜边10221与第二辐射部102的长度方向的夹角也为锐角。

通过调整第一斜边10211与第一辐射部101的长度方向的夹角α的角度，及二斜边与第二辐射部102的长度方向的夹角β的角度，从而调整第一子辐射部1021及第二子辐射部1022的形状，以满足不同基板的需求。

值得注意的是，调整调整第一斜边10211与第一辐射部101的长度方向的夹角α的角度，及二斜边与第二辐射部102的长度方向的夹角β的角度之后，有源振子10的谐振频率会发生改变，而为了使有源振子10的谐振频率保持不变，需要调整接地部20与馈电部30之间的距离L1和/或第一子辐射部1021的长度L3。

具体地，第一斜边10211与第一辐射部101的长度方向的夹角为25°～45°，第二斜边10221与第二辐射部102的长度方向的夹角为25°～45°。

进一步地，如图1及图2所示，第一子辐射部1021、第二子辐射部1022、第一辐射部101、接地部20及馈电部30一体成型。

其中，有源振子10可采用冲压工艺进行制作，这样不仅可简化制作工艺，能够进行批量生产，而且采用一体结构，也增加了各部分连接的稳固性及可靠性。

本申请的天线工作中心频点8GHz，S11<-10dB的带宽为6.50GHz-9.48GHz带宽37.2％，完全覆盖UWB的Channel5频段(中心频点6.5GHz，带宽499.2MHz)及Channel9频段(中心频点8GHz，带宽499.2MHz)，且在所需辐射方向设置引向部40后可以增强所需方向的辐射，提高该方向的增益。

第三方面，本实用新型实施例提供了一种电子设备，包括上述的天线。

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。

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 (17)

1.一种天线，其特征在于，包括有源振子、反射部及至少一个引向部；

所述有源振子与所述反射部连接，所述引向部设置在所述有源振子的外围，所述引向部与所述有源振子之间设有第一间隔，每个所述引向部为长条形结构。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述引向部的长度为0.1λg-0.25λg，λg为所述天线的谐振频率对应波长。

3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述引向部的长度为0.2λg-0.5λg，λg为所述天线的谐振频率对应波长。

4.根据权利要求2或3所述的天线，其特征在于，所述引向部的数量为多个，且多个所述引向部由内至外依次排列，相邻的两个所述引向部之间设有第二间隔。

5.根据权利要求4所述的天线，其特征在于，所述第一间隔的距离为0.1λg–0.4λg，所述第二间隔的距离为0.1λg–0.4λg。

6.根据权利要求4所述的天线，其特征在于，多个所述引向部的长度由内之外依次减小。

7.根据权利要求4所述的天线，其特征在于，多个所述引向部包括由内值外依次排列的第一引向部、第二引向部及第三引向部；所述第一引向部的长度为0.25λg，所述第二引向部的长度为0.23λg，所述第三引向部的长度为0.2λg。

8.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述反射部包括接地板或大于所述有源振子尺寸的金属条。

9.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述有源振子包括第一辐射部及与所述第一辐射部连接的第二辐射部；所述第二辐射部上远离所述第一辐射部的一侧还设有馈电部及与所述反射部连接的接地部；

所述第二辐射部包括第一子辐射部及与所述第一子辐射部连接的第二子辐射部；所述第一子辐射部的外侧设有第一切角，所述第二子辐射部的外侧设有第二切角。

10.根据权利要求9所述的天线，其特征在于，所述第一辐射部为矩形，所述引向部设置在所述第一辐射部的外侧，且所述引向部沿所述第一辐射部的长度或宽度方向设置。

11.根据权利要求10所述的天线，其特征在于，所述接地部设置在第一斜边上，所述馈电部设置在所述第一斜边与第二斜边之间；其中，所述第一斜边为所述第一切角所形成的斜边，所述第二斜边为所述第二切角所形成的斜边。

12.根据权利要求9所述的天线，其特征在于，所述第一辐射部的宽度、所述第二辐射部的宽度与所述第二子辐射部的长度之和为0.25λg，λg为所述天线的谐振频率对应波长。

13.根据权利要求9所述的天线，其特征在于，所述第一子辐射部与所述第二子辐射部为对称结构。

14.根据权利要求11所述的天线，其特征在于，所述第一斜边与所述第一辐射部的长度方向的夹角为锐角，所述第二斜边与所述第二辐射部的长度方向的夹角也为锐角。

15.根据权利要求14所述的天线，其特征在于，所述第一斜边与所述第一辐射部的长度方向的夹角为25°～45°，所述第二所述第二斜边与所述第二辐射部的长度方向的夹角为25°～45°。

16.根据权利要求9所述的天线，其特征在于，所述第一子辐射部、第二子辐射部、第一辐射部、接地部及馈电部一体成型。

17.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-16任一项所述的天线。

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