CN115189114A - 天线装置、接地座和电子装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了天线装置、接地座和电子装置。该天线装置包括接地座和馈电电路板。接地座开设有具有辐射出口的辐射腔、第一环状槽和第二环状槽。第一环状槽和第二环状槽均开设于接地座具有辐射出口的一侧面。第一环状槽围绕辐射出口设置，第二环状槽围绕第一环状槽设置。其中，第一环状槽的形状和第二环状槽的形状不同。馈电电路板设置于接地座并与辐射腔耦合，用于通过激励辐射腔向外辐射天线信号。通过上述方式，本申请能够优化辐射场型，减少辐射场型畸变。

Description

天线装置、接地座和电子装置

技术领域

本申请涉及通信技术领域，特别是涉及天线装置、接地座和电子装置。

背景技术

微波通信是直接使用微波作为介质进行的通信，不需要固体介质，当两点间直线距离内无障碍时就可以使用微波传送。利用微波进行通信具有容量大、质量好并可传至很远的距离的特点。在微波通信、电子对抗以及雷达中，喇叭天线以其结构简单、增益适中、阻抗频带宽的优点而得到广泛应用。但目前的天线在辐射信号过程中容易产生辐射场型畸变的问题。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供天线装置、接地座和电子装置，能够优化辐射场型，减少辐射场型畸变。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：

提供一种天线装置。该天线装置包括接地座和馈电电路板。接地座开设有具有辐射出口的辐射腔、第一环状槽和第二环状槽。第一环状槽和第二环状槽均开设于接地座具有辐射出口的一侧面。第一环状槽围绕辐射出口设置，第二环状槽围绕第一环状槽设置。其中，第一环状槽的形状和第二环状槽的形状不同。馈电电路板设置于接地座并与辐射腔耦合，用于通过激励辐射腔向外辐射天线信号。

本申请采用的另一个技术方案是：

提供一种天线装置的接地座。接地座开设有具有辐射出口的辐射腔、第一环状槽和第二环状槽，第一环状槽和第二环状槽均开设于接地座具有辐射出口的一侧面，且第一环状槽围绕辐射出口设置，第二环状槽围绕第一环状槽设置，其中第一环状槽的形状和第二环状槽的形状不同。

本申请采用的又一个技术方案是：

提供一种电子装置。电子装置包括主控电路板和上述实施例中的天线装置，主控电路板耦接天线装置。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，通过设置第一环形槽，能够使接地座具有辐射出口的表面呈现较大的电抗，对表面电流有抑制作用，能够减少辐射场型的畸变，达到优化场型的目的。通过在第一环形槽外进一步设置形状与第一环形槽不同的第二环形槽，能够减少天线装置辐射面反射的电磁波振幅，且能够进一步地抑制表面电流，从而进一步减少辐射场型的畸变，以进一步优化场型，进而达到了优化天线装置性能的目的。

附图说明

图1是本申请电子装置一实施例的电路结构示意框图；

图2是本申请天线装置一实施例的立体结构示意图；

图3是图2所示天线装置的结构的俯视示意图；

图4是图2所示天线装置的剖面结构示意图；

图5是图2所示天线装置的立体剖切结构示意图；

图6是图3中天线装置尺寸的示意图；

图7是图4中天线装置尺寸的示意图；

图8是相关技术一的接地座的E面和H面的场型仿真示意图；

图9是相关技术二的接地座设的E面和H面场型仿真示意图；

图10是本申请天线装置的接地座的E面和H面场型仿真示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

本申请的发明人经过长期研究发现，当电磁辐射***进入微波频段时，喇叭天线这种天线装置1以其特有的实用性能和低廉的造价，获得了广泛应用。但是喇叭天线的一个明显缺陷，就是E面方向图具有高的旁瓣和后瓣，即场型畸变。这是因为工作于主模激励状态的喇叭或波导，其内壁表面具有纵向表面电流。在辐射出口101所在平面，绝大部分纵向表面电流，通过相应对壁间的位移电流，在空间闭合，形成主辐射场，小部分则在辐射出口101边缘形成边缘绕射。这样会使天线装置1的场型容易产生畸变，导致天线装置1的性能受到影响。为了解决改善上述技术问题，本申请可以提供以下实施例。

参阅图1，本申请电子装置一实施例描述的电子装置3可以是手机终端、笔记本电脑、平板电脑、对讲机、电动汽车、雷达装置或智能可穿戴设备等。电子装置3包括主控电路板30和天线装置1，主控电路板30耦接天线装置1。主控电路板30能够发送信息至天线装置1，通过天线装置1与外界进行通信。例如，主控电路板30可以用于控制电子装置3的运行和操作，例如主控电路板30上可以设置有处理器(图未示出)和存储器(图未示出)等部件，天线装置1可以耦接处理器。

关于本实施例中的天线装置1可以参见下述本申请天线装置一实施例描述的天线装置1。

参阅图2，天线装置1包括接地座2和馈电电路板201。天线装置1的馈电电路板201设置于接地座2并与辐射腔11耦合，用于通过激励辐射腔11向外辐射天线信号。馈电电路板201能够接收其他设备/部件的信息和/或电能，进而来产生相应的天线信号，从而达到通信的目的。

接地座2开设有具有辐射出口101的辐射腔11，辐射腔11可以在激励下产生天线信号，天线信号能够从辐射出口101出射。辐射腔11横截面的形状可以是方形或圆形等，在此不做具体限定。辐射出口101的形状也可以是方形或圆形等，不做具体限定。接地座2还包括第一环状槽102和第二环状槽103，第一环状槽102和第二环状槽103均开设于接地座2具有辐射出口101的一侧面，且第一环状槽102围绕辐射出口101设置，第二环状槽103围绕第一环状槽102设置。其中，第一环状槽102的形状和第二环状槽103的形状不同。

具体而言，在接地座2开设有具有辐射出口101的辐射腔11，天线装置1工作时，会具有较大的表面电流，会导致天线装置1的辐射场型容易产生畸变。首先，通过设置第一环状槽102，使得接地座2的表面呈现出较大的电抗，从而对表面电流产生了抑制作用，以降低边缘绕射，减少场型畸变。通过设置位于第一环状槽102***的且不同形状的第二环状槽103，使得接地座2表面的电抗进一步增大，进一步地抑制了表面电流，从而进一步地减少了场型的畸变。

其中，第一环状槽102和第二环状槽103的形状不同。例如，第一环状槽102为矩形环状凹槽，第二环状槽103为圆形环状凹槽。或者，第一环状槽102为圆形环状凹槽，第二环状槽103为矩形环状凹槽。可选地，第一环状槽102和第二环状槽103还可以是多边形槽，例如六边形槽或八边形槽等。第一环状槽102和第二环状槽103的形状可以根据天线装置1设计的不同需求，采用不同的形状，在此不做具体限定。

进一步地，在一些实施方式中，天线信号的电磁波为毫米波。天线信号的频率范围可以是25GHz-30GHz。可选地，天线信号的频率可以是28GHz。

参阅图2和图3，在一实施方式中，第一环状槽102为方形环状凹槽，第二环状槽103为圆形环状凹槽，辐射出口101位于第一环状槽102的中央以及第二环状槽103的中央。其中，中央是指两个形状的几何中心重叠。例如辐射出口101呈矩形设置，辐射出口101的几何中心位于第一环状槽102中央以及第二环状槽103的中央是指：矩形的辐射出口101的几何中心与截面为方形的第一环状槽102的几何中心重合。同时，矩形的辐射出口101的几何中心与截面为圆形的第二环状槽103的几何中心重合。可选地，辐射出口101、方形环状凹槽以及圆形环状凹槽三者的形状和位置也可以在上述基础上进行一定程度的变形或者偏移，不做严格限定。

首先，加入第一环状槽102，且第一环状槽102为方形环状凹槽。如此，能够优化天线装置1辐射腔11边缘的电流分布，降低其入射场，使得辐射腔11与第一环状槽102之间形成口径匹配，从而修正天线装置1辐射场型畸变严重、副瓣过高的缺点。

进一步地，在上述实施方式的基础上，加入第二环状槽103，且第二环状槽103为圆形环状凹槽。如此，第一环状槽102和第二环状槽103能够共同作用，使媒质参数由金属向自由空间平滑地过渡，减小了从天线装置1辐射面反射的电磁波的振幅，电参数的突变程度变平缓。所以在天线装置1的仿真方向图中，E面场型的畸变抖动得到减缓，变得平滑，3dB波瓣宽度也因此变大。此外，圆形环状凹槽呈容性电抗，对表面电流能起到扼制的作用，能够降低副瓣电平。

第一环状槽102可以进一步为矩形环状凹槽，第一环状槽102和第二环状槽103之间的第一围挡间隔部104呈矩形环状设置。在接地座2上开设第一环状槽102与第二环状槽103后，会在第一环状槽102与第二环状槽103之间形成第一围挡间隔部104。在本实施方式中，第一围挡间隔部104呈矩形环状设置。进一步参阅图3，第一围挡间隔部104呈矩形环状设置后，第二环状槽103的内围即为第一围挡间隔部104的***，呈矩形设置，第二环状槽103的***仍呈圆形设置。在其他的实施方式中，第一围挡间隔部104的形状可以采用***呈圆形设置，内围呈矩形设置的形式。如此，第二环状槽103的形状即为圆形环槽。

在上述实施方式的基础上，辐射出口101呈矩形设置，第一环状槽102为矩形环状凹槽，则辐射出口101和第一环状槽102之间的第二围挡间隔部105呈矩形环状设置。其中，第二围挡间隔部105的厚度可以大于第一围挡间隔部104的厚度，进而使得第一环状槽102和第二环状槽103之间能够更好地共同作用，使得媒质参数由金属向自由空间平滑地过渡，减小了从天线辐射面反射的电磁波的振幅，电参数的突变程度变平缓，进而能够使得场型的抖动变得平缓，减少场型畸变。

进一步地，以垂直于辐射腔11的延伸方向的平面作为截面，辐射腔11的截面形状呈矩形设置，且辐射腔11的截面面积保持不变。如此能够便于在辐射腔11内形成辐射场，减少信号的能量损耗，便于信号的产生和发射。

参阅图2、图4和图5，接地座2包括底座20和主体10。辐射腔11的一部分开设于主体10，辐射腔11的另一部分开设于底座20。辐射腔11位于主体10内的部分，贯穿主体10设置。辐射腔11位于底座20内的部分呈凹陷设置，其远离主体10的一端不与外界连通，以避免信号从底座20泄露。辐射出口101、第一环状槽102和第二环状槽103位于主体10远离底座20一侧面。底座20与主体10层叠设置且彼此之间具有安装间隙202，馈电电路板201设置于安装间隙202。可选地，馈电电路板201上贯穿设置有开口，该开口的形状与辐射腔11的形状一致，以使馈电电路板201能够对辐射腔11位于主体10和位于底座20的部分均产生激励。避免位于底座20的辐射腔11产生的信号被馈电电路板201遮挡，进而使得辐射腔11分别位于底座20和主体10的部分所辐射的信号能够相互作用，使得经辐射出口101辐射出的信号更强。

进一步地，馈电电路板201设有导电延伸部2011，导电延伸部2011经安装间隙202延伸至底座20的外边缘。导电延伸部2011能够与设备的主控电路板30连接，从而将主控电路板30的信息传递至馈电电路板201。馈电电路板201通过辐射腔11体将该信息转化为天线信号，通过安装间隙202延伸待导线延伸部，可以无需再底座20或主体10上进行挖槽来引导导线，而可以再底座20的外边缘接入导线，降低结构复杂度，简化加工工序。

在一实施方式中，对天线装置1的具体尺寸进行如下限定：

参阅图6和图7，以天线装置1所传输的天线信号的波长为λ进行介绍。

辐射出口101和辐射腔11的尺寸：辐射出口101为矩形。辐射出口101的长度L1可以为0.2λ-1λ，可选为0.3λ、0.6λ或0.9λ。辐射出口101的宽度H1可以为0.1λ-0.5λ，可选为0.2λ、0.3λ或0.4λ。辐射腔11的深度D1可以为5-10倍的0.25λ，可选为0.3λ、0.6λ或0.9λ。进一步地，辐射出口101的长度L1为0.6λ，辐射出口101的宽度H1为0.25λ，辐射腔11的深度D1为6倍的0.25λ。

第一环状槽102的尺寸：第一环状槽102的外周的长度L3为1λ-3λ，可选为1.5λ、2λ或2.5λ。宽度H3为1λ-1.5λ，可选为1.2λ、1.3λ或1.4λ。第一环状槽102的内周的长度L2为1λ-1.5λ，可选为1.2λ、1.3λ或1.4λ。宽度H2为0.5λ-1λ，可选为0.6λ、0.7λ或0.8λ。第一环状槽102的深度D2为0.2λ-0.8λ，可选为0.3λ、0.6λ或0.7λ。在其他实施方式中，上述尺寸中的L3和H3可以是第一围挡间隔部104***的尺寸，第一环状槽102外周的尺寸可以根据第一围挡间隔部104***的尺寸和壁厚得出。可选地，第一围挡间隔部104的厚度为1.5mm。

进一步地，第一环状槽102的外周的长度L3为2λ，宽度H3为1.4λ。第一环状槽102的内周的长度L2为1.2λ，宽度H2为0.65λ。第一环状槽102的深度D2为0.42λ。

第二环状槽103的尺寸：第二环状槽103的半径为1λ-3λ，可选为1.5λ、2λ或2.5λ。第二环状槽103的深度为0.2λ-0.8λ，可选为0.3λ、0.6λ或0.7λ。进一步地，第二环状槽103的半径为1.5λ，第二环状槽103的深度为0.5λ。

下面对实验验证结果进行介绍，参阅图8，图8示出了相关技术一的接地座2的E面和H面的场型仿真示意图。在相关技术一中，接地座2仅开设有具有辐射出口101的辐射腔11。从图8中可以知道，E面场型畸变严重，副瓣电平过大，且做大辐射位置不在0°位置。H面的3dB波瓣宽度为-30°至+31°天线装置1的覆盖范围较小。

参阅图9，图9示出了相关技术二的接地座2的E面和H面的场型仿真示意图。在相关技术二中接地座2上设置有第一环状槽102。设置第一环状槽102后，E面场型畸变抖动程度减缓，副瓣电平降低，0°位置为最大辐射位置。H面的3dB的波瓣宽度为-40°至+40°，天线装置1的增益维持较高水平，且增大了天线装置1的覆盖范围。

参阅图10，图10示出了本申请接地座2的E面和H面场型仿真示意图。增加第二环状槽103后，E面的场型更为平滑，副瓣电平进一步降低，3dB波瓣宽度为-52°至+50°。H面的3dB波瓣宽度为-40°至+40°，天线装置1的增益和覆盖范围仍然维持较高水平。

因此，在相关技术一和相关技术二中通过开设第一环状槽102和第二环状槽103，能够优化天线装置1辐射腔11边缘的电流分布，降低其入射场，使得辐射腔11与第一环状槽102之间形成口径匹配，从而修正天线装置1辐射场型畸变严重、副瓣过高的缺点。第一环状槽102和第二环状槽103能够共同作用，是媒质参数由金属向自由空间平滑地过渡，减小了从天线装置1辐射面反射的电磁波的振幅，电参数的突变程度边平缓。在天线装置1的仿真方向图中，E面辐射场型的抖动程度大幅减缓，副瓣电平降低，辐射场型得到了较大程度的优化。H面的辐射场型仍然保证较高水平的增益，并且扩大了天线装置1的天线信号的辐射范围。

以上仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请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，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (15)

1.一种天线装置，其特征在于，包括：

接地座，开设有具有辐射出口的辐射腔、第一环状槽和第二环状槽，所述第一环状槽和所述第二环状槽均开设于所述接地座具有所述辐射出口的一侧面，且所述第一环状槽围绕所述辐射出口设置，所述第二环状槽围绕所述第一环状槽设置，其中，所述第一环状槽的形状和所述第二环状槽的形状不同；

馈电电路板，设置于所述接地座并与所述辐射腔耦合，用于通过激励所述辐射腔向外辐射天线信号。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于：

所述第一环状槽为方形环状凹槽，所述第二环状槽为圆形环状凹槽，所述辐射出口位于所述第一环状槽的中央以及第二环状槽所述第二环状槽的中央。

3.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于：

所述第一环状槽进一步为矩形环状凹槽，所述第一环状槽和所述第二环状槽之间的第一围挡间隔部呈矩形环状设置。

4.根据权利要求3所述的天线装置，其特征在于：

所述辐射出口和所述第一环状槽之间的第二围挡间隔部呈矩形环状设置，所述第二围挡间隔部的厚度大于所述第一围挡间隔部的厚度。

5.根据权利要求4所述的天线装置，其特征在于：

以垂直于所述辐射腔的延伸方向的平面作为截面，所述辐射腔的截面形状呈矩形设置，且所述辐射腔的截面面积保持不变。

6.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于：

所述接地座包括底座和主体，所述辐射腔的一部分开设于所述主体，所述辐射腔的另一部分开设于所述底座，所述辐射出口、所述第一环状槽和所述第二环状槽位于所述主体远离所述底座一侧面；所述底座与所述主体层叠设置且彼此之间具有安装间隙，所述馈电电路板设置于所述安装间隙。

7.根据权利要求6所述的天线装置，其特征在于：

所述馈电电路板设有导电延伸部，所述导电延伸部经所述安装间隙延伸至所述底座的外边缘。

8.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于：

所述天线信号的波长为λ，所述辐射出口为矩形，所述辐射出口的长度为0.2λ-1λ，所述辐射出口的宽度为0.1λ-0.5λ，所述辐射腔的深度为5-10倍的0.25λ。

9.根据权利要求4所述的天线装置，其特征在于：

所述辐射出口的长度为0.6λ，所述辐射出口的宽度为0.25λ，所述辐射腔的深度为6倍的0.25λ。

10.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于：

所述天线信号的波长为λ，所述第一环状槽的外周的长度为1λ-3λ，宽度为1λ-1.5λ；所述第一环状槽的内周的长度为1λ-1.5λ，宽度为0.5λ-1λ；所述第一环状槽的深度为0.2λ-0.8λ。

11.根据权利要求6所述的天线装置，其特征在于：

所述第一环状槽的外周的长度为2λ，宽度为1.4λ；所述第一环状槽的内周的长度为1.2λ，宽度为0.65λ；所述第一环状槽的深度为0.42λ。

12.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于：

所述天线信号的波长为λ，所述第二环状槽的半径为1λ-3λ，所述第二环状槽的深度为0.2λ-0.8λ。

13.根据权利要求8所述的天线装置，其特征在于：

所述第二环状槽的半径为1.5λ，所述第二环状槽的深度为0.5λ。

14.一种天线装置的接地座，其特征在于：

所述接地座开设有具有辐射出口的辐射腔、第一环状槽和第二环状槽，所述第一环状槽和所述第二环状槽均开设于所述接地座具有所述辐射出口的一侧面，且所述第一环状槽围绕所述辐射出口设置，所述第二环状槽围绕所述第一环状槽设置，其中所述第一环状槽的形状和所述第二环状槽的形状不同。

15.一种电子装置，其特征在于，包括：

主控电路板；

和权利要求1-13任一项所述的天线装置，所述主控电路板耦接所述天线装置。

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