CN220569887U - 一种无线设备及天线 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开一种无线设备及天线，该天线可以适用于路由器、调制解调器或者用户前置设备等无线设备，本申请实施例中的天线包括介质基板、辐射单元、馈电结构和反射件，反射件的周壁设置有通孔，与平面反射件以及反射腔周向封闭的反射件相比，本申请实施例中经反射腔内壁反射的电磁波部分可以自周向侧壁上的通孔辐射至发射腔的外部，优化电场使得电场形成的口径场的有效口径面积更大，能够提升天线定向增益。并且辐射单元设置于介质基板结构紧凑，成本低且空间占据小，使该天线可以应用于较小尺寸的无线设备中。

Description

一种无线设备及天线

技术领域

本申请实施例涉及无线传输设备技术领域，尤其涉及一种无线设备及天线。

背景技术

随着社会的发展和科技的进步，无线设备越来越广泛应用于生活的各个领域，无线设备通常利用天线对电路信号与电磁波信号进行转换。天线作为电磁收发器，其对无线设备性能起到至关重要的影响。

请参考图1，图1示出了当前技术一种路由器的使用场景图。当前路由器1’通常使用全向辐射天线，全向天线向四周进行均匀辐射，辐射范围比较大。但是当信号遇到障碍物3’时，信号将会减弱，导致处于障碍物3’另一侧的接收设备2’所接收的信号比较差。当前虽然也有通过设置定向天线提高无线设备的天线辐射增益，但是现有定向天线结构复杂，成本比较高。如何提供一种结构紧凑且在指定方向上的增益比较高的天线，是本领域内技术人员始终关注的技术问题之一。

实用新型内容

本申请实施例提供一种在指定方向上增益比较高且结构紧凑的天线及无线设备。

本申请实施例提供一种天线，包括介质基板、辐射单元和馈电结构，辐射单元和馈电结构设置于介质基板，并且辐射单元和馈电结构电连接；

天线还包括反射件，反射件包括具有敞口的反射腔，反射腔的内壁用于反射辐射单元的辐射；反射腔的周向侧壁设置有通孔。

与平面反射件以及反射腔周向封闭的反射件相比，本申请实施例中经反射腔内壁反射的电磁波部分可以自周向侧壁上的通孔辐射至发射腔的外部，优化电场使得电场形成的口径场的有效口径面积更大，能够提升天线定向增益。并且辐射单元设置于介质基板结构紧凑，空间占据小，使该天线可以应用于较小尺寸的无线设备中。

在一种示例中，反射件包括第一板体，第一板体与介质基板平行设置，第一板体位于反射腔远离敞口的一侧，反射腔的内壁包括第一板体朝向介质基板的表面，第一板体与介质基板之间的距离为小于或者等于四分之一真空波长。

第一板体为平面结构，基于镜像原理产生定向辐射，并且第一板体与介质基板之间的距离为小于或者等于四分之一真空波长时，可以获得更高的定向增益，尤其当与介质基板之间的距离为等于四分之一真空波长时，定向增益较高。

在一种示例中，介质基板位于反射腔内部，反射件还包括第二板体，第二板体为环状，反射腔的内壁还包括第二板体的内壁面；

第一板体和第二板体至少部分区域分离设置，第一板和第二板体之间形成通孔，该实施例第一板体和第二板体加工简单。

当然，也可以在第二板体设置有通孔，第一板体和第二板体相对端部可以周向连接，预先可以形成整体，这样可以提高天线整体组装效率。

在一种示例中，第一板体和介质基板二者的排列方向定义为第一方向，沿第一方向，距离第一板体越近，反射腔的横截面尺寸逐渐减小或者阶段性减小，横截面垂直于第一方向。

本申请实施例中反射腔沿第一方向为非等截面结构，越靠近第一板体其截面越小，该缩口式反射腔能够优化电场，有利于获得较大的天线的有效口径面积，进而获得定向较大增益。

在一种示例中，沿第一方向，第二板体包括第一环形段和第二环形段，第一环形段和第二环形段均为等截面，第二环形段的横截面尺寸大于第一环形段的横截面尺寸，第一环形段的一端部周向连接第一板体；还包括连接板，第一环形段的另一端至少局部区域通过连接板连接第二环形段，通孔开设于第二环形段，第二环形段围成环形腔，介质基板位于第环形腔内部，第二环形段远离第一环形段的一端围成敞口。

本申请实施例发射腔的尺寸阶段性变化，结构相对比较简单。

在一种示例中，通孔的周向孔壁包括依次连接的孔壁一、孔壁二、孔壁三和孔壁四，其中孔壁一和孔壁二相对平行设置且沿第一方向排列，孔壁一和孔壁二之间的间距为1/4-1/2真空波长。

在一种示例中，孔壁一位于矩形孔远离第一板体的一侧，连接板朝向敞口的表面为连接面，第二环形段远离连接面的端面为敞口端面，敞口端面距离连接面的距离为第一距离，敞口端面至孔壁一的距离为第二距离，第二距离与第一距离比值范围为1/4至1/3。该数值可以根据射频电路的具体工作频率进行合理选取，以获得较大的定向增益。

在一种示例中，孔壁二至第一板体朝向敞口的表面的距离为第四距离，第四距离与第一距离的比值范围为1/4至1/3。该数值可以根据射频电路的具体工作频率进行合理选取，以获得较大的定向增益。

本申请实施例中满足上述尺寸关系的天线，有利于获取较大的天线的有效口径面积A，提高天线在指定方向上的增益。

在一种示例中，通孔为矩形孔，结构相对简单；

或者/和，第二环形段的横截面为矩形，通孔贯穿第二环形段相对的两侧壁段；

或者/和，第一环形段的横截面也为矩形。

第二环形段和第一环形段为矩形结构简单，二者的形状可以根据具体产品灵活设置。

在一种示例中，介质基板朝向敞口一侧的表面与通孔远离第一板体的孔壁处于沿第一方向的同一高度，这样，有利于获取较大的天线的有效口径面积，提高天线在指定方向上的增益。

在一种示例中，辐射单元为偶极子辐射单元，辐射单元可以印刷于介质基板的表面。偶极子辐射单元加发射板实现沿介质基板法向的定向辐射，实现方式比较简单，空间占据小。

在一种示例中，偶极子辐射单元为双偶极子结构，包括第一偶极子辐射单元和第二偶极子辐射单元，第一偶极子辐射单元和第二偶极子辐射单元均包括两个辐射体，第一偶极子辐射单元和第二偶极子辐射单元二者的极化方向正交。双偶极子结构可以实现两个方向上的辐射，辐射范围广，定向增益高。

在一种示例中，介质基板包括相对设置的第一表面和第二表面，各辐射体为面状结构或线状结构，第一偶极子辐射单元的两辐射体位于第一表面，第二偶极子辐射单元的两辐射体位于第二表面。第一偶极子辐射单元和第二偶极子辐射单元可以印刷或者刻蚀或者涂敷或者粘接于介质基板的两侧表面，两偶极子及与两偶极子连接的馈电结构在空间上布置相对比较灵活。

在一种示例中，馈电结构包括第一馈电结构和第二馈电结构，第一馈电结构电连接第一偶极子辐射单元的两辐射体，第一馈电结构包括第一连接线，第一连接线位于第二表面，第一连接线的两端穿过介质基板连接第一偶极子辐射单元的两个辐射体；

第二馈电结构电连接于第二偶极子辐射单元的两辐射体，第二馈电结构包括第二连接线，第二连接线位于第一表面，第二连接线的两端穿过所介质基板连接第二偶极子辐射单元的两个辐射体。

本申请实施例中将第一连接线和第一偶极子辐射单元设置于介质基板的两侧，第二连接线和第二偶极子辐射单元设置于介质基板的两侧，该结构中连接线与相应辐射体通过穿过介质基板的导体连接，连接可靠性比较高。

在一种示例中，第一馈电结构和第二馈电结构还包括射频馈电口，射频馈电口包括套设的第一导体和第二导体，第一导体和第二导体之间绝缘，第一导体和第二导体分别连接同一辐射单元的两个辐射体。

本申请实施例中通过同轴射频馈电口连接同一单元的两辐射体，结构简单且可靠性高。

在一种示例中，各辐射体均包括相连的主体部和凸部，主体部的周向壁为弧形壁，凸部自主体部的周向局部区域沿径向向外延伸，凸部突出于弧形壁所在的虚拟圆外部，馈电结构连接凸部，同一辐射单元中的两辐射体的凸部相对设置。

该结构的辐射体能够有效增加辐射体的阻抗带宽。

在一种示例中，凸部包括第一侧壁以及两平行的第二侧壁，其中两第二侧壁的一端部分别与弧形壁的两端相接，两第二侧壁的另一端部通过第一侧壁连接。

第一侧壁及第二侧壁可以为平面结构，加工工艺相对简单。在一种示例中，第一表面和第二表面均为正方形，第一偶极子辐射单元的两辐射体的对称中心轴、第二偶极子辐射单元的两辐射体的对称中心轴、第一表面的中心轴、第二表面的中心轴、第一板体的中心轴、第二板体的中心轴同轴。该状态下，天线的方向性较优。

在一种示例中，反射件包括塑料框架，塑料框架表面设置金属层。这样，反射件的重量比较轻，满足产品的轻量化布置。金属层可以通过贴敷或涂敷等方式固定于塑料框架表面，金属层可以为铝箔或者铜箔等导电性能好的金属材料。当然，反射件也可以完全为单一材料的金属导体。

此外，本申请实施例还提供了一种无线设备，包括至少一个上述任一项的天线，无线设备包括壳体，天线内置于无线设备的壳体，或者天线外置于无线设备的壳体。

在一种示例中，无线设备还包括至少一个全向天线。

在一种示例中，无线设备包括路由器。

无线设备具有上述天线，故也具有天线的上述技术效果。

附图说明

图1示出了当前技术一种路由器的使用场景图；

图2为本申请实施例提供的一种无线设备的使用场景图；

图3为本申请实施例提供的另一种无线设备的使用场景图；

图4为本申请实施例中一种无线设备的结构示意图；

图5为图4所示无线设备的去除顶板的局部结构示意图；

图6为图5中天线的结构示意图；

图7为图6所示天线的法向电场分布断面图；

图8为图6所示天线的侧视图；

图9为本申请实施例中另一种天线的结构示意图；

图10为本申请实施例中另一种无线设备的结构示意图；

图11为图10所示无线设备的去除顶板的局部结构示意图；

图12为图11中天线的结构示意图；

图13为图12中反射件的结构示意图；

图14为图12所示天线的侧视图；

图15为图12所示天线的法向电场分布断面图；

图16为当前技术一种天线的结构示意图；

图17为当前技术中又一种天线的另一结构示意图；

图18为图16所示天线的电场的仿真模拟图；

图19为图17所示天线的电场的仿真模拟图；

图20为图5中介质基板、两个偶极子辐射单元和馈电结构的示意图；

图21为图20中两个偶极子辐射单元分解示意图；

图22为图20的俯视图。

其中，图1-图22中的附图标记说明如下：

1’路由器；2’接收设备；3’障碍物；

100无线设备；110天线；120壳体；122面板；121出射口；130射频电路板；

1介质基板；11第一表面；12第二表面；

2辐射单元；21第一偶极子辐射单元；22第二偶极子辐射单元；20辐射体；201主体部；202凸部；2011弧形壁；2021第一侧壁；2022第二侧壁；

3馈电结构；301馈电段；302第一导体；303第二导体；

4反射件；4a发射腔；4b通孔；41第一板体；42第二板体；421第一环形段；422第二环形段；4221第一侧壁段；4222第二侧壁段；43连接板；431连接面；

200第一接收设备；210第二接收设备；300障碍物；400全向天线设备。

具体实施方式

针对背景技术中提出的全向天线在特定方向上增益不高的技术问题，本申请实用新型人进行了深入研究，研究发现当前的定向天线设计方案通常为反射板加偶极子，多运用在基站天线中，偶极子和发射板大都需要多层印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)或三维立体金属结构，体积比较大，成本高且加工难度大，限制了定向天线在小型设备上的应用。

在上述研究发现的基础上，本申请实用新型人进行探索并进行了大量试验，提出了一种定向增益高，且结构紧凑，适用于小型路由器等无线设备的天线。

为了使本领域的技术人员更好地理解本申请实施例的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本申请实施例作进一步的详细说明。

在本申请实施例中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

本申请实施例中所提到的方位用语，例如，“内”、“外”等，仅是参考附图的方向，因此，使用的方位用语是为了更好、更清楚地说明及理解本申请实施例，而不是指示或暗指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申请实施例的限制。

在本申请实施例的描述中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。

本申请实施例所提供的技术方案可以应用于设置有天线的无线设备，本申请实施例对无线设备不做具体限定，无线设备可以为路由器，还可以为调制解调器或者用户前置设备(Customer Premise Equipment，CPE)等。无线设备还可以为手机、平板电脑、平板电脑配件、可穿戴设备、车载设备、笔记本电脑、超级移动个人计算机(ultra-mobile personalcomputer，UMPC)、上网本、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)等具有天线发射功能的设备，或者，也可以是数码相机、单反相机/微单相机、运动摄像机、云台相机、无人机等专业的拍摄设备。为了方便理解，以下以无线设备为路由器为例进行说明。

参见图2，图2为本申请一种实施例中无线设备的使用场景图。

本申请实施例所提供的天线可以应用于图2所示场景，其中路由器100内部设置有本申请实施例所提供的天线，在特定方向上具有较高的增益。图2中的路由器在接通电源并接入外部网络后，进入接入点模式，可以作为其他电子设备的网络接入点。在路由器100进入接入点模式后，可以辐射定向电磁波，定向电磁波穿过障碍物300后可以被电子设备200接收，电子设备200可以与路由器建立局域网通信连接，然后基于局域网通信连接对路由器进行网络配置。

电子设备可以为手机、平板电脑、智能手表或者笔记本电脑等能够接受无线电波的设备，本申请实施例对电子设备的类型不做限定。

请参见图3，图3为本申请另一实施例中无线设备的使用场景图。

本申请实施例所提供的天线还可以应用于图3所示场景，其中路由器100和全向路由器400组成无线设备，路由器100具有本申请实施例的天线，能够实现特定方向较高增益的辐射，路由器100通电后，其天线辐射的电磁波，全向路由器400可以接受路由器100所辐射的电磁波，全向路由器400采用全向天线与周围的各电子设备进行通信连接，图3中仅示出了两个电子设备：第一电子设备210和第二电子设备220。该场景中定向天线和全向天线相结合的方式，路由器100的位置布置更加灵活。

可理解的是，本申请实施例所提供的天线可以单独工作，也可以配合全向天线应用于路由器多天线的多输入多输出系统系统(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)中。

图2和图3中的路由器为天线内置的路由器结构，当然本申请技术方案也可以应用于外置天线的路由器，可以理解的是，图2和图3中的路由器的形态仅是一种可能的实现方式，并不构成对于本申请实施例技术方案的限定。

请参考图4，图4为本申请实施例提供的一种路由器的结构示意图。

本申请实施例中，路由器包括壳体120和天线110，天线110可以内置于壳体120的内腔中，天线110可以通过支架(图中未示出)固定于壳体120，当然，天线110也可以固定于壳体120内部的射频电路板130上，如图5所示，图5中隐去了图4中壳体120的顶部面板122。壳体120的形状不局限于本申请实施例附图所示的长方体结构，还可以为其他形状，例如柱状或者正方体等等。壳体120还可以设置穿过孔121，避免对天线110在特定发射方向上电磁波的影响。

请参考图6，图6为图5中天线的结构示意图。

本申请实施例中的天线110包括介质基板1、辐射单元2、馈电结构3和反射件4。

介质基板1的材料为绝缘材料，例如耐燃材料等级为FR-4的环氧玻璃纤维，辐射单元2和馈电结构3设置于介质基板1，辐射单元2和馈电结构3可以通过印刷于介质基板1，即介质基板1为印刷电路板，该方式结构紧凑。当然辐射单元2和馈电结构3也可以通过其他方式固定于介质基板1，例如粘接或者涂覆等方式。

本申请实施例中的辐射单元2可以为一个或者几个偶极子辐射单元，本领域内技术人员可以理解的是，本申请实施例中的辐射单元不局限于偶极子辐射单元，也可以为其他类型，例如共面波导天线、环天线。本申请实施例以辐射单元为偶极子辐射单元为例，介绍技术方案和技术效果。

本申请实施例中反射件4具有反射腔401，介质基板可以位于反射腔401内部，反射腔401的内部用于反射辐射单元的辐射，反射腔401具有敞口。反射件4的敞口使辐射单元的电场具有一定的方向性，即实现辐射单元电磁波的定向传播。

请参见图7，其中任意天线都可以等效为一系列积分面元的等效，尤其对于口径相对标准的天线，对于同向场平面口径天线，其最大辐射方向为法向，如果口径电场均匀分布，则天线方向性系数其中A为天线的有效口径面积，在有效口径面积区域内天线所产生的电场具有相同的特性，η为小于或者等于1的系数，λ为电磁波的波长。其中的方向性系数D是表征天线辐射的能量在空间分布的集中程度，方向性系数D的数值就越大，天线在该方向上的增益也就越高。从以上公式可以看出，当口径电场均匀，即η＝1时，D具有最大值，/>其中天线口径被定义为垂直于发射的电磁波方向，并且有效截获发射无线电波能量的平面。口径电场就是在这个平面上的电场分布。

在口径电场均匀分布的情况下，有效口径面积A越大，最大方向性系数D的数值就越大。

请再次参见图6，本申请实施例提供的反射件4具有反射腔401，介质基板1位于反射腔401。反射腔401的周向侧壁设置有通孔4b，反射腔401通过通孔4b与反射腔401外部空间能够连通，当对辐射体的电磁波进行辐射时，经反射腔401部分内部反射的信号可以自通孔4b辐射至反射腔401的外部，这在一定程度上能够改善天线形成的电场。通过试验证明，与平面反射件以及反射腔401周向封闭的反射件相比，本申请实施例中经反射腔401内壁反射的电磁波部分可以自周向侧壁上的通孔4b辐射至发射腔401的外部，优化电场分布使得电场形成的口径场的有效口径面积A更大，能够提升天线定向增益。并且辐射单元2设置于介质基板1结构紧凑，成本低且空间占据小，使该天线可以应用于较小尺寸的无线设备中。

其中，通孔4b的形状、大小和数量可以有多种形式，例如通孔4b可以为矩形、圆形或者其他任意形状。

请结合图8理解，本申请实施例中，反射件4包括第一板体41和第二板体42，第一板体41与介质基板1大致平行，第二板体42为环状，第一板体41位于介质基板1的第二表面12一侧，第一板体41和第二板体42形成反射腔401，反射腔401具有敞口4a，敞口4a位于介质基板1的第一表面11一侧。反射腔401的内壁包括第一板体41朝向介质基板1的表面和第二板体42的内壁面。通孔4b位于第二板体42的侧壁，图6示出了通孔4b位于第二板体42的横截面为矩形，通孔4b位于相对侧壁。该实施例中第二板体42设置有通孔4b，第二板体42和第一板体41一体或者固定连接，形成反射件4整体结构，组装方便，效率高。

请参见图9，本申请实施例还提供了反射件4的另一实施方式，与图6不同的是，图8所示反射件4的第二板体42与第一板体41非连接，二者之间具有预定间距，通孔4b形成于第二板体42与第一板体41之间。该实施例无需在第二板体42上加工通孔，简化工艺，并且便于根据射频电路的频率调节通孔4b沿第一方向的宽度，其中第一方向为沿第一板体41和介质基板1排列的方向，图中S方向。

当然，第一板体41和第二板体42也可以部分连接，部分分离。第一板体41和第二板体42至少部分区域分离设置，图7示出了二者完全分离的实施例。

请参见图10至图14，本申请实施例还提供了无线设备及天线的另一种实施方式。与图6中反射件4不同的是，本申请实施例反射件4形成的反射腔401的横截面是非等截面的，如图12和图13所示，沿第一方向S，第二板体42包括第一环形段421和第二环形段422，第一环形段421和第二环形段422均为等截面，第二环形段422的横截面尺寸大于第一环形段421的横截面尺寸，第二环形段422的横截面为矩形，第一环形段421的横截面也为矩形。当然第一环形段421和第二环形段422也可以为非等截面，越靠近第一板体41，截面的尺寸越来越小。本申请实施例中，沿第一方向第二板体42可以不局限于分成两个环形段，还可以为三个或者更多个，每一环形段的横截面可以恒定，实现反射腔401横截面的阶梯性变化，本文以沿第一方向第二板体42分成两个环形段为例，详细介绍技术方案。

第一环形段421的一端部周向连接第一板体41。反射件4还包括连接板43，第一环形段421的另一端至少局部区域通过连接板43连接第二环形段422，连接板43自第一环形段421的周向朝向远离介质基板1一侧延伸。第一环形段421可以周向均设置有连接板43，当然也可以局部位置设置连接板43，本申请实施例给出了第一环形段421相对侧壁设置连接板43的示例，具体地，第二环形段422包括相对设置的第一侧壁段4221和两个相对设置的第二侧壁段4222，其中第二侧壁段4222通过连接板43连接第一环形段421的相应侧壁，第一侧壁段4221与第一环形段421相应侧壁共面，通孔4b贯穿第二环形段422相对的两第一侧壁段4221。通孔4b开设于第二环形段422，介质基板1位于第二环形段422围成的腔体内部，第二环形段422远离第一环形段421的一端围成敞口4a。

该实施例中，反射腔401越靠近第一板体41，横截面越小，反射腔401具有汇聚作用，有利于提高电磁波沿S方向的增益。

当然，除了上述沿第一方向S，距离第一板体41越近，第二板体42围成的环形腔的横截面尺寸阶段性减小结构之外，反射腔401还可以有其他结构，例如反射腔401为锥形结构，即沿第一方向，距离第一板体越近，反射腔401的横截面尺寸逐渐减小，横截面垂直于第一方向。

当然，图9所示实施例中的反射腔401的横截面也可以为设计为非等截面，原理与图10相同，此处不做赘述。

请参见8和图14理解，反射腔401的内壁包括第一板体41朝向介质基板1的表面和第二板体42朝向介质基板1一侧的表面。其中第一板体41与介质基板1之间的距离H为小于或者等于四分之一真空波长。

请再次参见图12至图14，本申请实施例中，通孔可以为矩形孔，矩形孔加工简单。矩形孔的周向孔壁包括依次连接的孔壁一4b1、孔壁二4b2、孔壁三4b3和孔壁四4b4，其中孔壁一4b1和孔壁二4b2相对设置且沿第一方向S布置，孔壁一4b1和孔壁二4b2之间的间距h3范围为1/4真空波长至1/2真空波长，间距h3可以为1/4真空波长，也可以为1/2真空波长，也可以选取1/4真空波长至1/2真空波长之间的任意数值，例如1/3真空波长等等。

当h3介于1/4真空波长至1/2真空波长之间(包括边界值)时，有利于获取较大的天线的有效口径面积A，提高天线在指定方向上的增益。

请参见图20理解，孔壁一4b1位于矩形孔远离第一板体41的一侧，连接板43朝向敞口的表面为连接面431，第二环形段远离连接面的端面为敞口端面4a1，敞口端面4a1距离连接面431的距离为第一距离h1，敞口端面4a1至孔壁一4b1的距离为第二距离h2，第二距离h2与第一距离h1比值范围为1/3至1/4；例如h2与h1的比值可以为1/3。该数值可以根据射频电路的工作频率合理选择。该实施例中有利于获取较大的天线的有效口径面积A，提高天线在指定方向上的增益。

本申请示例中，孔壁二4b2至第一板体41朝向敞口的表面411的距离为第四距离h4，第四距离h4与第一距离h1的比值范围为1/3至1/4；该数值可以根据射频电路的工作频率合理选择。例如h4与h1的比值可以为1/3左右。该实施例中有利于获取较大的天线的有效口径面积A，提高天线在指定方向上的增益。

本申请实施例中，第一环形段421、第二环形段422、通孔4b的形状不局限与本申请描述，还可以为其他，例如第一环形段421和第二环形段422为圆柱筒或者三棱柱等等，通孔4b为梯型孔等等，只要能够实现上述技术效果即可。

本申请实施例中，介质基板1朝向敞口4a一侧的表面(第一表面11)与孔壁一4b1处于沿第一方向S的同一高度。试验证明，介质基板1处于该位置有利于优化天线电场分布，以获取较大的天线的有效口径面积A，提高天线在指定方向上的增益。

本申请实施例还以下述表三数据对天线进行了设计，并仿真模拟了天线所产生的电场，仿真结果可参考图15。

表一

参数	a	b	H	h1	h2	h3	h4
								尺寸mm	58	58	14	15	5	10	5

其中a和b分别为敞口位置的长度和宽度。本申请实施例中敞口横截面为正方形。

表一中仅是给出了一种具体示例下，天线的设置参数，本领域内技术人员应当理解，天线的设置参数不局限于本申请实施例描述，还可以为其他数值。

本申请实施例对反射件4结构不同的几种天线进行了试验，试验测量了各天线加载不同频率的射频电路情况下的方向性系数D最大值。

本申请实施例还对图6、图8以及图12所示天线进行了试验，并获得了方向系数D的最大值。并且为了对比，本申请实施例还进一步对当前技术中两种天线也进行了试验，当前技术中两种天线的图详见图16和图17，图17中的反射件4包括第一板体41和第二板体42，二者围成反射腔401，第二板体42形成反射腔401的周壁，周壁上无通孔。图16中反射件4仅包括第一板体41。本申请将图16中的天线定义为天线一，图17中的天线定义为天线二、图6中的天线定义为天线三、图8中的天线定义天线四、图12中的天线定义为天线五。

天线一至天线五中除了反射板4形状不同之外，其他试验条件均相同，例如介质基板1、馈电结构3等均相同，其中，天线二至天线四中反射件4形成矩形盒体，矩形盒体垂直于介质基板2法向(图中方向S)的截面均为正方形且反射件4垂直于法向的一侧面为敞口，矩形盒体的长宽高相同，介质基板1距离反射件4的第一板体41的距离也是相同的，大致等于四分之一真空波长。本申请实施例中真空波长是电磁波在真空中的波长，介质波长是电磁波在介质中传播的波长。天线一仅具有第一板体41，其与介质基板1平行；天线二反射腔401周向侧壁无通孔天线三至天线五的反射腔401的周向侧壁具有通孔4b，天线三中第二板体42与第一板体41设置有贯穿相对侧壁通孔4b，天线四中第二板体42与第一板体41分离设置，通孔4b形成于二者之间；天线五中第二板体42形成沿S方向非等径的反射腔401。

天线一至天线五的法向方向性系数的最大值详见下表：

表二不同频率的射频电路下天线一至天线五的法向方向性系数D的最大值

从以上表中可以看出具有通孔4b的天线二的方向性系数D明显大于周壁为无通孔的天线二，反射腔401为非等截面的天线五的方向性系数D明显大于等截面的天线三的方向性系数D。方向性系数D越大，天线定向增益越高。图6所示的天线可以实现9dBi以上增益的定向辐射，较传统全向天线增益提升3dB以上，同时水平面3dB波束宽度可以做到约60°，S11＜-10dB带宽约20％。其中S11表示端口1的反射波与入射波之比，即端口1的反射系数。

另外，本申请实施例还通过仿真示意出了图16、图17天线的法向电场断面图，图18为图16所示天线的法向电场分布断面图；图19为图17所示天线的法向电场分布断面图；从图7、图18和图19中也可以看出，开设有通孔4b的反射件4的天线的有效口径面积的长度最大，相应A最大，方向性系数D最大，天线的增益最大。

请参见图20，图20中示出了具有两个偶极子辐射单元的示例。两个偶极子辐射单元分别为第一偶极子辐射单元21和第二偶极子辐射单元22，分别设置于介质基板1的第一表面11和第二表面12，其中第一表面11和第二表面12均垂直法向S，即第一表面11和第二表面12平行设置。每一个辐射单元2包括两个辐射体20，两辐射体20通过相应馈电结构能够连接一具体频率的射频电路，所有偶极子辐射单元可以连接相同频率的射频电路，当然不同偶极子辐射单元可以对应不同频率的射频电路。图7中实线的两辐射体20组成第一偶极子辐射单元21，位于第一表面11；虚线的两辐射体组成第二偶极子辐射单元22，位于第二表面12。

第一偶极子辐射单元21和第二偶极子辐射单元22形成双极化偶极子结构，从图21中可以看出第一偶极子辐射单元21的两辐射体20沿x2方向排列，第二偶极子辐射单元22的两辐射体20沿x1方向排列，其中x1方向和x2方向垂直。本申请实施例中两偶极子辐射单元±45度双极化。第一偶极子辐射单元21和第二偶极子辐射单元22二者极化方向也可以正交，即换言之，第一偶极子辐射单元21的极化方向和第二偶极子辐射单元22的极化方向相互垂直，与单极化偶极子相比，双极化偶极子结构体积可以更小。

本申请实施例中各辐射体可以为面状结构或者线状结构，后文将介绍一种辐射体为面状结构的具体实施例。

相应地，馈电结构3也包括第一馈电结构31和第二馈电结构32，第一馈电结构31电连接第一偶极子辐射单元21的两辐射体20，第二馈电结构32电连接于第二偶极子辐射单元22的两辐射体；第一馈电结构31包括第一连接线301，第一连接线301位于第二表面12，第一连接线301的两端穿过介质基板1连接第一偶极子辐射单元21的两个辐射体。第一偶极子辐射单元21和第二偶极子辐射单元22可以交叉馈电。第一偶极子辐射单元21和第二偶极子辐射单元22的整体长度为二分之一介质波长。其中天线的波长等于波速除以频率。天线在介质中传播，波速等于真空中的波速(既光速)除以介质的介电常数。所以天线在介质中的波长(介质波长)等于光速除以频率再除以介电常数。

第二馈电结构包括第二连接线301’，第二连接线301’位于第一表面11，第二连接线301’的两端穿过介质基板1连接第二偶极子辐射单元22的两个辐射体20。

本申请实施例中将第一连接线301和第一偶极子辐射单元21设置于介质基板1的两侧，第二连接线302和第二偶极子辐射单元22设置于介质基板1的两侧，该结构中连接线与相应辐射体通过穿过介质基板的导体连接，连接可靠性比较高。

本申请实施例中第一连接线301和第二连接线301’的两端可以设置第一金属导体302和第二金属导体303，其中第一金属导体302和第二金属导体303可以为金属柱或者金属化过孔结构。图22中标示出了第一馈电结构31的具体结构，第二馈电结构32与第一馈电结构31结构类似。

本申请实施例中第一馈电结构31和第二馈电结构32还包括射频馈电口，射频馈电口可以位于第一连接线301或第二连接线302的中间位置，图22中P位置。本申请实施例中第一偶极子辐射单元21的两个辐射体20关于过P点且垂直于介质基板1的中心轴线对称，同理，第二偶极子辐射单元22的两个辐射体也关于过P点且垂直于介质基板1的中心轴线对称。第一偶极子辐射单元21的两个辐射体20沿x2方向排列，第二偶极子辐射单元22的两个辐射体20沿x1方向排列。

本申请实施例中射频馈电口包括套设的第一导体和第二导体(图中未示出，但是并不妨碍本领域内技术人员的理解)，第一导体和第二导体之间绝缘，第一导体和第二导体分别连接同一辐射单元的两个辐射体20。本申请实施例中的射频馈电口能够实现对同一辐射单元的两辐射体20的同轴馈电，结构简单。

请再次参见图22，本申请实施例中，各辐射体20结构相同，包括相连的主体部201和凸部202，主体部201的周向壁为弧形壁2011，弧形壁2011可以为圆弧形壁(附图示出了该结构)，也可以为椭圆形弧壁。凸部202自主体部201的周向局部区域沿径向向外延伸，凸部突出于弧形壁2011所在的虚拟圆外部。馈电结构连接凸部202。同一辐射单元中的两辐射体20的凸部202相对靠近设置。

本申请实施例中辐射体20大致为球拍结构，本申请实施例中该结构的辐射体20可以有效增加辐射体的阻抗带宽。

请再次参见图21，本申请实施例中，凸部202包括第一侧壁2022以及两平行的第二侧壁2021，两第二侧壁2021连接于弧形壁2011和第一侧壁2022之间，第一侧壁2022、弧形壁2011、两第二侧壁2021和第一侧壁2022围成封闭的外轮廓。该实施例中凸部202的三个侧壁为平面结构，便于设计和加工。

下表二中给出了介质基板、辐射体在一种具体实施例中的设计参数：

表三一种实施例中介质基板参数和辐射体结构参数

参数	m	n	S1	w	r	z
							尺寸mm	20	20	5	2	3	1

其中，m和n分别为介质基板1的长度和宽度，S1为第一连接段或第二连接段的长度，w为凸部两第二侧壁之间的距离，r为弧形壁的半径，z为介质基板1的厚度。结合图20理解，第一表面11和第二表面12均为正方形，第一偶极子辐射单元21的两辐射体20的对称中心轴、第二偶极子辐射单元的两辐射体20的对称中心轴、第一表面11的中心轴、第二表面12的中心轴、第一板体41的中心轴、第二板体42的中心轴同轴，即中心轴为过P点且垂直于介质基板1的直线。该状态下，天线在指定方向上的增益较优。

本申请实施例中，反射件4包括塑料框架，塑料框架表面设置金属层，图中虽然没有示出，但是并不妨碍本领域内技术人员的理解。该结构反射件4重量比较轻，满足产品设计轻量化需求。当然反射件4也完全可以为金属体，强度比较高。

此外，本申请实施例提供的无线设备包括至少一个上述任一项的天线，天线可以选择内置于无线设备的壳体，或者天线外置于无线设备的壳体。

因此无线设备也具有上述天线的上述技术效果。

关于无线设备的其他结构请参考当前技术。

以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (24)

1.一种天线，其特征在于，包括介质基板、辐射单元和馈电结构，所述辐射单元和所述馈电结构设置于所述介质基板，并且所述辐射单元和所述馈电结构电连接；

所述天线还包括反射件，所述反射件包括具有敞口的反射腔，所述反射腔的内壁用于反射所述辐射单元的辐射；所述反射腔的周向侧壁设置有通孔。

2.根据权利要求1所述天线，其特征在于，所述反射件包括第一板体，所述第一板体与所述介质基板平行设置，所述第一板体位于所述反射腔远离所述敞口的一侧，所述反射腔的内壁包括所述第一板体朝向所述介质基板的表面，所述第一板体与所述介质基板之间的距离为小于或者等于四分之一真空波长。

3.根据权利要求2所述天线，其特征在于，所述介质基板位于所述反射腔内部，所述反射件还包括第二板体，所述第二板体为环状，所述反射腔的内壁还包括所述第二板体的内壁面；

所述第一板体和所述第二板体至少部分区域分离设置，所述第一板和所述第二板体之间形成所述通孔，或者所述第二板体设置有所述通孔。

4.根据权利要求3所述天线，其特征在于，所述通孔的孔壁包括孔壁一和孔壁二，其中所述孔壁一和所述孔壁二相对平行设置且沿第一方向排列，所述孔壁一和所述孔壁二之间的间距为1/4-1/2真空波长，其中所述第一板体和所述介质基板二者的排列方向定义为所述第一方向。

5.根据权利要求3所述天线，其特征在于，所述第一板体和所述介质基板二者的排列方向定义为第一方向，沿所述第一方向，距离所述第一板体越近，所述反射腔的横截面尺寸逐渐减小或者阶段性减小，所述横截面垂直于所述第一方向。

6.根据权利要求5所述天线，其特征在于，沿所述第一方向，所述第二板体包括第一环形段和第二环形段，所述第一环形段和所述第二环形段均为等截面，所述第二环形段的横截面尺寸大于所述第一环形段的横截面尺寸，所述第一环形段的一端部周向连接所述第一板体；

还包括连接板，所述第一环形段的另一端至少局部区域通过所述连接板连接所述第二环形段，所述通孔开设于所述第二环形段，所述第二板体围成环形腔，所述反射腔包括所述环形腔，所述介质基板位于所述环形腔内部，所述第二环形段远离所述第一环形段的一端围成所述敞口。

7.根据权利要求6所述天线，其特征在于，所述通孔的孔壁一位于所述通孔远离所述第一板体的一侧，所述连接板朝向所述敞口的表面为连接面，所述第二环形段远离所述连接面的端面为敞口端面，所述敞口端面距离所述连接面的距离为第一距离，所述敞口端面至所述孔壁一的距离为第二距离，所述第二距离与所述第一距离比值为1/4至1/3；

或者/和，所述通孔的孔壁二至所述第一板体朝向所述敞口的表面的距离为第四距离，所述第四距离与所述第一距离的比值为1/4至1/3。

8.根据权利要求6或7所述天线，其特征在于，所述通孔为矩形孔；

或者/和，所述第二环形段的横截面为矩形，所述通孔贯穿所述第二环形段相对的两侧壁段；

或者/和，所述第一环形段的横截面也为矩形。

9.根据权利要求2至7任一项所述天线，其特征在于，所述介质基板朝向所述敞口一侧的表面与所述通孔远离所述第一板体的孔壁处于沿第一方向的同一高度，其中所述第一板体和所述介质基板二者的排列方向定义为所述第一方向。

10.根据权利要求3至7任一项所述天线，其特征在于，所述辐射单元为偶极子辐射单元。

11.根据权利要求10所述天线，其特征在于，所述偶极子辐射单元为双极化的偶极子结构，包括第一偶极子辐射单元和第二偶极子辐射单元，所述第一偶极子辐射单元和所述第二偶极子辐射单元均包括两个辐射体，所述第一偶极子辐射单元和所述第二偶极子辐射单元二者的极化方向正交。

12.根据权利要求11所述天线，其特征在于，所述介质基板包括相对设置的第一表面和第二表面，各所述辐射体为面状结构或线状结构，所述第一偶极子辐射单元的两辐射体位于所述第一表面，所述第二偶极子辐射单元的两辐射体位于所述第二表面。

13.根据权利要求12所述天线，其特征在于，所述馈电结构包括第一馈电结构和第二馈电结构，所述第一馈电结构电连接所述第一偶极子辐射单元的两辐射体，所述第一馈电结构包括第一连接线，所述第一连接线位于所述第二表面，所述第一连接线的两端穿过所述介质基板连接所述第一偶极子辐射单元的两个所述辐射体；

所述第二馈电结构电连接于所述第二偶极子辐射单元的两辐射体，所述第二馈电结构包括第二连接线，所述第二连接线位于所述第一表面，所述第二连接线的两端穿过所介质基板连接所述第二偶极子辐射单元的两个所述辐射体。

14.根据权利要求13所述天线，其特征在于，所述第一馈电结构和所述第二馈电结构还包括射频馈电口，所述射频馈电口包括套设的第一导体和第二导体，所述第一导体和所述第二导体之间绝缘，所述第一导体和所述第二导体分别连接同一辐射单元的两个所述辐射体。

15.根据权利要求11所述天线，其特征在于，各所述辐射体均包括相连的主体部和凸部，所述主体部的周向壁为弧形壁，所述凸部自所述主体部的周向局部区域沿径向向外延伸，所述凸部突出于所述弧形壁所在的虚拟圆外部，所述馈电结构连接所述凸部，同一辐射单元中的两所述辐射体的凸部相对设置。

16.根据权利要求12所述天线，其特征在于，各所述辐射体均包括相连的主体部和凸部，所述主体部的周向壁为弧形壁，所述凸部自所述主体部的周向局部区域沿径向向外延伸，所述凸部突出于所述弧形壁所在的虚拟圆外部，所述馈电结构连接所述凸部，同一辐射单元中的两所述辐射体的凸部相对设置。

17.根据权利要求13所述天线，其特征在于，各所述辐射体均包括相连的主体部和凸部，所述主体部的周向壁为弧形壁，所述凸部自所述主体部的周向局部区域沿径向向外延伸，所述凸部突出于所述弧形壁所在的虚拟圆外部，所述馈电结构连接所述凸部，同一辐射单元中的两所述辐射体的凸部相对设置。

18.根据权利要求15所述天线，其特征在于，所述凸部包括第一侧壁以及两平行的第二侧壁，其中两所述第二侧壁的一端部分别与所述弧形壁的两端相接，两所述第二侧壁的另一端部通过所述第一侧壁连接。

19.根据权利要求12所述天线，其特征在于，所述第一表面和所述第二表面均为正方形，所述第一偶极子辐射单元的两辐射体的对称中心轴、所述第二偶极子辐射单元的两辐射体的对称中心轴、所述第一表面的中心轴、所述第二表面的中心轴、所述第一板体的中心轴、所述第二板体的中心轴同轴。

20.根据权利要求13所述天线，其特征在于，所述第一表面和所述第二表面均为正方形，所述第一偶极子辐射单元的两辐射体的对称中心轴、所述第二偶极子辐射单元的两辐射体的对称中心轴、所述第一表面的中心轴、所述第二表面的中心轴、所述第一板体的中心轴、所述第二板体的中心轴同轴。

21.根据权利要求1至7任一项所述天线，其特征在于，所述反射件包括塑料框架，所述塑料框架表面设置金属层；

或者，所述反射件为金属导体。

22.一种无线设备，其特征在于，包括至少一个权利要求1至21任一项所述的天线，所述无线设备包括壳体，所述天线内置于所述无线设备的壳体，或者所述天线外置于所述无线设备的壳体。

23.根据权利要求22所述无线设备，其特征在于，所述无线设备还包括至少一个全向天线。

24.根据权利要求22或23所述无线设备，其特征在于，所述无线设备包括路由器。