CN205039259U

CN205039259U - 背腔缝隙天线结构

Info

Publication number: CN205039259U
Application number: CN201520793817.9U
Authority: CN
Inventors: 罗希特·钱德拉
Original assignee: Shenzhen Sunway Communication Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Sunway Communication Co Ltd
Priority date: 2015-10-14
Filing date: 2015-10-14
Publication date: 2016-02-17
Anticipated expiration: 2025-10-14

Abstract

本实用新型公开了一种背腔缝隙天线结构，包括一金属空腔，所述金属空腔包括第一空腔部分和第二空腔部分，所述第一空腔部分和第二空腔部分相连呈L型，所述第一空腔部分的上表面和外侧表面上形成有第一缝隙天线，所述第二空腔部分的上表面和外侧表面上形成有第二缝隙天线。该背腔缝隙天线可以放置在便携式无线设备的角落，占用空间小，同时，可以在不受到设备上的其他导电结构的影响干扰下实现信号的接收和发送。可在只有一个馈电点时，实现2.4GHz和5GHz的双无线频带谐振。

Description

背腔缝隙天线结构

技术领域

本实用新型涉及一种天线结构，尤其涉及一种背腔缝隙天线结构。

背景技术

在现有技术中，背腔缝隙天线已有相关专利，如US6160522A、US4733245A。常规背腔缝隙天线包括谐振金属腔，这个谐振金属腔具有由探针馈送的缝隙天线，但这样的空腔需要很大的空间。已经使用的另一种方法是将非谐振腔放置在谐振天线结构的周围作为微带贴片天线或有电介质窗的单极天线。这种天线已被记载于US8125394B2,US8773310B2,US20110050509A1,US8325094B2。这些天线可以在便携式无线设备中使用，如移动电话，平板电脑或笔记本电脑。这种结构的其中一个优点是，由于空腔的金属壁的存在，无线接收或传输可以在无PCB上的其他元件的干扰下发生。但仍需要占用较大的空间。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种可放置在便携式无线设备角落，并可应用于双无线频带的背腔缝隙天线。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种背腔缝隙天线结构，包括一金属空腔，所述金属空腔包括第一空腔部分和第二空腔部分，所述第一空腔部分和第二空腔部分相连呈L型，所述第一空腔部分的上表面和外侧表面上形成有第一缝隙天线，所述第二空腔部分的上表面和外侧表面上形成有第二缝隙天线。

进一步地，所述L型的拐角处为直角或圆角。

进一步地，所述第一缝隙天线的一端和第二缝隙天线的一端在L型的拐角处相连，所述第一缝隙天线和第二缝隙天线的另一端悬空。

进一步地，所述第一缝隙天线或第二缝隙天线分别包括平行设置的第一分支和第二分支，所述第一分支位于金属空腔的外侧表面，所述第二分支位于金属空腔的上表面。

进一步地，还包括一金属贴片，所述金属贴片连接所述第一分支和第二分支。

进一步地，还包括天线馈电点和与所述天线馈电点电连接的馈电电缆，所述第一空腔部分的内侧表面下方设有一小孔，所述馈电电缆沿着第二空腔部分的方向延伸，通过所述小孔并穿过所述第一空腔部分。

进一步地，还包括天线馈电点和与所述天线馈电点电连接的馈电电缆，所述馈电电缆安装在所述第二空腔部分的内侧表面，所述天线馈电点设于所述第二空腔部分上表面。

进一步地，还包括匹配网络，所述匹配网络设于所述馈电电缆与天线馈电点之间。

进一步地，所述匹配网络包括两个串联的电容器及一个电感，所述电感一端连于两个电容器之间，另一端接地。

进一步地，还包括PC-ABS材料层，所述PC-ABS材料层覆盖所述金属空腔的上表面和外侧表面。

本实用新型的有益效果在于：金属空腔为L型，可以被方便地放置在便携式无线设备的角落，占用空间小，同时，可以在不受到设备上的其他导电结构的影响干扰下实现信号的接收和发送。

附图说明

图1为本实用新型的天线安装结构示意图；

图2a为本实用新型实施例一的天线结构示意图；

图2b为本实用新型实施例一的天线馈电结构示意图；

图3为本实用新型实施例二的天线结构示意图；

图4为本实用新型实施例一和实施例二中天线的S11(回波损耗特性)和总辐射效率；

图5为本实用新型实施例三的天线馈电结构示意图；

图6a为本实用新型实施例四中匹配网络的电路图；

图6b为本实用新型实施例四中匹配网络的连接示意图；

图7为本实用新型实施例三和实施例四的中天线的S11和总辐射效率；

图8为实施例一和实施例二覆盖PC-ABS材料层后的结构总体示意图；

图9为实施例三和实施例四覆盖PC-ABS材料层后的结构总体示意图。

标号说明：

1、便携式无线设备；2、背腔缝隙天线；3、第一空腔部分；4、第二空腔部分；5、上表面；6、外侧表面；7、内侧表面；8、第一缝隙天线第一分支；9、第一缝隙天线第二分支；10、第二缝隙天线第一分支；11、第二缝隙天线第二分支；12、金属贴片；13、天线馈电点；14、馈电电缆；15、外导体；16、内导体；17、匹配网络；18、电容器；19、电感；20、50欧姆端口；21、PC-ABS材料层。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

本实用新型最关键的构思在于：金属空腔为L型，上表面和外侧表面分别形成有缝隙天线，缝隙天线由金属空腔激励并支持。

请参阅图1至图3、图5至图6b和图8至图9，一种背腔缝隙天线结构，包括一金属空腔，所述金属空腔包括第一空腔部分3和第二空腔部分4，所述第一空腔部分3和第二空腔部分4相连呈L型，所述第一空腔部分3的上表面5和外侧表面6上形成有第一缝隙天线，所述第二空腔部分4的上表面5和外侧表面6上形成有第二缝隙天线。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：金属空腔为L型，可以被方便地放置在便携式无线设备1的角落，占用空间小，同时，可以在不受到便携式无线设备1上的其他导电结构的影响干扰下实现信号的接收和发送。

进一步地，所述L型的拐角处为直角或圆角。

从上述描述可知：可适用于不同外形的便携式无线设备1。

进一步地，所述第一缝隙天线或第二缝隙天线分别包括平行设置的第一分支和第二分支，所述第一分支位于金属空腔的外侧表面6，所述第二分支位于金属空腔的上表面5。

进一步地，还包括一金属贴片12，所述金属贴片12连接所述第一分支和第二分支。

进一步地，还包括天线馈电点13和与所述天线馈电点13电连接的馈电电缆14，所述第一空腔部分的内侧表面7下方设有一小孔，所述馈电电缆14沿着第二空腔部分4的方向延伸，通过所述小孔并穿过所述第一空腔部分3。

从上述描述可知：在只有一个馈电点13时，可实现2.4GHz和5GHz的双无线频带谐振；设置金属贴片12，可以增加在5GHz的无线频带的带宽，并提高效率；同时，不需要任何额外的谐振结构，防止因金属的损失而降低天线效率。

进一步地，还包括天线馈电点13和与所述天线馈电点13电连接的馈电电缆14，所述馈电电缆14安装在所述第二空腔部分4的内侧表面7，所述天线馈电点13设于所述第二空腔部分4的上表面5。

从上述描述可知：不需要在金属空腔上打孔，馈电电缆14可以焊接在第二空腔部分4的内侧表面7而不需要穿过第一空腔部分3。

进一步地，还包括匹配网络17，所述匹配网络17设于所述馈电电缆14与天线馈电点13之间。

进一步地，所述匹配网络17包括两个串联的电容器18及一个电感19，所述电感19一端连于两个电容器18之间，另一端接地。

从上述描述可知：提高了天线效率，可以更好地满足天线在5GHz频带的效率要求。

进一步地，还包括PC-ABS材料层21，所述PC-ABS材料层21覆盖所述金属空腔的上表面5和外侧表面6。

从上述描述可知：覆盖PC-ABS材料层后，缝隙天线从便携式无线设备外部不可见，同时对天线起到一定的保护作用。

实施例一

请参照图1、图2a和图2b，本实用新型的实施例一为：一种背腔缝隙天线结构，适用于手机、平板电脑、掌上电脑等便携式无线设备1，所述天线结构包括一金属空腔，所述金属空腔包括第一空腔部分3和第二空腔部分4，所述第一空腔部分3和第二空腔部分4相连呈L型。

如图1所示，该背腔缝隙天线2可以被放置在便携式无线设备1的角落；可选地，所述L型的拐角处为直角或圆角，可以更好地适配便携式无线设备1的不同形状。金属空腔包括上表面5、外侧表面6和内侧表面7，且所述上表面5和外侧表面6可以与设备1的外壳贴合。背腔缝隙天线2被放置在便携式无线设备1的角落，可以在不受到在设备上其他导电结构，如显示屏、PCB上的接地板及其他元件的影响或干扰下，实现信号的接收和发送。

如图2a所示，所述第一空腔部分3的上表面5和外侧表面6上形成有第一缝隙天线，所述第二空腔部分4的上表面5和外侧表面6上形成有第二缝隙天线；所述第一缝隙天线的一端和第二缝隙天线的一端在L型的拐角处相连，所述第一缝隙天线和第二缝隙天线的另一端悬空；所述第一缝隙天线或第二缝隙天线分别包括平行设置的第一分支和第二分支，所述第一分支位于金属空腔的外侧表面6，所述第二分支位于金属空腔的上表面5上；第一缝隙天线包括第一缝隙天线第一分支8和第一缝隙天线第二分支9，第二缝隙天线包括第二缝隙天线第一分支10和第二缝隙天线第二分支11，第一缝隙天线第一分支8和第二缝隙天线第一分支10位于金属空腔的外侧表面6，第一缝隙天线第二分支9和第二缝隙天线第二分支11位于金属空腔的上表面5；所述分支8-11的形状不唯一，也就是说，可以为图2a中所示的形状，也可以是其他能让天线具有所要求频带的谐振的形状。优选的，如图所示，所述第一分支为长条形，所述第二分支为U形。

所述第一空腔部分3的长和所述第二空腔部分4的长L均为25-40mm，优选32mm，宽W均为3-8mm，优选5mm，高H均为3-10mm，优选6mm。

如图2b所示，该背腔缝隙天线2还包括天线馈电点13和与所述天线馈电点13电连接的馈电电缆14，所述天线馈电点13位于第一空腔部分3，可选地，位于第一缝隙天线第一分支8靠近拐角处的下边缘；所述第一空腔部分3的内侧表面7下方设有一小孔，可选地，所述小孔可以在第一空腔部分3的任何地方；所述馈电电缆14沿着第二空腔部分4的方向延伸，通过所述小孔并穿过所述第一空腔部分3；馈电点13可以直接与馈电电缆14相连，也可以如图所示通过一段内导体16和一段外导体15与馈电电缆14连接。所述内导体16在第一空腔部分3的外侧表面6布线，可以在金属空腔内部；外导体15则延伸至金属空腔外侧。

实施例二

请参照图3，本实用新型的实施例二与实施例一的区别在于：该背腔缝隙天线2还包括一金属贴片12，所述金属贴片12连接所述第一分支和第二分支，所述金属贴片可以为一个或多个，用于连接第一缝隙第一分支8和第一缝隙第二分支9，和/或第二缝隙天线第一分支10和第二缝隙天线第二分支11。

通过引入金属贴片12，改变电流的当前通路，以增加在5GHz的无线频带的带宽，并提高天线辐射效率。

如图4所示为本实用新型实施例一和实施例二的S参数和总辐射效率的模拟结果比较示意图，其中“withshort”为实施例二的结果。通常天线匹配的S参数可接受范围为小于-6dB，从图中可以看出，两者在2.4GHz频段的匹配性能都能满足要求，但是在5GHz频段的一些频点上则略差，不过总辐射效率在2.4GHz和5GHz频带分别达到了-7dB和-6dB，符合WIFI天线的设计要求，因此，上述S参数的结果也是可接受的。此外，可以看出，实施例二的天线结构的辐射效率相比实施例一，在5GHz频带中有所提高，在2.4GHz频带中则略有下降。

实施例三

请参照图5，本实用新型的实施例三与实施例一的区别在于：馈电点和馈电电缆的位置不同。另外，图5中缝隙天线的第一分支和第二分支位置与实施例一不同，图5中第一分支在上表面，第二分支在外侧表面，但实际上其也可以与实施例一相同。

本实施例的馈电电缆14安装在所述第二空腔部分4的内侧表面7上，所述天线馈电点13设于所述第二空腔部分4上表面5的第二缝隙第一分支10上。

与实施例一相同，馈电点13可直接与馈电电缆14相连，可以如图所示通过一段内导体16和一段外导体15与馈电电缆14连接，但是所述内导体16可以在第二空腔部分4的上表面5布线，所述外导体15在金属空腔外部。本实施例不需要在金属空腔表面上打孔，且馈电电缆14可以很容易地焊接在第二空腔部分4的内侧表面7上而不需要穿过第一空腔部分3，提高了馈送灵活性。

实施例四

本实用新型的实施例四与实施例三的区别在于：在馈电电缆14与天线馈电点13之间设置一匹配网络17。如图6a所示为匹配网络的电路图，如图6b所示为匹配网络的连接关系。所述匹配网络17包括两个串联的电容器18及一个电感19，所述电感19一端连于两个电容器18之间，另一端接地；两个串联的电容器18一端通过一个50欧姆端口20电连接所述馈电电缆，另一端连接天线馈电点；其中，C1＝0.6pF，C2＝0.8pF，L1＝7.4nF；可选地，所述匹配网络17还可以为其他的结构，这取决于S11的测定值。匹配网络匹配天线阻抗尽可能接近50欧姆馈电源阻抗，这确保馈送源到天线是最大的传输功率，因为由于阻抗不匹配可能产生最小反射。可选地，匹配网络17可以被放置在金属空腔内。

如图7所示为本实用新型实施例三和实施例四的S参数和总辐射效率的模拟结果比较示意图，其中“MN”为实施例四的结果。，从图中可以看出，实施例三的天线满足在2.4GHz频带的要求，和5GHz频带中大部分频带的要求，但对于5GHz频带中一些高频带，天线效率较低。实施例四中匹配网络的引入则大大改善了5GHz频段的S参数和辐射效率，使其能满足5GHz频带的效率要求。

实施例五

请参照图8和图9，本实用新型的实施例五是上述实施例的优化，该背腔缝隙天线2还包括PC-ABS材料层21，所述PC-ABS材料层21覆盖所述金属空腔的上表面5和外侧表面6；可选地，所述PC-ABS材料层21厚度为0.5-2mm，优选1mm。

图8为实施例一和实施例二覆盖PC-ABS材料层21后的结构总体示意图；图9为实施例三和实施例四覆盖PC-ABS材料层21后的结构总体示意图。

由于金属空腔覆盖了PC-ABS材料层21，天线外表简洁美观，同时可对天线起到一定的保护作用。

综上所述，本实用新型提供的背腔缝隙天线结构，可放置在便携式无线设备的角落，占用空间小；在只有一个馈电点时，实现2.4GHz和5GHz双频带谐振；同时，不需要任何额外的谐振结构，防止因金属的损失而降低天线效率；且外表美观。

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同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims

1.一种背腔缝隙天线结构，包括一金属空腔，其特征在于：所述金属空腔包括第一空腔部分和第二空腔部分，所述第一空腔部分和第二空腔部分相连呈L型，所述第一空腔部分的上表面和外侧表面上形成有第一缝隙天线，所述第二空腔部分的上表面和外侧表面上形成有第二缝隙天线。

2.根据权利要求1所述的背腔缝隙天线结构，其特征在于：所述L型的拐角处为直角或圆角。

3.根据权利要求1所述的背腔缝隙天线结构，其特征在于：所述第一缝隙天线的一端和第二缝隙天线的一端在L型的拐角处相连，所述第一缝隙天线和第二缝隙天线的另一端悬空。

4.根据权利要求3所述的背腔缝隙天线结构，其特征在于：所述第一缝隙天线或第二缝隙天线分别包括平行设置的第一分支和第二分支，所述第一分支位于金属空腔的外侧表面，所述第二分支位于金属空腔的上表面。

5.根据权利要求4所述的背腔缝隙天线结构，其特征在于：还包括一金属贴片，所述金属贴片连接所述第一分支和第二分支。

6.根据权利要求1或5所述的背腔缝隙天线结构，其特征在于：还包括天线馈电点和与所述天线馈电点电连接的馈电电缆，所述第一空腔部分的内侧表面下方设有一小孔，所述馈电电缆沿着第二空腔部分的方向延伸，通过所述小孔并穿过所述第一空腔部分。

7.根据权利要求1所述的背腔缝隙天线结构，其特征在于：还包括天线馈电点和与所述天线馈电点电连接的馈电电缆，所述馈电电缆安装在所述第二空腔部分的内侧表面，所述天线馈电点设于所述第二空腔部分上表面。

8.根据权利要求7所述的背腔缝隙天线结构，其特征在于：还包括匹配网络，所述匹配网络设于所述馈电电缆与天线馈电点之间。

9.根据权利要求8所述的背腔缝隙天线结构，其特征在于：所述匹配网络包括两个串联的电容器及一个电感，所述电感一端连于两个电容器之间，另一端接地。

10.根据权利要求1所述的背腔缝隙天线结构，其特征在于：还包括PC-ABS材料层，所述PC-ABS材料层覆盖所述金属空腔的上表面和外侧表面。