CN220544239U - 一种天线及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及天线技术领域，公开了一种天线，包括介质基板、辐射组件和馈电组件，辐射组件包括若干第一辐射体和第二辐射体，若干第一辐射体和第二辐射体均埋设于介质基板，若干第二辐射体间隔分布于若干第一辐射体的两侧，第二辐射体包括第一辐射部和第二辐射部，第一辐射部和第二辐射部间隔设置，馈电组件包括天线地，天线地埋设于介质基板并设有馈电缝隙，若干第一辐射体和第二辐射体在的天线地上的投影覆盖馈电缝隙。通过上述方式，能够等效出同等性能的高介电常数的天线的辐射体，同时，通过若干间隔设置的第一辐射部和第二辐射部，能够激发辐射效率，提升增益，进而无需增大天线的尺寸，即可等效出同等性能的高介电常数的天线。

Description

一种天线及电子设备

技术领域

本实用新型实施例涉及天线技术领域，特别是涉及一种天线及电子设备。

背景技术

高介电常数天线指的是在天线设计中使用高介电常数基板来构造的天线。目前，在高介电常数介质基板上实现了毫米波宽带介质谐振器天线，但是，在测试过程中却发现使用了高介常数介质基板是具有各向异性的，对天线的性能产生一定影响，同时，高介电常数介质基板的价格普遍比低介电常数介质基板的价格高，因此，为了消除高介电常数介质基板带来的各向异性的影响，以及节省成本，通常会使用低介电常数介质基板来构造天线，并进行相应的结构改造，以等效出与使用高介电常数介质基板的天线所具有的同等性能。然而，在实现低介电常数介质基板等效高介电常数介质基板的天线的过程中，为了具有与使用高介电常数介质基板的天线的同等性能，使用低介电常数介质基板等效后的天线通常会相应地增大天线的尺寸，不利于天线的小型化发展。

实用新型内容

本实用新型实施例主要解决的技术问题是提供一种天线及电子设备，在相同的尺寸下，能够实现使用低介电常数介质基板等效高介电常数介质基板所具有的同等性能，同时，通过提升增益抵消等效导致的天线的尺寸增大，有利于天线的小型化发展。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例采用的一个技术方案是：一种天线，包括介质基板、辐射组件和馈电组件，辐射组件包括若干第一辐射体和第二辐射体，若干第一辐射体和第二辐射体均埋设于介质基板，若干第二辐射体间隔分布于若干第一辐射体的两侧，第二辐射体包括第一辐射部和第二辐射部，第一辐射部和第二辐射部间隔设置，馈电组件包括天线地，天线地埋设于介质基板，天线地设有馈电缝隙，若干第一辐射体和第二辐射体在的天线地上的投影覆盖馈电缝隙，以形成缝隙馈电。

可选地，第一辐射部的大小与第二辐射部的大小相同，第一辐射部远离第二辐射部的一端的端面与第一辐射体的顶部端面齐平，第二辐射部远离第一辐射部的一端的端面与第一辐射体的底部端面齐平。

可选地，介质基板定义有第一方向和第二方向，第一方向与第二方向垂直，若干第一辐射体沿第一方向间隔设置，若干第二辐射体沿第一方向间隔设置，沿第二方向，若干第二辐射体对称设置于若干第一辐射体的两侧。

可选地，若干第一辐射体和第二辐射体呈n×n阵列分布，其中，n为单数。

可选地，天线还包括若干金属柱，若干金属柱均埋设于介质基板，若干金属柱于介质基板内环绕辐射组件排布，若干金属柱均与辐射组件间隔设置，若干金属柱共同围合形成金属环阵列，金属环阵列用于增强辐射组件的辐射，以提高天线的增益。

可选地，介质基板包括第一板体、第二板体和第三板体，第一板体、第二板体和第三板体依次首尾堆叠形成介质基板，若干第一辐射体和第二辐射体均埋设于第一板体，天线地设置于第二板体和第三板体之间，若干金属柱均埋设于第一板体和第二板体。

可选地，第一板体的厚度大于第二板体和第三板体的厚度。

可选地，第一板体、第二板体和第三板体的介电常数的范围为2.2-4.4。

可选地，馈电组件还包括微带线，微带线设置于介质基板远离辐射组件的一端的端面，微带线于天线地上的投影与馈电缝隙相交，以使微带线与馈电缝隙耦合。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例采用的另一个技术方案是：提供一种电子设备，包括上述的天线。

本实用新型实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型实施例包括介质基板、辐射组件和馈电组件，辐射组件包括若干第一辐射体和第二辐射体，若干第一辐射体和第二辐射体均埋设于介质基板，若干第二辐射体间隔分布于若干第一辐射体的两侧，第二辐射体包括第一辐射部和第二辐射部，第一辐射部和第二辐射部间隔设置，馈电组件包括天线地，天线地埋设于介质基板，天线地设有馈电缝隙，若干第一辐射体和第二辐射体在的天线地上的投影覆盖馈电缝隙，以形成缝隙馈电。通过介质基板、若干第一辐射体和第二辐射体能够等效出同等性能的高介电常数的天线的辐射体，同时，通过若干断裂设置的第二辐射体，即若干间隔设置的第一辐射部和第二辐射部，能够激发辐射组件的效率，提升增益，进而无需增大天线的尺寸，即可等效出同等性能的高介电常数的天线。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施例或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本实用新型实施例中的天线的整体结构示意图；

图2是本实用新型实施例中的天线的整体结构爆炸图；

图3是本实用新型实施例中的天线的整体结构剖视图；

图4是本实用新型实施例中的天线的正面结构示意图；

图5是本实用新型实施例中的天线的背面结构示意图；

图6是本实用新型实施例中的天线的辐射组件和金属柱的结构示意图；

图7是本实用新型实施例中的天线的电场和磁场的示意图；

图8是本实用新型实施例中的天线的辐射增益图。

图中：1介质基板、11第一板体、12第二板体、13第三板体、2辐射组件、21第一辐射体、22第二辐射体、221第一辐射部、222第二辐射部、3馈电组件、31天线地、311馈电缝隙、32微带线、4金属柱。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“内”、“外”、“垂直的”、“水平的”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

请参阅图1至图6，一种天线，包括介质基板1、辐射组件2和馈电组件3，辐射组件2包括若干第一辐射体21和第二辐射体22，若干第一辐射体21和第二辐射体22均埋设于介质基板1，若干第二辐射体22间隔分布于若干第一辐射体21的两侧，第二辐射体22包括第一辐射部221和第二辐射部222，第一辐射部221和第二辐射部222间隔设置，馈电组件3包括天线地31，天线地31埋设于介质基板1，天线地31设有馈电缝隙311，若干第一辐射体21和第二辐射体22在的天线地31上的投影覆盖馈电缝隙311，以形成缝隙馈电。

请参阅图1至图3，对于上述天线的结构，其中，介质基板1的形状为矩形，并且介质基板1为低介电常数的介质基板1，第一辐射体21和第二辐射体22均为圆形柱状结构，并且第一辐射体21和第二辐射体22的材质为金属。对于上述天线的工作原理，先通过天线地31获取馈电信号并传递至馈电缝隙311，然后经馈电缝隙311将馈电信号穿透介质基板1传递至第一辐射体21和第二辐射体22，最后第一辐射体21和第二辐射体22受馈电信号的激励产生电磁场辐射，其中，由于第二辐射体22断裂设置，即第二辐射体22包括间隔设置的第一辐射部221和第二辐射部222，因此，在第二辐射体22产生电磁场辐射的过程中，间隔设置的第一辐射部221和第二辐射部222能够产生相位和振幅的差异，进而使得第二辐射体22的辐射方向更加集中，从而在特定的方向上获得更高的辐射能量，以提升天线的增益。

请参阅图7，介质基板1、若干第一辐射体21、若干第二辐射体22和天线地31共同形成TE111模式的金属柱天线。TE111模式的金属柱天线中，电场和磁场均沿着金属柱的径向和轴向分布，其中，金属柱通常为圆柱。通过上述方式，能够实现天线结构的紧凑设计，有利于天线的小型化发展，还能够实现高增益，尤其适用于高辐射效率的应用，此外，由于其相对简单的几何形状，因此，能够简化天线的结构，降低生产成本和制造复杂度。

进一步的，请参阅图3和图6，第一辐射部221的大小与第二辐射部222的大小相同，第一辐射部221远离第二辐射部222的一端的端面与第一辐射体21的顶部端面齐平，第二辐射部222远离第一辐射部221的一端的端面与第一辐射体21的底部端面齐平。

请参阅图3和图6，第一辐射部221和第二辐射部222为大小相同的圆柱形金属体，以第一辐射体21的中线为基准，第一辐射部221和第二辐射部222关于第一辐射体21的中线对称分布，此处的中线指的是将第一辐射体21分割为上下对称的两部分的中部对称线，通过上述第一辐射部221和第二辐射部222的对称设置，有利于确保天线在主辐射方向上保持对称性，进而确保辐射能量在特定方向上获得增强，从而提升增益。

进一步的，请参阅图6，介质基板1定义有第一方向和第二方向，第一方向与第二方向垂直，若干第一辐射体21沿第一方向间隔设置，若干第二辐射体22沿第一方向间隔设置，沿第二方向，若干第二辐射体22对称设置于若干第一辐射体21的两侧。

进一步的，请参阅图6，若干第一辐射体21和第二辐射体22呈n×n阵列分布，其中，n为单数。通过上述n×n阵列分布，能够在特定方向上是实现辐射的相干叠加，进而增加了辐射的总能量，从而提升增益，有利于抵消等效导致的天线的尺寸增大。此外，通过上述n×n阵列分布，还能够通过空间滤波减少来自其他方向的干扰信号，进而提高了天线的抗干扰能力。

进一步的，为了进一步提升天线的增益，请参阅图1、图3和图6，天线还包括若干金属柱4，若干金属柱4均埋设于介质基板1，若干金属柱4于介质基板1内环绕辐射组件2排布，若干金属柱4均与辐射组件2间隔设置，若干金属柱4共同围合形成金属环阵列。

请参阅图1和图6，若干金属柱4均为圆柱形金属柱，介质基板1和辐射组件2的整体形状均为矩形，因此，若干金属柱4均沿矩形基板的周缘埋设于矩形介质基板1，并形成矩形金属环阵列，通过上述方式，能够抑制辐射组件2产生的电磁波向四周辐射发散，进而有效增强辐射组件2的电磁波向特定方向发散，从而能够有效提升天线的增益。

进一步的，请参阅图2，介质基板1包括第一板体11、第二板体12和第三板体13，第一板体11、第二板体12和第三板体13依次首尾堆叠形成介质基板1，若干第一辐射体21和第二辐射体22均埋设于第一板体11，天线地31设置于第二板体12和第三板体13之间，若干金属柱4均埋设于第一板体11和第二板体12。通过上述介质基板1包括多个板体的设置，能够通过调整不同的板体的厚度和介电常数的参数，进而实现对天线的工作频率的调谐，有利于天线适应不同的频率范围的应用。

进一步的，请参阅图2，第一板体11的厚度大于第二板体12和第三板体13的厚度。通过上述第一板体11的厚度大于第二板体12和第三板体13的厚度，有利于减少天线的背向辐射，进而增强天线主辐射方向的辐射，从而提升天线的增益。

进一步的，由于介质基板1包括多个板体，并且介质基板1为低介电常数的介质基板1，因此，为了使得介质基板1满足上述条件，请参阅图2，第一板体11、第二板体12和第三板体13的介电常数的范围为2.2-4.4。

进一步的，请参阅图2，馈电组件3还包括微带线32，微带线32设置于介质基板1远离辐射组件2的一端的端面，微带线32于天线地31上的投影与馈电缝隙311相交，以使微带线32与馈电缝隙311耦合。通过上述微带线32的设置，能够使得天线的馈电更加灵活，并且能够更容易地将天线于其他电路元件结合。

进一步的，为验证本实用新型实施例的天线的构思，以下进行仿真实验验证：

请参阅图8，图8为本实用新型实施的天线的辐射增益图，图8中横坐标表示频率，纵坐标表示辐射增益，模型1表示介质基板1中埋设有若干第一辐射体21和若干未包括间隔设置的第一辐射部221和第二辐射部222的第二辐射体22，模型2表示介质基板1中埋设有若干第一辐射体21和若干包括间隔设置的第一辐射部221和第二辐射部222的第二辐射体22，模型3表示介质基板1中埋设有若干第一辐射体21、若干包括间隔设置的第一辐射部221和第二辐射部222的第二辐射体22和若干环绕辐射组件2设置的金属柱4，从图中可以看出，同一频率中，模型1、模型2和模型3的增益逐渐增大，由此可知，本实用新型实施例中，通过若干包括间隔设置的第一辐射部221和第二辐射部222的第二辐射体22，能够提升天线的增益，通过若干环绕辐射组件2设置的金属柱4，能够进一步提升天线的增益。

本实用新型实施例包括介质基板1、辐射组件2和馈电组件3，辐射组件2包括若干第一辐射体21和第二辐射体22，若干第一辐射体21和第二辐射体22均埋设于介质基板1，若干第二辐射体22间隔分布于若干第一辐射体21的两侧，第二辐射体22包括第一辐射部221和第二辐射部222，第一辐射部221和第二辐射部222间隔设置，馈电组件3包括天线地31，天线地31埋设于介质基板1，天线地31设有馈电缝隙311，若干第一辐射体21和第二辐射体22在的天线地31上的投影覆盖馈电缝隙311，以形成缝隙馈电。通过介质基板1、若干第一辐射体21和第二辐射体22能够等效出同等性能的高介电常数的天线的辐射体，同时，通过若干断裂设置的第二辐射体22，即若干间隔设置的第一辐射部221和第二辐射部222，能够激发辐射组件2的效率，提升增益，进而无需增大天线的尺寸，即可等效出同等性能的高介电常数的天线。

本实用新型又提供电子设备实施例，电子设备包括上述的天线，对于上述天线的具体结构和功能可参阅上述实施例，此处不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种天线，其特征在于，包括：

介质基板；

辐射组件，包括若干第一辐射体和第二辐射体，所述若干第一辐射体和第二辐射体均埋设于所述介质基板，所述若干第二辐射体间隔分布于所述若干第一辐射体的两侧，所述第二辐射体包括第一辐射部和第二辐射部，所述第一辐射部和第二辐射部间隔设置；

馈电组件，包括天线地，所述天线地埋设于所述介质基板，所述天线地设有馈电缝隙，所述若干第一辐射体和第二辐射体在所述的天线地上的投影覆盖所述馈电缝隙，以形成缝隙馈电。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，

所述第一辐射部的大小与所述第二辐射部的大小相同，所述第一辐射部远离所述第二辐射部的一端的端面与所述第一辐射体的顶部端面齐平，所述第二辐射部远离所述第一辐射部的一端的端面与所述第一辐射体的底部端面齐平。

3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，

所述介质基板定义有第一方向和第二方向，所述第一方向与所述第二方向垂直，所述若干第一辐射体沿所述第一方向间隔设置，所述若干第二辐射体沿所述第一方向间隔设置，沿所述第二方向，所述若干第二辐射体对称设置于所述若干第一辐射体的两侧。

4.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，

所述若干第一辐射体和第二辐射体呈n×n阵列分布，其中，n为单数。

5.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，

所述天线还包括若干金属柱，所述若干金属柱均埋设于所述介质基板，所述若干金属柱于所述介质基板内环绕所述辐射组件排布，所述若干金属柱均与所述辐射组件间隔设置，所述若干金属柱共同围合形成金属环阵列，所述金属环阵列用于增强所述辐射组件的辐射，以提高所述天线的增益。

6.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，

所述介质基板包括第一板体、第二板体和第三板体，所述第一板体、第二板体和第三板体依次首尾堆叠形成所述介质基板，所述若干第一辐射体和第二辐射体均埋设于所述第一板体，所述天线地设置于所述第二板体和第三板体之间，所述若干金属柱均埋设于所述第一板体和第二板体。

7.根据权利要求6所述的天线，其特征在于，

所述第一板体的厚度大于所述第二板体和第三板体的厚度。

8.根据权利要求6所述的天线，其特征在于，

所述第一板体、第二板体和第三板体的介电常数的范围为2.2-4.4。

9.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，

所述馈电组件还包括微带线，所述微带线设置于所述介质基板远离所述辐射组件的一端的端面，所述微带线于所述天线地上的投影与所述馈电缝隙相交，以使所述微带线与所述馈电缝隙耦合。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-9中任意一项所述的天线。