CN219458013U - 天线组件和通信设备 - Google Patents

Abstract

本申请适用于无线通信技术领域，提供了一种天线组件和通信设备，该天线组件包括设于介质基板正面的第一偶极子单元和第二偶极子单元，第一阵子臂至第四阵子臂均平行于介质基板上第一区域的长边设置，第一阵子臂和第三阵子臂靠近所述第一区域的一个所述宽边设置，其中，第一阵子臂的第一端至第一区域的宽边的距离小于第三阵子臂的第三端至该所述宽边的距离，第二阵子臂的第二端至该所述宽边的距离小于第四阵子臂的第四端至该所述宽边的距离；天线组件采用单面布置天线主体，制造成本降低，且第一偶极子单元的第一阵子臂和第二阵子臂整体设计为更靠近其中一个宽边，使第一偶极子单元和第二偶极子单元呈交错状态，占据更小的面积。

Description

天线组件和通信设备

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，特别涉及一种天线和通信设备。

背景技术

随着通信技术的发展，海量的物联网设备的接入需要大量的天线。一般物联网设备频段不唯一，双频段天线可以减少单一频段天线使用数量，降低成本，促进节能减排，因此，如何兼顾双频段天线的低成本和高增益等成为目前的设计难点。

目前，常用的双频天线方案为传统偶极子单元天线(如图1和图2所示)和PTFE(聚四氟乙烯，polytetrafluoroethylene)介质基板的H型串馈天线(如图3所示)。传统偶极子单元天线的增益不高，PTFE介质基板的H型串馈天线通过组阵虽然解决了天线增益的问题，但其需要两面走线(图3中实线所示部分表示背面走线，其他部分表示正面走线)，且需要PTFE介质基板，走线成本和板材成本均较高，而且，设计时还需要考虑组阵间距，导致该类型天线整体尺寸较大。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种，旨在解决现有的双频天线存在的成本高、尺寸大的技术问题。

本申请实施例是这样实现的，一种天线组件，包括介质基板和设于所述介质基板正面的第一区域的天线主体，所述天线主体包括馈电部、第一偶极子单元和第二偶极子单元，所述第一偶极子单元包括对称设置的第一阵子臂和第二阵子臂，所述第二偶极子单元包括对称设置的第三阵子臂和第四阵子臂，所述第一区域具有相互垂直的长边和宽边，所述第一阵子臂的长度小于所述第三阵子臂的长度，所述馈电部与所述第一阵子臂、所述第二阵子臂、所述第三阵子臂和所述第四阵子臂均连接；

其中，所述第一阵子臂、所述第二阵子臂、所述第三阵子臂和所述第四阵子臂均平行于所述第一区域的所述长边设置，所述第一阵子臂和所述第三阵子臂靠近所述第一区域的一个所述宽边设置，所述第一阵子臂和所述第二阵子臂相互靠近的一端分别为第一端和第二端，所述第三阵子臂和所述第四阵子臂相互靠近的一端为第三端和第四端，其中，所述第一端至该所述宽边的距离小于所述第三端至该所述宽边的距离，所述第二端至该所述宽边的距离小于所述第四端至该所述宽边的距离。

在一个实施例中，所述第一端和所述第三端之间连接有第一连接部，所述第二端和所述第四端之间连接有第二连接部，所述第一连接部和所述第二连接部相互平行，所述馈电部分别连接于所述第一连接部和所述第二连接部。

在一个实施例中，所述第一连接部和所述第二连接部相对于所述第一区域的长边和宽边为倾斜设置。

在一个实施例中，所述馈电部包括第一馈电部和第二馈电部，所述第一馈电部与所述第一连接部连接，所述第二馈电部与所述第二连接部连接，且所述第一馈电部和所述第二馈电部位于所述第一连接部和所述第二连接部之间。在一个实施例中，所述天线主体还包括与所述第二阵子臂背离所述第一阵子臂的一端连接的第一移相器，以及与所述第一移相器连接的第一阵元。

在一个实施例中，所述移相器为蛇形线。

在一个实施例中，所述第三阵子臂和所述第四阵子臂的相互远离的一端分别呈90°弯折，且所述第三阵子臂的末端朝向所述第一阵子臂弯折。

在一个实施例中，所述第二偶极子单元位于所述第一区域的宽边方向的中心位置；所述天线组件还包括巴伦，连接于所述第三端和所述第四端之间，并位于所述第二偶极子单元背离所述第一偶极子单元的一侧；

或者，所述第一偶极子单元位于所述第一区域的宽边方向的中心位置；所述天线组件还包括巴伦，连接于所述第一端和所述第二端之间，并位于所述第一偶极子单元背离所述第二偶极子单元的一侧。

在一个实施例中，所述天线主体还包括与所述第四阵子臂背离所述第三阵子臂的一端连接的第二移相器，以及与所述第二移相器连接的第二阵元。

本申请实施例的另一目的在于提供一种通信设备，其包括前述各实施例所说的天线组件。

本申请实施例提供的天线组件及通信设备的有益效果在于：

本申请实施例提供的天线组件中，第一阵子臂、第二阵子臂、第三阵子臂和第四阵子臂均平行于第一区域的长边设置，第一阵子臂和第三阵子臂靠近第一区域的一个宽边设置，第一阵子臂和第二阵子臂相互靠近的一端分别为第一端和第二端，第三阵子臂和第四阵子臂相互靠近的一端为第三端和第四端，其中，第一端至宽边的距离小于第三端至所述宽边的距离，第二端至宽边的距离小于第四端至宽边的距离。也即，该天线组件采用单面布置天线主体，制造成本降低，且第一偶极子单元的第一阵子臂和第二阵子臂并非如现有技术那样与第二偶极子单元对齐排布，而是相比于第二偶极子单元设计为更靠近其中一个宽边方向，这使得第一偶极子单元和第二偶极子单元呈交错状态，在单面设计的基础上保证了该天线主体占据更小的面积，从而该天线组件兼顾了低成本和小面积的优势。基于该天线组件的通信设备，其天线组件单面设计且占据较小的面积，兼顾低成本和小面积。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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是现有技术中的双频偶极子单元天线的一种结构示意图；

图2是现有技术中的双频偶极子单元天线的另一种结构示意图；

图3是现有技术中的H型串馈天线；

图4是本申请实施例一提供的天线的平面结构示意图；

图5是本申请实施例二提供的天线的平面结构示意图；

图6是本申请实施例一提供的天线的水平面方向图。

图中标记的含义为：

100、天线组件；

1、介质基板；10、第一区域；

2、天线主体；21、第一偶极子单元；211、第一阵子臂；212、第二阵子臂；22、第二偶极子单元；223、第三阵子臂；224、第四阵子臂；23、第一连接部；24、第二连接部；25、馈电部；251、第一馈电部；252、第二馈电部；261、第一移相器；262、第二移相器；271、第一阵元；272、第二阵元；28、巴伦。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

为了说明本申请所述的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。

请参阅图4和图5所示，本申请实施例首先提供一种天线组件100，其包括介质基板1和设于介质基板1上的天线主体2。介质基板1具有相对设置的正面和背面，天线主体2设于正面，并位于第一区域10内。

第一区域10为矩形区域，在一些情况下可以是正方形区域。第一区域10具有垂直设置的长边和宽边。可以理解的是，当第一区域10为正方形区域时，所说的长边和宽边实际为两个长度相等的边。这里长边和宽边仅表示两个边相互垂直，不表示他们之间的长度关系。第一区域10仅表示天线主体2大体所占据的区域，可以是介质基板1的正面的某个特定区域。反过来，天线主体2所占据的区域作为第一区域10也是可以的。第一区域10的面积可以反映天线主体2所占据的平面面积。第一区域10可以为介质基板1的正面的一部分，也可以为介质基板1的正面。

天线主体2包括第一偶极子单元21和第二偶极子单元22，第一偶极子单元21包括对称设置的第一阵子臂211和第二阵子臂212，第二偶极子单元22包括对称设置的第三阵子臂223和第四阵子臂224。本实施例中，第一偶极子单元21的工作频段为高频频段(如5G频段)，第二偶极子单元22的工作频段为低频频段(如2G频段)，因此，第一阵子臂211的长度小于第三阵子臂223的长度。第二阵子臂212的长度等于第一阵子臂211的长度，第四阵子臂224的长度等于第三阵子臂223的长度。

其中，第一阵子臂211、第二阵子臂212、第三阵子臂223和第四阵子臂224均平行于第一区域10的长边设置，第一阵子臂211和第三阵子臂223靠近第一区域10的其中一个宽边(如基于图3所示方位的位于纸面上侧的宽边)设置。如此，第一阵子臂211和第二阵子臂212在长边方向上对齐且间隔设置，第三阵子臂223和第四阵子臂224在长边方向上对齐且间隔设置。此处，为便于下文描述方便，定义第一阵子臂211和第二阵子臂212相互靠近的一端分别为第一端和第二端，第三阵子臂223和第四阵子臂224相互靠近的一端为第三端和第四端。对应地，第一阵子臂211的另一端为第五端，第二阵子臂212的另一端为第六端，第三阵子臂223的另一端为第七端，第四阵子臂224的另一端为第八端。

本实施例中，第一端至前述宽边的距离小于第三端至前述宽边的距离，第二端至前述宽边的距离小于第四端至前述宽边的距离。

该天线组件100采用单面布置，相比于双面走线的设计形式，单面走线的制造成本降低；由于第一端至前述宽边的距离小于第三端至宽边的距离，第二端至前述宽边的距离小于第四端至宽边的距离，也即，第一阵子臂211和第二阵子臂212均更靠近于前述宽边设置，第一偶极子单元21的第一阵子臂211和第二阵子臂212的第一端和第二端并非如现有技术那样与第二偶极子单元22的第三端和第四端在宽边方向上对齐排布，这使得第一偶极子单元21和第二偶极子单元22呈错开状态，如此，该第一偶极子单元21在第一区域10中的位置设计更合理，对第一区域10的面积利用更合理，在单面设计的基础上保证了该天线主体2占据更小的面积，从而该天线组件100兼顾了低成本和小面积的优势。

请参阅图4所示，第一端和第三端之间连接有第一连接部23，第二端和第四端之间连接有第二连接部24，第一连接部23和第二连接部24相互平行，换言之，第一端和第二端之间的距离等于第三端和第四端之间的距离。并且，第一连接部23和第二连接部24相对于第一区域10的长边和宽边为倾斜设置。

通常地，天线组件100还具有连接测试线(通常称为cable线，未图示)，cable与第一偶极子单元21和第二偶极子单元22均连接，以向第一偶极子单元21和第二偶极子单元22提供测试激励。对于该天线组件100应用在通信设备时介质基板1为竖直设置的情况而言，这样设计的目的在于，如果第一连接部23和第二连接部24是水平的话(平行于宽边，宽边为水平设置)，cable线的出线姿态也是水平的，在一些内置天线机型中，硬件板的位置往往是低于该天线组件100且有一段距离，那样的话cable线就需要由水平转变为向下弯折，这样不利于cable走线设计。因此，本申请中，第一连接部23和第二连接部24的倾斜设计更便于实际cable线的布置。

请继续参阅图4所示，该天线主体2还包括馈电部25，馈电部25分别连接于第一连接部23和所述第二连接部24，以同时经由第一连接部23和第二连接部24向第一阵子臂211、第二阵子臂212、第三阵子臂223和第四阵子臂224馈电。

进一步地，如图4所示，馈电部25包括第一馈电部251和第二馈电部252，第一馈电部251连接于第一连接部23，第二馈电部252连接于第二馈电部252。且第一馈电部251和第二馈电部252位于第一连接部23和第二连接部24之间的空间内。不限于此，在其他实施例中，馈电部25可以为一个整体并同时连接到第一连接部23和第二连接部24。

需要说明的是，在此情况下，cable线的内导体与第一馈电部251连接，cable线的外导体与第二馈电部252。

如图4所示，该天线主体2还包括与第二阵子臂212的第六端连接的第一移相器261，以及与第一移相器261连接的第一阵元271。

通过第一移相器261和第一阵元271的设计，实现了高频辐射部分的组阵，也即形成了高频天线阵列，可以实现高频频段的高增益。

并且，由于第一阵子臂211和第二阵子臂212设计为更靠近第一区域10的一个宽边，其为该第一移相器261和第一阵元271的布置让出空间，从而，整体上，该天线组件100的空间布置也可以较为合理，不会明显增大天线组件100占据的面积，也即，在第一区域10面积不变的情况下，该天线组件100也具有较大的组阵间距。

第一移相器261为蛇形线，通过设计蛇形线的间距和总长度，来调节第一阵元271上的电流的相位，从而可以实现第一阵元271与第二阵子臂212上的电流相位相同，进而实现高频频段的高增益表现。

第一阵元271的长度和形状依据第二阵子臂212的长度以及第二阵子臂212与第一区域10的另一宽边之间的空间进行设计，这里不作特别限定。

在一个实施例中，如图4所示，第三阵子臂223和第四阵子臂224的相互远离的一端分别呈90°弯折。并且，两个弯折的部分的弯折方向是相反的，其中一个平行于宽边方向并朝向第一偶极子单元21延伸，另一个平行于宽边方向并远离第一偶极子单元21延伸。

这样设计的目的在于，蛇形走线的第一移相器261可等效成为感性器件，也即，第一移相器261的设计给该天线组件100带来了感性阻抗。为了阻抗匹配，需要一些容性结构来抵消这部分感性电抗。第二偶极子单元22中第三阵子臂223的朝向第一偶极子单元21的弯折实际增大了其与第一偶极子单元21的相对面积，相当于在此引入了电容，因此，第三阵子臂223的末端弯折结构引入了容性电抗以抵消感性电抗，最终实现该天线组件100的阻抗匹配。

如图4所示，在第一区域10的宽度方向上，第二偶极子单元22位于中心位置。这样设计的目的在于，第二偶极子单元22距离第一区域10或者说介质基板1的两长边的距离相同，从两长边位置出射的低频波的相位大体一致，该天线组件100在低频频段的方向图不会发生畸变。

可以理解的是，由于第二偶极子单元22位于第一区域10的宽边方向上的中心位置，则，第一偶极子单元21则分布在第一区域10的宽度方向上的一侧，其距离两长边的距离不同，从两长边位置出射的高频波的相位存在不一致，会导致高频频段的方向图发生畸变。基于此，在一个实施例中，如图4所示，该天线组件100还包括巴伦28，其连接于第三端和第四端之间，并位于第二偶极子单元22背离第一偶极子单元21的一侧。通过在第二偶极子单元22的第三阵子臂223和第四阵子臂224之间增设巴伦28，可以消除高频频段的方向图的畸变，进而保证该天线组件100在高频频段水平面的平均增益。

巴伦28大体呈弯折形式，其两端分别连接于第三端和第四端。

在其他实施例中，也可以将第一偶极子单元21设置在第一区域10的宽边方向上的中心位置，第二偶极子单元22位于一侧，并在第一偶极子单元21的背离第二偶极子单元22的一侧设置连接在第一端和第二端之间的巴伦28来消除此时天线组件100的低频频段的方向图畸变，同样实现保证该天线组件100在低频频段水平面的平均增益。

接下来，请参阅图5所示，在一个实施例中，天线主体2还包括与第三阵子臂223的背离第四阵子臂224的一端连接的第二移相器262，以及与第二移相器262连接的第二阵元272。

同样可以理解的是，通过第二移相器262和第二阵元272的设计，实现了低频辐射部分的组阵，也即形成了低频天线阵列，可以实现低频频段的高增益。

第二移相器262为蛇形线，通过设计蛇形线的间距和总长度，来调节第二阵元272上的电流的相位，从而可以实现第二阵元272与第三阵子臂223上的电流相位相同，进而实现低频频段的高增益表现。

第二阵元272的长度和形状依据第三阵子臂223的长度以及第三阵子臂223与第一区域10的前述第一宽边之间的空间进行设计，这里不作特别限定。

在其他可选实施例中，根据需要，可以单独对低频辐射部分和高频辐射部分单独进行组阵，也可以同时进行组阵。

由于本申请实施例提供的天线组件100为单面设计，介质基板1可以为FR4介质基板，厚度为0.8mm。相比于PTFE介质基板1，其成本也可以较低。

请参阅图6所示，经对本申请图4所示实施例的天线组件100进行模拟测试，该天线组件100在高频频段(如5G频段)的水平面平均增益最大可达5.24dBi。而传统偶极子构型的天线方案存在理论上限，水平面最大平均增益小于3dBi。H型串馈天线通过组阵也可以达到与本申请相当的高增益，但其需要双面走线，相比之下，本方案在单面走线、降低成本的基础上，还可以实现较高的增益，该天线组件100整体性能良好。

本申请实施例还提供一种通信设备(未图示)，其包括如前述各实施例所述的天线组件100。所说的通信设备可以是手机，也可以是其他类型的终端。根据该通信设备的具体类型和通信需要，该天线组件100可以为内置式，也可以为外置式。

基于前述的该天线组件100的各项有益效果，该通信设备也具有相应的有益效果，不再赘述。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.天线组件，其特征在于，包括介质基板和设于所述介质基板正面的第一区域的天线主体，所述天线主体包括馈电部、第一偶极子单元和第二偶极子单元，所述第一偶极子单元包括对称设置的第一阵子臂和第二阵子臂，所述第二偶极子单元包括对称设置的第三阵子臂和第四阵子臂，所述第一区域具有相互垂直的长边和宽边，所述第一阵子臂的长度小于所述第三阵子臂的长度，所述馈电部与所述第一阵子臂、所述第二阵子臂、所述第三阵子臂和所述第四阵子臂均连接；

其中，所述第一阵子臂、所述第二阵子臂、所述第三阵子臂和所述第四阵子臂均平行于所述第一区域的所述长边设置，所述第一阵子臂和所述第三阵子臂靠近所述第一区域的一个所述宽边设置，所述第一阵子臂和所述第二阵子臂相互靠近的一端分别为第一端和第二端，所述第三阵子臂和所述第四阵子臂相互靠近的一端为第三端和第四端，其中，所述第一端至该所述宽边的距离小于所述第三端至该所述宽边的距离，所述第二端至该所述宽边的距离小于所述第四端至该所述宽边的距离。

2.如权利要求1所述的天线组件，其特征在于，所述第一端和所述第三端之间连接有第一连接部，所述第二端和所述第四端之间连接有第二连接部，所述第一连接部和所述第二连接部相互平行，所述馈电部分别连接于所述第一连接部和所述第二连接部。

3.如权利要求2所述的天线组件，其特征在于，所述第一连接部和所述第二连接部相对于所述第一区域的长边和宽边为倾斜设置。

4.如权利要求2所述的天线组件，其特征在于，所述馈电部包括第一馈电部和第二馈电部，所述第一馈电部与所述第一连接部连接，所述第二馈电部与所述第二连接部连接，且所述第一馈电部和所述第二馈电部位于所述第一连接部和所述第二连接部之间。

5.如权利要求1所述的天线组件，其特征在于，所述天线主体还包括与所述第二阵子臂背离所述第一阵子臂的一端连接的第一移相器，以及与所述第一移相器连接的第一阵元。

6.如权利要求5所述的天线组件，其特征在于，所述移相器为蛇形线。

7.如权利要求5所述的天线组件，其特征在于，所述第三阵子臂和所述第四阵子臂的相互远离的一端分别呈90°弯折，且所述第三阵子臂的末端朝向所述第一阵子臂弯折。

8.如权利要求1至7中任一项所述的天线组件，其特征在于，所述第二偶极子单元位于所述第一区域的宽边方向的中心位置；所述天线组件还包括巴伦，连接于所述第三端和所述第四端之间，并位于所述第二偶极子单元背离所述第一偶极子单元的一侧；

或者，所述第一偶极子单元位于所述第一区域的宽边方向的中心位置；所述天线组件还包括巴伦，连接于所述第一端和所述第二端之间，并位于所述第一偶极子单元背离所述第二偶极子单元的一侧。

9.如权利要求1至7中任一项所述的天线组件，其特征在于，所述天线主体还包括与所述第四阵子臂背离所述第三阵子臂的一端连接的第二移相器，以及与所述第二移相器连接的第二阵元。

10.通信设备，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的天线组件。