CN114300827A - 集成式天线及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成式天线，该集成式天线包括基柱、顶盖、GNSS天线、通信天线，基柱具有沿其自身高度方向上的第一端和第二端，顶盖连接于第一端，顶盖背离第一端的一面为第一面，GNSS天线包括多组螺旋臂，每一组螺旋臂绕设于基柱的外周面，并沿第一端螺旋延伸至第二端，同时通信天线设置于第一面上。本发明公开的集成式天线及电子设备，在实现小型化设计需求的同时，可以实现GNSS天线与通讯天线的集成设计。

Description

集成式天线及电子设备

技术领域

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种集成式天线及电子设备。

背景技术

随着科技的发展，现有电子设备中具有较多的通讯***以支持设备的多功能(如定位功能、网络通讯、蓝牙通讯等)。在电子设备中，为了实现定位功能，多采用GNSS(GlobalNavigation Satellite System，全球卫星导航***)高精度定位技术，因此需要在电子设备内设置GNSS天线，同时为了实现电子设备的其他功能，还需要在电子设备内设置通信天线，如4G天线、蓝牙/WIFI天线。但为了适应电子设备的小型化设计需求，需要对其内部的各个结构进行小型化设计，例如将上述通信天线集合成一个整体，以减小其对电子设备的空间占用率，但是由于GNSS天线、4G天线、蓝牙/WIFI天线的工作频段不同，各个天线之间的耦合影响较大，进而导致GNSS天线与通信天线的集成设计十分困难。

发明内容

本发明实施例公开了一种集成式天线及电子设备，在实现小型化设计需求的同时，可以实现GNSS天线与通讯天线的集成设计。

为了实现上述目的，本发明第一方面公开了一种集成式天线，包括：

基柱，所述基柱具有沿其自身高度方向上的第一端和第二端；

顶盖，所述顶盖连接于所述第一端，所述顶盖背离所述第一端的一面为第一面；

GNSS天线，所述GNSS天线包括多组螺旋臂，每一组所述螺旋臂绕设于所述基柱的外周面，并沿所述第一端螺旋延伸至所述第二端；以及

通信天线，所述通信天线设置于所述第一面上。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述通信天线包括4G天线和蓝牙/WIFI天线；所述顶盖还包括与所述第一面相背的第二面，所述第二面用于设置所述通信天线的接地模块。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述4G天线包括第一枝节和与第一枝节相连的第二枝节，所述第一枝节位于所述第一面的边缘位置，所述第二枝节位于所述第一枝节的朝向所述第一面的中心的一侧，且所述第二枝节的未与所述第一枝节连接的部分与所述第一枝节之间具有间距。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述4G天线还包括第一耦合枝节和第二耦合枝节，所述第一耦合枝节连接于所述第一枝节并位于所述第一枝节与所述第二枝节之间；所述第二耦合枝节连接于所述第一枝节并位于所述第一枝节与所述第二枝节之间，且所述第二耦合枝节与所述第一耦合枝节沿所述第一枝节的延伸方向间隔设置。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述第一耦合枝节包括第一连接端和第一自由端，所述第一连接端连接于所述第一枝节，所述第一自由端沿第一方向延伸；所述第二耦合枝节包括第二连接端和第二自由端，所述第二连接端连接于所述第一枝节，所述第二连接端与所述第一枝节的连接位置间隔于所述第一连接端与所述第一枝节的连接位置，所述第二自由端沿第二方向延伸；其中，所述第一方向与所述第二方向相反。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述4G天线还包括第三枝节，所述第三枝节设置于所述顶盖的侧壁面并连接于所述第一枝节。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述蓝牙/WIFI天线设置于所述第一面的边缘位置，所述蓝牙/WIFI天线与所述4G天线间隔设置，且所述蓝牙/WIFI天线与所述4G天线沿所述第一面的中心位于同一环状结构上。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述第二面上设置有第一凸台，所述第一凸台环绕于所述接地模块的外周；所述第一凸台包括第一外侧壁和背离所述第二面的第一表面，所述第一外侧壁与所述基柱的外周面具有间距，所述第一表面与所述第一端的端面抵接。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述第一表面上设置有第二凸台，所述第二凸台具有第二外侧壁，所述基柱为实心柱体或空心柱体；所述基柱为实心柱体时，所述基柱的第一端的端面设置有第一凹槽，所述第二外侧壁贴合于所述第一凹槽的内壁面，以使得所述第二凸台嵌合于所述第一凹槽；所述基柱为空心柱体时，所述基柱具有腔体，所述第二外侧壁贴合于所述腔体的内壁面，以使得所述第二凸台嵌合于所述腔体。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述内壁面设置有第一限位部件，所述第二外侧壁对应所述第一限位部件设置有第二限位部件，所述第二限位部件与所述第一限位部件卡合连接，以对所述顶盖限位。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述基柱的第二端设置有第二凹槽，所述第二凹槽自所述第二端朝向所述第一端延伸，所述GNSS天线具有馈电点，所述馈电点设于所述第二凹槽的内壁面，所述集成式天线还包括电路板，所述电路板设置于所述第二凹槽中，且所述电路板的外周面抵接于所述第二凹槽的内壁面，所述电路板与所述馈电点电连接。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述集成式天线还包括填充层和保护层，所述填充层设置于所述基柱的外周面、所述顶盖的第一面以及所述顶盖的侧壁面的未设置所述GNSS天线和所述通信天线的位置，所述填充层为钛白粉；所述保护层喷涂于所述填充层、GNSS天线和所述通信天线的表面，以覆盖所述填充层、所述GNSS天线和所述通信天线，且所述保护层为PU漆。

为了实现上述目的，第二方面，本发明公开了一种电子设备，所述电子设备包括壳体以及如上述第一方面所述的集成式天线，所述集成式天线设置于所述壳体内部。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明实施例提供的集成式天线及电子设备，该集成式天线通过将有多组螺旋臂的GNSS天线的每一组螺旋臂绕设于基柱的外周面，并沿基柱的第一端螺旋延伸至第二端，在达到GNSS天线的工作频率要求的同时实现集成式天线的小型化设计，同时将通信天线设置在连接于基柱第一端的顶盖上，可以充分利用现有空间，以实现集成式天线的小型化设计。同时，将GNSS天线和通信天线分别设置在基柱和顶盖上时，可以根据各个天线所需的工作频率调整基柱和顶盖的各自的介电常数，提高了天线设计的灵活度和自由度，同时可以有效避免各个天线之间的相互影响，进而可以改善多天线耦合严重的问题，在满足天线小型化设计需求的同时实现多天线的集成式设计。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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为本实施例提供的集成式天线的立体结构示意图；

图2A为本实施例提供的集成式天线的顶盖与基柱分解结构示意图；

图2B为图1的A向剖视图；

图3为本实施例提供的集成式天线的填充层、保护层的结构示意图；

图4为本实施例提供的集成式天线(带有填充层和保护层)的立体结构示意图；

图5为本实施例提供的顶盖与空心基柱的剖视结构示意图；

图6为本实施例提供的顶盖与实心基柱的剖视结构示意图；

图7为图6的D部分解放大图；

图8为本实施例提供的顶盖与通信天线的结构示意图；

图9为本实施例提供的顶盖与通信天线的仰视图；

图10为本实施例提供的4G天线的结构示意图；

图11为本实施例提供的集成式天线的部分结构分解结构示意图；

图12为本实施例提供的集成式天线的剖视结构示意图；

图13为图12的E部分解放大图；

图14为本实施例提供的一种集成式天线的GNSS天线无源增益曲线图；

图15为本实施例提供的一种集成式天线的4G天线的无源增益曲线图；

图16为本实施例提供的一种集成式天线的蓝牙/WiFi天线的S11曲线图；

图17为本实施例提供的另一种集成式天线的GNSS天线无源增益曲线图；

图18为本实施例提供的电子设备示意图。

图标：1、基柱；11、第一端；111、第一凹槽；12、第二端；121、第二凹槽；12a、第一内壁面；12b、第三限位部件；13、外周面；14、腔体；15、内壁面；151、第一限位部件；2、顶盖；21、第一面；22、第二面；23、侧壁面；24、第一凸台；240、容置空间；241、第一外侧壁；242、第一表面；25、第二凸台；251、第二外侧壁；25a、第二限位部件；3、GNSS天线；31、第一螺旋臂；32、第二螺旋臂；B、第一点；C、第二点；BO、第一边；CO、第二边；33、第三馈电点；34、第三短路点；4、通信天线；40、接地模块；41、4G天线；411、第一枝节；41a、主体枝节；41b、连接枝节；412、第二枝节；413、第一馈电点；414、第一短路点；415、第三枝节；416、第一耦合枝节；41c、第一连接端；41d、第一自由端；417、第二耦合枝节；41e、第二连接端；41f、第二自由端；42、蓝牙/WIFI天线；421、辐射枝节；422、馈电枝节；42a、第二馈电点；423、短路枝节；42b、第二短路点；51、填充层；52、保护层；6、电路板；61、第一外周面；61a、第四限位部件；100、集成式天线；200、电子设备；210、壳体。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。

下面将结合实施例和附图对本发明的技术方案作进一步的说明。

请参阅图1、图2A、图2B，本实施例第一方面提供了一种集成式天线100，该集成式天线100包括基柱1、顶盖2、多臂GNSS天线3、通信天线4。其中，基柱1具有沿其自身高度方向(如图1中的Z方向)上的第一端11和第二端12，在基柱1的外周面13上设置有GNSS天线3，GNSS天线3包括多组螺旋臂，且GNSS天线3的每一组螺旋臂绕设于基柱1的外周面13，并由基柱1的第一端11螺旋延伸至第二端12，同时在基柱1的第一端11上连接有顶盖2，顶盖2的背离第一端11的一面为第一面21，且在第一面21上设置有通信天线4。

通过将GNSS天线3和通信天线4分别设置在基柱1和顶盖2上，一方面，可以实现对GNSS天线3和通信天线4的信号隔离，从而可以有效避免GNSS天线3与通信天线4之间的信号耦合干扰，以实现对GNSS天线3与通信天线4的集成设计，提高集成式天线100设计的灵活度；同时，由于集成式天线100的基柱1和顶盖2为分体设计，在将GNSS天线3设置于基柱1和将通信天线4设置在顶盖2上的设计工作可以分开进行，可以分别进行验证实验，即，分体式设计可以提高GNSS天线3与通信天线4的设计自由度。另一方面，通过将GNSS天线3设置于基柱1的外周面13，并利用顶盖2的第一面21设置通信天线4，而无需再设置额外的结构搭载通信天线4，可以实现对现有空间的有效利用，进而满足集成式天线100的小型化设计需求。

此外，分体式设计可以使得顶盖2与基柱1根据其上搭载的天线的需要调整其自身材料的介电常数，以满足各自搭载的天线性能的需要。具体地，基柱1可以选择低介电常数、低损耗的介质材料，如介电常数为2.3～2.7的介质材料，以满足GNSS天线3的带宽和增益等性能的要求；而顶盖2可以选择高介电常数、低损耗的材料，如介电常数为5.5～7的介质材料，以满足通信天线4的带宽和增益等性能的要求，使得集成式天线100在满足小型化的设计需求的同时，还分别能够满足GNSS天线3和通信天线4的性能要求，进而提高GNSS天线3和通信天线4的通信效果。

可以理解的是，上述通信天线4可以为4G天线、5G天线、蓝牙/WIFI天线等通信天线4，其可根据集成式天线100的使用场景的需要选择通信天线4的种类，在顶盖2的第一面21上可以设置一种通信天线4，也可以是两种或多种通信天线4的组合，以满足使用需求，在本实施例中对通信天线4的种类和数量不作具体限定。

此外，设置在基柱1外周面13上的GNSS天线3设置有多组螺旋臂，GNSS天线3的螺旋臂的组数可以根据实际情况进行调整，在本实施例中以具有四组螺旋臂的GNSS天线3，即四臂螺旋GNSS天线3为例，对GNSS天线3在基柱1上的结构进行介绍。

具体地，GNSS天线3的每一组螺旋臂包括第一螺旋臂31和第二螺旋臂32，第一螺旋臂31和第二螺旋臂32螺旋缠绕于基柱1的外周面13，第一螺旋臂31可为GNSS天线3的馈电臂，其主要控制GNSS天线3的高频谐振，即GNSS天线3在谐振频率为1525～1615MHz范围内的谐振；第二螺旋臂32可为GNSS天线3的耦合臂，其主要控制GNSS天线3的低频谐振，即GNSS天线3在谐振频率为1165～1300MHz范围内的谐振。第一螺旋臂31与第二螺旋臂32间隔缠绕于基柱1的外周面13，第一螺旋臂31与第二螺旋臂32之间具有间距，且在基柱1上用平行于第一面21的平面截得的截面中，即如图2B中所示，第一螺旋臂31与第二螺旋臂32在该截面上的位置分别为第一点B和第二点C，将第一点B连接于截面中心O形成第一边BO，将第二点C连接于截面中心O形成第二边CO，此时第一边BO和第二边CO形成夹角α，且α可为45°～75°，以使得缠绕于基柱1的外周面13上的第一螺旋臂31与第二螺旋臂32之间形成合适的间距。若间距过大，即α过大，会导致第一螺旋臂31与第二螺旋臂32之间的阻抗不匹配，能量传递效率过低；若间距过小，即α过小，则会提高第一螺旋臂31和第二螺旋臂32之间的信号干扰，导致GNSS天线3性能下降。同时第一螺旋臂31和第二螺旋臂32的长度相等，且第一螺旋臂31和第二螺旋臂32之间可以在基柱1的第一端11连接，也可以在基柱1的第二端12连接，形成GNSS天线的一组螺旋臂，以扩展GNSS天线3的带宽，进而满足GNSS天线3的工作频率要求。

一些实施例中，请参阅图3，图3为将基柱1的外周面13展开后的部分结构剖视图，为了实现对集成式天线100上的GNSS天线3和通信天线4的保护，在集成式天线100的表面还设置有填充层51和保护层52，填充层51填充于基柱1的外周面13、顶盖2的第一面21以及顶盖2的侧壁面23上未设置GNSS天线3和通信天线4的位置，以填充上述表面由于设置GNSS天线3和通信天线4之后而形成的凹凸不平的表面，图3示出了基柱1的外周面13上在设置GNSS天线3后，再设置填充层51和保护层52的层叠状态。具体地，上述填充层51可为钛白粉，在不影响对GNSS天线3的信号影响的基础上，实现对基柱1的外周面13、顶盖2的第一面21以及顶盖2的侧壁面23的填充效果，同时钛白粉还可以对GNSS天线3和通信天线4的结构进行补强，可以有效防止GNSS天线3和通信天线4老化。在将填充层51填充好后，还需要在填充层51以及GNSS天线3和通信天线4的外表面上喷涂保护层52，以实现对GNSS天线3和通信天线4的全面保护。示例性的，该保护层52可以为PU漆，由于PU漆与顶盖2和基柱1的介质的介电常数相近，可以有效降低损耗。例如可参考图4，图4为集成式天线100设置填充层51和保护层52后的表面效果，填充层51和保护层52可以通过覆盖GNSS天线3和通信天线4的表面，实现对GNSS天线3和通信天线4的保护和线路的隐藏，同时通过在集成式天线100上设置填充层51和保护层52可以取代天线保护罩的设计，进而可以减轻集成式天线100的重量，并有助于实现集成式天线100的小型化。

请一并参阅图5和图6，一些实施例中，基柱1可为圆柱状，采用圆柱状的基柱1可以减小基柱1对缠绕其外周面13上的GNSS天线3的影响，可以有效避免GNSS天线3在基柱1上缠绕时产生较大的弯折，进而实现对GNSS天线3的保护。具体地，该基柱1可为实心基柱或者是空心基柱，当该基柱1为空心基柱时，该基柱1可为空心的圆管柱，从而能够降低基柱1对集成式天线100的整体重量的影响，进而实现集成式天线100的轻量化设计。当该基柱1为实心基柱时，该基柱1可为实心的圆管柱，从而能够起到对基柱1的整体结构进行加强的作用，以防止基柱1在受外力影响时容易发生变形或损坏的情况。可以理解的是，在其他实施方式中，基柱1也可以为横截面为椭圆或矩形的柱体，且基柱1可以为实心基柱，也可以为空心基柱，其具体结构形式可以根据实际需要进行选择，在本实施例中不作限定。

请结合图6至图9所示，一些实施例中，由前述可知，顶盖2连接于基柱1的第一端11，因此，当该基柱1为圆柱状时，该顶盖2也可为圆形顶盖。具体地，该顶盖2除了上述的第一面21之外，还包括与第一面21相背的第二面22，该第二面22可用于连接基柱1，同时也可用于设置供通信天线4实现接地的接地模块40。将接地模块40设置在顶盖2的第二面22，可以充分利用第二面22的较大的面积，以得到较大的接地模块40，进而可以使得通信天线4的信号传输与接收效果更佳，同时也不会对通信天线4造成信号干扰。

可选地，接地模块40可以为金属片或其他导电材料，以实现对通信天线4的信号传导，同时，接地模块40的形状可以根据实际需要进行调整，在本实施例中对接地模块40的形状、材料不作具体限定。

进一步地，在顶盖2的第二面22上设置有第一凸台24，第一凸台24环绕于接地模块40的外周，此时，第一凸台24可以对接地模块40起到一定的保护作用，避免接地模块40与其他结构发生碰撞。具体地，该第一凸台可为圆环状凸台，第一凸台24包括第一外侧壁241和背离第二面22的第一表面242，第一外侧壁241与基柱1的外周面13之间具有间距，即，该第一凸台的外径小于基柱的外径，且第一表面242与第一端11的端面抵接。当顶盖2与第一端11连接时，第一表面242可以与第一端11的端面抵接，一方面可以实现对顶盖2在基柱1的高度方向Z上的限位；另一方面，由于第一外侧壁241与外周面13之间具有间距，此时，在顶盖2和第一端11连接的位置形成容置空间240，由于顶盖2与基柱1之间需要胶水粘接，该容置空间240可以为顶盖2与基柱1之间连接注胶时提供注胶空间，可以有效避免胶水流动至基柱1的外周面13，在实现对顶盖2和基柱1之间的连接的情况下，尽量避免胶水对基柱1外周面13上的GNSS天线3的影响。

一些实施例中，在第一表面242上设置有第二凸台25，该第二凸台可为圆环状凸台，第二凸台25具有第二外侧壁251，由前述可知，基柱1可以为实心柱体或空心柱体。示例性的，如图5所示，当将基柱1设计为空心柱体时，基柱1具有腔体14，顶盖2与第一端11连接时，第二外侧壁251可以贴合于腔体14的内壁面15，同时第二凸台25嵌合于该腔体14。通过将第二凸台25嵌合于该腔体14可以实现顶盖2与第一端11的初步连接，以便于后续对顶盖2与第一端11之间的粘接。

另一种示例中，如图6所示，当基柱1为实心柱体时，在基柱1第一端11的端面设置有第一凹槽111，顶盖2于第一端11连接时，第二外侧壁251可以贴合于第一凹槽111的内壁面15，同时第二凸台25嵌合于该第一凹槽111。通过将第二凸台25嵌合于该第一凹槽111可以实现顶盖2与第一端11的初步连接，以便于后续对顶盖2与第一端11之间的粘接。

进一步地，不论该基柱1是空心基柱还是实心基柱，在基柱1与顶盖2的第二凸台25连接时，为了防止顶盖2相对基柱1发生沿基柱1的圆周方向上的运动，在内壁面15上设置有第一限位部件151，同时在第二外侧壁251上设置有与第一限位部件151相对应的第二限位部件25a，且第二限位部件25a与第一限位部件151卡合连接，以实现对顶盖2在第一端11上的连接的限位，防止顶盖2与基柱1之间发生转动，进而提高顶盖2与基柱1之间的连接稳定性。

具体地，上述第一限位部件151为凸条，第二限位部件25a为凹槽，通过凸条和凹槽的配合实现第一限位部件151与第二限位部件25a的卡合连接；同时第一限位部件151可以为一个或多个，相应地，第二限位部件25a的数量应与第一限位部件151相同。此外第一限位部件151也可以为凹槽，第二限位部件25a为凸块，此时也可以实现第一限位部件151与第二限位部件25a的卡合连接。可以理解的是，第一限位部件151与第二限位部件25a的形状结构和数量可以根据实际需要进行选择，在本实施例中不作具体限定。

请一并参阅图9至图11，一些实施例中，通信天线4包括4G天线41和蓝牙/WIFI天线42，且4G天线41和蓝牙/WIFI天线42间隔设置于第一面21，以实现集成式天线100的多功能性，同时4G天线41和蓝牙/WIFI天线42通过第二面22的接地模块40实现接地，以满足4G天线41和蓝牙/WIFI天线42的工作条件。

4G天线41包括第一枝节411和第二枝节412，第一枝节411与第二枝节412相连，共同形成4G天线41的低频谐振，即4G天线41在谐振频率为840～960MHz范围内的谐振。第一枝节411位于第一面21的边缘位置，此时无论第一面21的形状如何，将第一枝节411设置在第一面21的边缘可以使得第一枝节411获得较大的设置空间，进而可以得到最长的第一枝节411，尤其是当第一面21为圆形表面时，位于边缘的第一枝节411可以具有足够的长度和面积进行布置，进而获得足够长度的第一枝节411，以达到4G天线41的低频谐振的振荡频率。同时，第二枝节412位于第一枝节411的朝向第一面21的中心的一侧，第二枝节412的未与第一枝节411连接的部分与第一枝节411之间具有间距，通过在第一枝节411的朝向第一面21中心的位置设置第二枝节412，在第一面21的设置空间有限且第一面21边缘能够容纳的第一枝节411长度不足的情况下，通过向第一面21的中心进行扩展布线，利用第二枝节412补充第一枝节411的长度，以满足低频谐振所需的振荡频率。

具体地，第一枝节411包括主体枝节41a以及连接于主体枝节41a两端的连接枝节41b，第一枝节411通过两端的连接枝节41b分别连接于第二枝节412的两端，以实现第一枝节411与第二枝节412的信号导通，同时由于连接枝节41b的存在，可以使得在主体枝节41a与第二枝节412之间具有间距，当第一枝节411、第二枝节412的长度之和可以达到低频谐振需要的振荡频率时，第一枝节411和第二枝节412之间的间距可以为4G天线41的其他部分的结构提供设计空间，以满足4G天线41在有限的设计空间内的性能要求。

进一步地，为了满足4G天线41的性能需求，在第二枝节412上设置有第一馈电点413和第一短路点414，且第一馈电点413和第一短路点414在第二枝节412的延伸方向上间隔设置，同时第一馈电点413通过金属化细孔连接于第二面22，并在第二面22进行馈电焊接，以对4G天线41进行馈电；第一短路点414通过金属化孔连接于第二面22的接地模块40，以实现4G天线41的接地连接。将第一馈电点413和第一短路点414设置在第二枝节412上时，可以通过金属化孔将第一馈电点413和第一短路点414连接至第二面22，由于第二枝节412相对第一枝节411更靠近中心位置，当第一馈电点413和第一短路点414设置在第二枝节412上时，第一馈电点413和第一短路点414的位置也更靠近中心位置，此时在第二面22进行馈电连接和接地连接时要比在边缘位置更加方便，可以降低4G天线41的接线难度。

一些实施例中，4G天线41还包括第三枝节415，第三枝节415设置于顶盖2的侧壁面23并连接于第一枝节411的主体枝节41a，且第三枝节415的长度与主体枝节41a的长度相等。第三枝节415可以控制4G天线41的低频带宽，从而通过调整第三枝节415在侧壁面23上的宽度，以得到适合于4G天线41的低频带宽。

一些实施例中，4G天线41还包括设置于第一枝节411和第二枝节412之间的第一耦合枝节416和第二耦合枝节417，第一耦合枝节416和第二耦合枝节417连接于第一枝节411的主体枝节41a，为了满足4G天线41的性能需求，第一耦合枝节416、第二耦合枝节417分别为4G天线41的中频耦合枝节(即，控制4G天线在谐振频率为1800～2400MHz范围内进行谐振的耦合枝节)、高频耦合枝节(即，控制4G天线在频率为2600～2700MHz范围内进行谐振的耦合枝节)，将第一耦合枝节416和第二耦合枝节417设置在第一枝节411和第二枝节412之间，可以有效控制第一枝节411、第二枝节412与第一耦合枝节416、第二耦合枝节417之间的距离，进而可以提高第一枝节411、第二枝节412与第一耦合枝节416、第二耦合枝节417的能量传递效率，使得4G天线41的谐振效果更好。

具体地，第一耦合枝节416包括第一连接端41c和第一自由端41d，第一连接端41c连接于主体枝节41a，第二耦合枝节417包括第二连接端41e和第二自由端41f，第二连接端41e连接于主体枝节41a，由于第二枝节412上设置有第一馈电点413和第一短路点414，为了降低第一馈电点413和第一短路点414对第一耦合枝节416和第二耦合枝节417的影响，将第一连接端41c和第二连接端41e连接于主体枝节41a，这样可以通过增大第一连接端41c、第二连接端41e与第一馈电点413、第一短路点414之间的距离，降低第一馈电点413、第一短路点414对第一耦合枝节416和第二耦合枝节417的影响。且由于第一耦合枝节416为中频耦合枝节，第二耦合枝节417为高频耦合枝节，中频耦合枝节所需的振荡频率低于高频耦合枝节，因此第一自由端41d的长度要大于第二自由端41f的长度。为了降低第一耦合枝节416与第二耦合枝节417的耦合影响，第一连接端41c和第二连接端41e沿主体枝节41a的延伸方向间隔设置。此时，第一自由端41d和第二自由端41f可以沿同一方向延伸设置，也可以沿不同方向延伸设置。

示例性地，如图10所示，第一方向为图10中的箭头X所指示的方向，即以第一面21的中心为中心呈顺时针方向；第二方向为图10中的箭头Y所指示的方向，即以第一面21的中心为中心呈逆时针方向，第一方向X与第二方向Y为相反方向。第一自由端41d和第二自由端41f可以沿同一方向延伸设置，即可同沿第一方向X延伸，也可以同沿第二方向Y延伸，且如图10中的(a)所示，在第一枝节411与第二枝节412之间的间距足够的情况下，第一自由端41d和第二自由端41f可以设置于第一面21的不同圆周上，并朝向同一方向，例如第二方向Y延伸。

另一种示例中，如图10中的(b)所示，当第一枝节411与第二枝节412之间的间距不够的情况下，第一自由端41d和第二自由端41f可以设置于第一面21的同一圆周上，并朝向同一方向第二方向Y延伸。

又一种示例中，如图10中的(c)所示，第一自由端41d和第二自由端41f可以沿不同方向延伸设置，即第一自由端41d沿第一方向X延伸，第二自由端41f沿第二方向Y延伸，且当第一枝节411与第二枝节412之间的间距不够的情况下，第一自由端41d和第二自由端41f可以设置于第一面21的同一圆周上。可以理解的是，上述第一耦合枝节416、第二耦合枝节417在第一枝节411与第二枝节412之间的设置方式只是一些示例，在具体设计中，可以根据实际需要进行调整，在本实施例中不作具体限制。

在上述第一耦合枝节416和第二耦合枝节417在第一枝节411与第二枝节412之间的设置方式中，优选将第一自由端41d沿第一方向X延伸，第二自由端41f沿第二方向Y延伸的设置方式，当第一自由端41d和第二自由端41f分别朝向不同的方向延伸时，可以在有限空间内使得第一耦合枝节416和第二耦合枝节417之间的距离更大，进而可以降低第一耦合枝节416与第二耦合之间的耦合影响，进而可以提高4G天线41振荡性能，并降低4G天线41的后续验证和调整设计难度。

请再次参阅图8，一些实施例中，蓝牙/WIFI天线42设置于第一面21的边缘位置，且蓝牙/WIFI天线42与4G天线41间隔设置，且蓝牙/WIFI天线42与4G天线41设置于沿第一面21中心的同一环状结构上，以降低蓝牙/WIFI天线42与4G天线41的耦合影响。具体地，蓝牙/WIFI天线42包括辐射枝节421、馈电枝节422以及短路枝节423，辐射枝节421设置在第一面21的边缘，以使得辐射枝节421可以与第一枝节411、第二枝节412之间的间距足够大，进而降低相互之间的信号影响。馈电枝节422和短路枝节423连接于辐射枝节421并朝向第一面21的中心延伸，且在馈电枝节422和短路枝节423的背离于辐射枝节421的端部设置有第二馈电点42a和第二短路点42b，第二馈电点42a通过金属化孔连接于第二面22，并在第二面22进行馈电焊接，以对蓝牙/WIFI天线42进行馈电；第二短路点42b通过金属化孔连接于第二面22的接地模块40，以实现蓝牙/WIFI天线42的接地连接。将第二馈电点42a和第二短路点42b设置在馈电枝节422和短路枝节423的端部时，可以通过金属化孔将第二馈电点42a和第二短路点42b连接至第二面22，由于馈电枝节422和短路枝节423的端部更靠近中心位置，当第二馈电点42a和第二短路点42b设置在馈电枝节422和短路枝节423的端部时，第二馈电点42a和第二短路点42b的位置也更靠近中心位置，此时在第二面22进行馈电连接和接地连接时要比在边缘位置更加方便，可以降低蓝牙/WIFI天线42的接线难度。

请参阅图11至图13，一些实施例中，为了实现对基柱1的GNSS天线3进行接电，该集成式天线100还包括电路板6。电路板6可为多径抑制板，在电路板6上设计有无源带阻滤波器，以减小蓝牙/WIFI天线42对GNSS天线3的影响。具体地，在基柱1的第二端12设置有第二凹槽121，该第二凹槽121自第二端12朝向第一端11延伸，电路板6设置在第二凹槽121内，电路板6的第一外周面61抵接于第二凹槽121的第一内壁面12a，且电路板6与GNSS天线3进行电连接，以实现对GNSS天线3进行馈电。通过将电路板6设置在第二凹槽121内，可以利用基柱1的现有空间对电路板6进行容纳，即，集成式天线100不需要设置额外的结构对电路板6进行容纳，便于实现集成式天线100的小型化设计，同时将电路板6设置在基柱1的第二端12，便于GNSS天线3与电路板6进行电连接，可以使得集成式天线100的结构设计更加合理。

具体地，由前述可知，基柱1可为实心基柱或空心基柱，当该基柱1为实心基柱时，第二凹槽121可设置在基柱1的第二端12的端面上。当基柱1为空心基柱时，该第二凹槽121可设置于该基柱1的腔体14的内壁面15，并沿着内壁面15的圆周环绕，即，第二凹槽121为环形凹槽。可见，不论基柱1是空心基柱还是实心基柱，在设置电路板6时，都是通过将电路板6设置在基柱1的第二凹槽121中，从而可以减小对集成式天线100的高度方向上的厚度的增加，实现集成式天线100的小型化设计。

进一步地，在第二凹槽121的第一内壁面12a上设置有第三限位部件12b，同时在电路板6的第一外周面61上设置有与第三限位部件12b相对应的第四限位部件61a，且第四限位部件61a与第三限位部件12b卡合连接，以实现对电路板6在第二端12上的连接的限位，防止电路板6与基柱1之间发生转动，进而提高电路板6与基柱1之间的连接稳定性。

具体地，上述第三限位部件12b为凸条，第四限位部件61a为凹槽，通过凸条和凹槽的配合实现第三限位部件12b与第四限位部件61a的卡合连接；同时第三限位部件12b可以为一个或多个，相应地，第四限位部件61a的数量应与第三限位部件12b相同。或者，第三限位部件12b也可以为凹槽，第四限位部件61a为凸块，此时也可以实现第三限位部件12b与第四限位部件61a的卡合连接。可以理解的是，第三限位部件12b与第四限位部件61a的形状结构和数量可以根据实际需要进行选择，在本实施例中不作具体限定。

一些实施例中，该电路板6与GNSS天线3的电连接主要是通过电路板6连接于GNSS天线3的馈电点来实现。具体地，GNSS天线3具有第三馈电点33和第三短路点34，第三馈电点33设置于第一螺旋臂31在基柱1的外周面13的第二端12的端部，第三短路点34设置于第二螺旋臂32在基柱1的外周面13的第二端12的端部，且GNSS天线3的第三馈电点33和第三短路点34设置在基柱1的第二端12，第三馈电点33和第三短路点34通过金属化孔连接于基柱1的第一内壁面12a，同时电连接于电路板6的第一外周面61，以实现电路板6对GNSS天线3的馈电连接和接地连接。

为了可以展示本实施例提供的集成式天线100的性能，下面以基柱1的介电常数为2.65，基柱1的高度为70mm，基柱1为空心柱体，且壁厚为1.5mm，顶盖2的介电常数为5.5，顶盖2在基柱1高度方向Z上的尺寸为6mm，通信天线4为4G天线41和蓝牙/WIFI天线的集成式天线100结构为例，对集成式天线100的性能进行验证：

图14为上述集成式天线的GNSS天线3的无源增益曲线，在1.16-1.28GHz的频率范围内，GNSS天线3增益大于1dBi，最大增益达到2.4dBi。在1.53-1.62GHz的频率范围内，GNSS天线3增益大于3.2dBi，最大增益达到4.5dBi。由此可见，在两个频段内，均实现了GNSS天线3全频覆盖。

图15为上述集成式天线的4G天线41的无源增益曲线，在低频840-960MHz的范围内，4G天线41的增益大于-6.0dBi，最大增益达-2.0dBi，在中频1800-2400MHz的范围内，4G天线41的增益大于-6.0dBi，最大增益达-2.0dBi，在高频2600-2900MHz的范围内，4G天线41的增益大于-1.0dBi，最大增益达0.5dBi。另外4G天线41在导航频率(导航L2频段：1.16-1.3GHz，导航L1频段：1.52-1.62GHz)范围内无谐振(在导航L2频段内4G天线41的增益小于-11dBi，在导航L1频段内4G天线41的增益小于-6dBi)，4G天线41增益均小于-6dBi，效率低，以进一步减小4G天线41对GNSS天线3的影响。

图16为上述集成式天线的双频蓝牙/WIFI天线42的S11曲线，在2410-2480MHz，5100-5400MHz的范围内，蓝牙/WIFI天线42的S11均小于等于-10dB(VSWR(VoltageStanding Wave Ratio，驻波比)≤2)，满足双频150m距离的数据传输功能。为了抑制蓝牙/WIFI天线42的二次分频，电路板6为多径抑制板，并在电路板6上设计有1.2-1.245GHz无源带阻滤波器，以减小蓝牙/WIFI天线42对GNSS天线3的影响。

图17为另一种集成式天线的GNSS天线3的无源增益曲线，在1.16-1.28GHz的频率范围内，GNSS天线3增益大于1dBi，最大增益达到3.4dBi。在1.53-1.62GHz的频率范围内，GNSS天线3增益大于2dBi，最大增益达到3.4dBi。由此可见，在两个频段内，均实现了GNSS天线3全频覆盖。

即上述图14至图17的曲线结果可以展示出本实施例提供的集成式天线100，在满足小型化设计需求的同时，可以实现将GNSS天线3、4G天线41和蓝牙/WIFI天线42集成设计，并可以降低GNSS天线3、4G天线41和蓝牙/WIFI天线42之间的相互影响，使得GNSS天线3、4G天线41和蓝牙/WIFI天线42可以达到一个良好的工作性能。

本实施例提供的集成式天线100通过将基柱1和顶盖2设计为分体式结构，在基柱1和顶盖2上分别设置GNSS天线3和通信天线4，以实现在有限空间内设置更多的天线，同时基柱1和顶盖2的分体式设计可以使得GNSS天线3和通信天线4进行单独设计和验证，提高了GNSS天线3和通信天线4的设计灵活度和自由度，再将调试好的带有GNSS天线3和通信天线4的基柱1和顶盖2连接，以实现天线的集成式设计。

请参阅图18，本实施例还提供了一种电子设备200，该电子设备200包括壳体210以及上述的集成式天线100，且集成式天线100设置于壳体210的内部，通过在电子设备200上设置集成式天线100，在满足电子设备200对天线信号的接收和输出的同时可以实现电子设备200的小型化设计，进而满足用户对电子设备200的小型化需求。可以理解的是，该电子设备可包括但不局限于移动电话、平板电脑、笔记本电脑以及智能穿戴设备(智能手表、智能手环)等，在实现电子设备小型化的同时为电子设备提供高精度定位和4G、蓝牙/WIFI信号，进而提高电子设备的体验感。

以上对本发明实施例公开的集成式天线及电子设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的集成式天线及电子设备及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (13)

1.一种集成式天线，其特征在于，包括：

基柱，所述基柱具有沿其自身高度方向上的第一端和第二端；

顶盖，所述顶盖连接于所述第一端，所述顶盖背离所述第一端的一面为第一面；

GNSS天线，所述GNSS天线包括多组螺旋臂，每一组所述螺旋臂绕设于所述基柱的外周面，并沿所述第一端螺旋延伸至所述第二端；以及

通信天线，所述通信天线设置于所述第一面上。

2.根据权利要求1所述的集成式天线，其特征在于，所述通信天线包括4G天线和蓝牙/WIFI天线；

所述顶盖还包括与所述第一面相背的第二面，所述第二面用于设置所述通信天线的接地模块。

3.根据权利要求2所述的集成式天线，其特征在于，所述4G天线包括第一枝节和与第一枝节相连的第二枝节，所述第一枝节位于所述第一面的边缘位置，所述第二枝节位于所述第一枝节的朝向所述第一面的中心的一侧，且所述第二枝节的未与所述第一枝节连接的部分与所述第一枝节之间具有间距。

4.根据权利要求3所述的集成式天线，其特征在于，所述4G天线还包括第一耦合枝节和第二耦合枝节，所述第一耦合枝节连接于所述第一枝节并位于所述第一枝节与所述第二枝节之间；

所述第二耦合枝节连接于所述第一枝节并位于所述第一枝节与所述第二枝节之间，且所述第二耦合枝节与所述第一耦合枝节沿所述第一枝节的延伸方向间隔设置。

5.根据权利要求4所述的集成式天线，其特征在于，所述第一耦合枝节包括第一连接端和第一自由端，所述第一连接端连接于所述第一枝节，所述第一自由端沿第一方向延伸；

所述第二耦合枝节包括第二连接端和第二自由端，所述第二连接端连接于所述第一枝节，所述第二连接端与所述第一枝节的连接位置间隔于所述第一连接端与所述第一枝节的连接位置，所述第二自由端沿第二方向延伸；

其中，所述第一方向与所述第二方向相反。

6.根据权利要求3所述的集成式天线，其特征在于，所述4G天线还包括第三枝节，所述第三枝节设置于所述顶盖的侧壁面并连接于所述第一枝节。

7.根据权利要求2所述的集成式天线，其特征在于，所述蓝牙/WIFI天线设置于所述第一面的边缘位置，所述蓝牙/WIFI天线与所述4G天线间隔设置，且所述蓝牙/WIFI天线与所述4G天线沿所述第一面的中心位于同一环状结构上。

8.根据权利要求2-7任一项所述的集成式天线，其特征在于，所述第二面上设置有第一凸台，所述第一凸台环绕于所述接地模块的外周；

所述第一凸台包括第一外侧壁和背离所述第二面的第一表面，所述第一外侧壁与所述基柱的外周面具有间距，所述第一表面与所述第一端的端面抵接。

9.根据权利要求8所述的集成式天线，其特征在于，所述第一表面上设置有第二凸台，所述第二凸台具有第二外侧壁，所述基柱为实心柱体或空心柱体；

所述基柱为实心柱体时，所述基柱的第一端的端面设置有第一凹槽，所述第二外侧壁贴合于所述第一凹槽的内壁面，以使得所述第二凸台嵌合于所述第一凹槽；

所述基柱为空心柱体时，所述基柱具有腔体，所述第二外侧壁贴合于所述腔体的内壁面，以使得所述第二凸台嵌合于所述腔体。

10.根据权利要求9所述的集成式天线，其特征在于，所述内壁面设置有第一限位部件，所述第二外侧壁对应所述第一限位部件设置有第二限位部件，所述第二限位部件与所述第一限位部件卡合连接，以对所述顶盖限位。

11.根据权利要求1-7任一项所述的集成式天线，其特征在于，所述基柱的第二端设置有第二凹槽，所述第二凹槽自所述第二端朝向所述第一端延伸，所述GNSS天线具有馈电点，所述馈电点设于所述第二凹槽的内壁面，所述集成式天线还包括电路板，所述电路板设置于所述第二凹槽中，且所述电路板的外周面抵接于所述第二凹槽的内壁面，所述电路板与所述馈电点电连接。

12.根据权利要求1-7任一项所述的集成式天线，其特征在于，所述集成式天线还包括填充层和保护层，所述填充层设置于所述基柱的外周面、所述顶盖的第一面以及所述顶盖的侧壁面的未设置所述GNSS天线和所述通信天线的位置，所述填充层为钛白粉；

所述保护层喷涂于所述填充层、GNSS天线和所述通信天线的表面，以覆盖所述填充层、所述GNSS天线和所述通信天线，且所述保护层为PU漆。

13.一种电子设备，所述电子设备包括壳体以及如上述权利要求1-12任一项所述的集成式天线，所述集成式天线设置于所述壳体内部。

Images