CN214068897U - 天线和电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及通信领域，提供一种天线和电子设备，该天线包括透明基板和设置在透明基板上的至少一个辐射单元，辐射单元包括辐射本体、耦合结构，辐射本体具有网格结构，耦合结构设置在辐射本体的***，且耦合结构能够在天线通电的情况下，与辐射本体发生能量耦合，产生频带偏移。应用本实用新型，实现了天线的高透明性，可以安装在玻璃、车窗、室内等位置，起到美化天线的作用；且该辐射单元的耦合结构设置在辐射本体的***，在天线通电的情况下，可以与辐射本体发生能量耦合，产生新的谐振点，该新的谐振点较辐射本体的谐振点位置有所偏移，二者叠加可增加整体频带带宽，从而解决透明天线窄频带的问题。

Description

天线和电子设备

技术领域

本实用新型涉及通信设备领域，具体地，涉及一种天线和电子设备。

背景技术

目前，在天线制作过程中，为了追求外形的美观，防止影响光线等，越来越多的设计者将天线，尤其是贴片式的金属图形天线，制作为透明天线。但是，市面上现有的透明天线大多为窄频带，还无法实现透明天线的宽频带。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种天线和电子设备。

为实现本实用新型的目的，第一方面提供一种天线，所述天线包括透明基板和设置在所述透明基板上的至少一个辐射单元，所述辐射单元包括辐射本体、耦合结构，所述辐射本体具有网格结构，所述耦合结构设置在所述辐射本体的***，且所述耦合结构能够在所述天线通电的情况下，与所述辐射本体发生能量耦合，产生频带偏移。

可选地，所述耦合结构包括第一耦合结构和第二耦合结构，且所述第一耦合结构和所述第二耦合结构分别设置在所述辐射本体的两侧。

可选地，所述第一耦合结构沿第一方向的两个边缘相互平行，并与所述辐射本体沿所述第一方向的边缘平行，且所述第一耦合结构相对于垂直所述第一方向的中轴线呈对称结构；

所述第二耦合结构沿第一方向的两个边缘相互平行，并与所述辐射本体沿所述第一方向的边缘平行，且所述第二耦合结构相对于垂直所述第一方向的中轴线呈对称结构；

其中，所述第一方向垂直于所述第一耦合结构的中心和所述第二耦合结构的中心连线。

可选地，所述第一耦合结构和所述第二耦合结构关于所述辐射本体的中心线对称。

可选地，所述第一耦合结构上与所述辐射本体相邻的边缘与该边缘所朝向的所述辐射本体的边缘之间的间隔为所述辐射本体的中心频率对应波长的八分之一至二分之一；

所述第二耦合结构上与所述辐射本体相邻的边缘与该边缘所朝向的所述辐射本体的边缘之间的间隔为所述辐射本体的中心频率对应波长的八分之一至二分之一。

可选地，所述第一耦合结构包括能够导电的第一耦合片，所述第二耦合结构包括能够导电的第二耦合片，所述第一耦合片和所述第二耦合片均设置在所述透明基板设置所述辐射本体的表面上。

可选地，所述第一耦合片和所述第二耦合片均具有网格结构。

可选地，所述天线还包括接地板，所述接地板设置在所述透明基板背离所述辐射本体的表面上，且所述接地板具有网格结构。

可选地，所述第一耦合结构为形成在所述接地板上的第一耦合孔，所述第二耦合结构为形成在所述接地板上的第二耦合孔，所述第一耦合结构所围成的区域内无导电材料，且所述第二耦合结构围成的区域内无导电材料。

可选地，所述辐射本体包括主体部和馈线部；

所述主体部上形成有馈线凹槽，所述馈线凹槽的开口位于所述主体部的一个边缘上，所述馈线部在所述馈线凹槽上与所述馈线凹槽的开口相对的部分与所述主体部相连。

可选地，所述耦合结构与所述辐射本体相绝缘。

为实现本实用新型的目的，第二方面提供一种电子设备，所述电子设备包括天线，所述天线为第一方面所述的天线。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的天线的俯视结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的天线的剖视结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的天线的仰视结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的天线的频率范围在2.48GHz-2.69GHz之间时的回波损耗参数示意图；

图5为本实用新型实施例提供的天线的增益峰值图；

图6为本实用新型实施例提供的天线在2.595GHz的方向图；

图7a为本实用新型实施例提供的第一耦合结构和第二耦合结构的一种形状示意图；

图7b为本实用新型实施例提供的第一耦合结构和第二耦合结构的另一种形状示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型，本实用新型的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本实用新型的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”和“该”也可包括复数形式。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

下面结合附图以具体的实施例对本实用新型的技术方案以及本实用新型的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。

本实施例对现有的透明天线进行研究分析，发现：采用现有的透明天线，往往仅能在较窄的频带范围(例如频带带宽小于0.1GHz)内接收或发射较稳定的信号，且仅通过改变天线的阻抗、厚度等参数也无法有效增加天线的带宽。

鉴于上述问题，本实施例提供一种天线，请参照图1和图2，该天线包括透明基板10和设置在透明基板10上的至少一个辐射单元，该辐射单元包括辐射本体20、耦合结构，辐射本体20具有网格结构，耦合结构设置在辐射本体20的***，且耦合结构能够在天线通电的情况下，与辐射本体20发生能量耦合，分担原本都属于辐射本体20的能量，产生新的谐振点，该新的谐振点较辐射本体20的谐振点位置有所偏移，产生频带偏移。其中，辐射本体20具有网格结构可以理解为辐射本体20整体为镂空的网格结构，其可以采用金属材料或导电的非金属材料制作，本实施例对其具体结构和材质不做具体限定。

可以理解的是，该天线还可以包括接地板40，该接地板40设置在透明基板10背离辐射本体20的表面上，且接地板40可以为导电材料制作，用于与辐射单元组成一个“回路”，产生谐振腔。优选地，如图3所示，该接地板40也可以具有网格结构，以实现该天线的高透明性。且通常情况下，耦合结构、辐射本体20和接地板40的高度会小于透明基板10的高度，以保证透明基板10的支撑作用。

本实施例提供的天线，包括透明基板10和设置在透明基板10上的辐射单元，辐射单元的辐射本体20具有网格结构，结合透明基板10，使得天线整体基本呈透明、肉眼不可见状，实现了天线的高透明性，可以安装在玻璃、车窗、室内等位置，起到美化天线的作用。且该辐射单元还具有耦合结构，该耦合结构设置在辐射本体20的***，在天线通电的情况下，耦合结构可以与辐射本体20发生能量耦合，作为辐射本体的寄生振子，产生新的谐振点，该新的谐振点较辐射本体20的谐振点位置有所偏移，且与辐射本体20的谐振点相临近，二者叠加便可增加整体频带带宽，从而解决透明天线窄频带的问题，使得该天线可以在更宽的频带范围内接收或发射较为稳定的信号，以使得该天线可以应用于多种通信设备中，如车联网设备、信号覆盖类设备等。

其中，耦合结构可以包括第一耦合结构和第二耦合结构，且第一耦合结构和第二耦合结构分别设置在辐射本体20的两侧。如此，当天线通电时，辐射本体20具有辐射能量，与接地板40组成一个“回路”，产生谐振点。两个耦合结构与辐射本体20发生能量耦合，与接地板40组成新的“回路”，产生新的谐振点。优选地，第一耦合结构和第二耦合结构可以关于辐射本体20的中心线对称设置，以使第一耦合结构和第二耦合结构产生与辐射本体20的谐振点较为接近的新的谐振点，二者叠加后能够有效增加整体频带带宽。

如图1所示，辐射本体20还可以包括主体部21和馈线部22，主体部21上形成有馈线凹槽201，馈线凹槽201的开口位于主体部21的一个边缘上，馈线部22在馈线凹槽201上与馈线凹槽201的开口相对的部分与主体部21相连。其中，主体部21上设置馈线凹槽201的边缘可以为主体部21在第一耦合结构和第二耦合结构的连线方向上的边缘。如图1所示，馈线部22与馈线凹槽201的底部相交，并从馈线凹槽201的底部向背离主体部21的方向延伸。其中，馈线部21用于连接辐射本体20和信号接收器或信号发射器收，以传送射频能量。馈线凹槽201的设置以便于连接馈线，且可使得馈线与主体部的连接位置靠近辐射本体20的中心，可降低信号传输时间。其中，主体部21和馈线部22的材质可以均与辐射本体20的材质一致，例如均为金属，主体部21和馈线部22也可以均为网格结构。另外，该天线可以是微带天线，该馈线部22可以是微带馈线。

进一步地，对应矩形(包括近似矩形)的辐射本体20，第一耦合结构沿第一方向的两个边缘相互平行，并与辐射本体20沿第一方向的边缘平行，且第一耦合结构相对于垂直第一方向的中轴线呈对称结构。第二耦合结构沿第一方向的两个边缘相互平行，并与辐射本体20沿第一方向的边缘平行，且第二耦合结构相对于垂直第一方向的中轴线呈对称结构。其中，第一方向垂直于第一耦合结构的中心和第二耦合结构的中心连线。如此，第一耦合结构和第二耦合结构均为对称结构，且第一耦合结构和第二耦合结构与辐射本体20同方向的边缘平行，以更有利耦合结构与辐射本体20之间发生电耦合，取得更好的耦合效果，也更便于对耦合过程及天线工作过程中各种参数的计算。具体地，第一耦合结构和第二耦合结构可以为如图1所示的矩形，或者如图7a所示的H形(可以理解为在矩形的基础上减去两个小的矩形)，以及如图7b所示的矩形框(可以理解为在矩形的基础上在中间去掉一个小的矩形)等。且第一耦合结构和第二耦合结构沿上述第一方向的长度可以与辐射本体20沿第一方向的长度相当，优选可以两头平齐，或者第一耦合结构和第二耦合结构沿上述第一方向的长度为辐射本体20沿第一方向的长度的0.5倍-1.2倍。需要说明的是，上述第一耦合结构和第二耦合结构的具体结构只是本实施例的较佳实施方式，本实施并不以此为限，只要第一耦合结构和第二耦合结构能够与辐射本体20产生耦合，增加天线整体频带带宽即可。

为了确保所述耦合结构能够在天线通电的情况下与辐射本体20发生能量耦合、以及通电情况下天线能够正常工作，可选地，所述耦合结构与辐射本体20相绝缘。

在本公开中，对如何确保耦合结构与辐射本体20之间相绝缘不做特殊的限定。作为一种可选实施方式，耦合结构可以与辐射本体20在透明基板10的同一侧，并且，耦合结构与辐射本体20绝缘间隔。作为另一种可选实施方式，耦合结构和辐射本体20可以分别位于透明基板10的不同侧，以实现耦合结构和辐射本体20的绝缘间隔。

更进一步地，为取得更好的耦合效果，可以设置第一耦合结构上与辐射本体20相邻的边缘与该边缘所朝向的辐射本体20的边缘之间的间隔为辐射本体20的中心频率对应波长的八分之一至二分之一，第二耦合结构上与辐射本体20相邻的边缘与该边缘所朝向的辐射本体20的边缘之间的间隔为辐射本体20的中心频率对应波长的八分之一至二分之一。如此，设置第一耦合结构、第二耦合结构与辐射本体20之间的间距均为辐射本体20的中心频率对应波长的八分之一至二分之一，则第一耦合结构、第二耦合结构与辐射本体20发生能量耦合，产生的新的谐振点的位置与辐射本体20的谐振点的位置之间的距离也会小于辐射本体20的中心频率对应波长的八分之一至二分之一，可保证新的谐振点的位置与辐射本体20的谐振点的位置较为接近，以保证新的谐振点与辐射本体20的谐振点叠加后，能够有效增加天线的频带带宽。

需要说明的是，设置第一耦合结构、第二耦合结构与辐射本体20之间的间隔为辐射本体20的中心频率对应波长的八分之一至二分之一，只是本实施例一种较佳的实施方式，本实施例并不以此为限，只要第一耦合结构和第二耦合结构粉笔设置在辐射本体20两侧，能够与辐射本体20发生能量耦合，产生频带偏移，能够增加天线的频带带宽即可。

于本实施例一具体实施方式中，第一耦合结构可以为能够导电的第一耦合片31，第二耦合结构可以为能够导电的第二耦合片32，第一耦合片31和第二耦合片32均设置在透明基板10设置辐射本体20的表面上。如此，设置金属片状(形状为片状，并不限定为金属片)的第一耦合片31作为第一耦合结构和同样为金属片状的第二耦合片32作为第二耦合结构，在天线电导通的情况下，第一耦合片31和第二耦合片32具有一定的电阻，可分别与辐射本体20发生电阻耦合，继而实现增加天线频带带宽的目的。

进一步地，第一耦合片31和第二耦合片32可以均具有网格结构，以进一步提高该天线的透明度。需要说明的是，第一耦合片31和第二耦合片32可以均具有网格结构只是本实施例的较佳实施方式，本实施例并不限定以此为限，例如，第一耦合片31和第二耦合片32也可以是金属片，或者其它导电材质的片状结构等。

在本实施例中，辐射本体20、耦合结构及接地板40的网格结构，均可以为由多条金属线纵横交错形成的镂空结构，具体可以包括多条平行设置的行线和多条平行设置的列线，且多条行线和多条列线均相交，以形成该网格结构。形成网格的两条相邻且平行的金属线之间的距离可以为几十至几百微米，例如50-200μm，以形成上述具有耦合结构的微带天线。该网格可以是矩形，也可以是平行四边形，也可以是其它规则或不规则的形状，本实施例对此不做具体限定。

需要说明的是，上述耦合结构及其第一耦合结构和第二耦合结构的具体形状和材质只是本实施例的较佳实施方式，本实施例并不以此为限，例如第一耦合结构和第二耦合结构的外轮廓也可以是圆形、椭圆形或者其它规则形状或不规则形状等，只要能与辐射本体20形成能量耦合，使天线的频带增宽即可。

于本实施例一具体实施方式中，耦合结构也可以包括开设在接地板40上的耦合通孔，天线通电后，耦合通孔处可形成电容，继而与辐射本体20形成电容耦合，从而也能实现耦合结构增加天线带宽的效果。

相应地，上述第一耦合结构可以为形成在接地板40上的第一耦合孔，第二耦合结构可以为形成在接地板40上的第二耦合孔，且第一耦合结构所围成的区域内无导电材料，且所述第二耦合结构围成的区域内无导电材料。如此，在接地板40上设置第一耦合孔和第二耦合孔，且第一耦合孔和第二耦合孔分别位于辐射本体20的两侧，当天线电导通时，接地板40接地，会在第一耦合孔和第二耦合孔处产生空气电容，该两个空气电容与辐射本体20发生电容耦合，也能够产生新的谐振点，该新的谐振点通常也位于辐射本体20的谐振点附近，两个谐振点叠加，也可以增大天线的频带带宽。

需要说明的是，与第一耦合片31和第二耦合片32的设计原理类似，第一耦合孔和第二耦合孔也可以是矩形、圆形、椭圆形或者其它不规则形状等，只要能与辐射本体20形成能量耦合，使天线的频带增宽即可。

另外，上述耦合结构也可以设置在透明基板10中，只要其不与接地板40导通，且能与辐射本体20形成能量耦合，使天线的频带增宽即可。

为验证本实施例提供的天线的宽频带效果，本实施例对该天线的阻抗匹配特性和辐射特性进行了测试试验，如图4所示，为本实施例提供的天线在2.0GHz-3.0GHz之间的回波损耗参数，其中，横坐标代表频率，纵坐标代表输入回波损耗S11，也就是输入反射系数，由图4可知，本实施例提供的天线，当频率(Freq)范围在2.48GHz-2.69GHz之间时，其回波损耗均在10dB(分贝)以下，即在该带宽范围内，天线具有良好的阻抗匹配，有效解决了现有技术中透明天线窄频带的问题。如图5所示，为本实施例提供的天线的增益峰值图，由图5可知，本实施例提供的天线，当频率(Freq)范围在2.48GHz-2.69GHz之间时，其增益在4.1dB-6.8dB之间，增益较大，天线具有良好的辐射特性。如图6所示，为本实施例提供的天线在2.595GHz下的的方向图，图中电场方向为x轴方向，实线为xoz平面(phi＝0度)的方向图，虚线为yoz平面(phi＝90度)的方向图，其中，phi表示方向图的方位角，由图6可知，本实施例提供的天线，其产生基本呈球形的覆盖面，传播范围在0度至180度之间，具有贴片天线辐射特性。

基于上述天线相同的构思，本实施例还提供一种电子设备，该电子设备包括上述任意实施方式的天线。可以理解的是，该电子设备可以应用在任意需要安装宽频带透明天线的情况，例如，该电子设备可以是车联网设备，具体可以安装在车窗玻璃上，也可以安装在车内饰或其它部位，本实施例对此不做具体限定。

本实施例提供的电子设备，包括上述任意实施方式的天线，至少能够实现上述天线的有益效果，在此不再赘述。

本技术领域技术人员可以理解，本实用新型中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。

以上仅是本实用新型的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (12)

1.一种天线，其特征在于，所述天线包括透明基板和设置在所述透明基板上的至少一个辐射单元，所述辐射单元包括辐射本体、耦合结构，所述辐射本体具有网格结构，所述耦合结构设置在所述辐射本体的***，且所述耦合结构能够在所述天线通电的情况下，与所述辐射本体发生能量耦合，产生频带偏移。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述耦合结构包括第一耦合结构和第二耦合结构，且所述第一耦合结构和所述第二耦合结构分别设置在所述辐射本体的两侧。

3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述第一耦合结构沿第一方向的两个边缘相互平行，并与所述辐射本体沿所述第一方向的边缘平行，且所述第一耦合结构相对于垂直所述第一方向的中轴线呈对称结构；

所述第二耦合结构沿第一方向的两个边缘相互平行，并与所述辐射本体沿所述第一方向的边缘平行，且所述第二耦合结构相对于垂直所述第一方向的中轴线呈对称结构；

其中，所述第一方向垂直于所述第一耦合结构的中心和所述第二耦合结构的中心连线。

4.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，所述第一耦合结构和所述第二耦合结构关于所述辐射本体的中心线对称。

5.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，所述第一耦合结构上与所述辐射本体相邻的边缘与该边缘所朝向的所述辐射本体的边缘之间的间隔为所述辐射本体的中心频率对应波长的八分之一至二分之一；

所述第二耦合结构上与所述辐射本体相邻的边缘与该边缘所朝向的所述辐射本体的边缘之间的间隔为所述辐射本体的中心频率对应波长的八分之一至二分之一。

6.根据权利要求2至5中任意一项所述的天线，其特征在于，所述第一耦合结构包括能够导电的第一耦合片，所述第二耦合结构包括能够导电的第二耦合片，所述第一耦合片和所述第二耦合片均设置在所述透明基板设置所述辐射本体的表面上。

7.根据权利要求6所述的天线，其特征在于，所述第一耦合片和所述第二耦合片均具有网格结构。

8.根据权利要求2至5中任意一项所述的天线，其特征在于，所述天线还包括接地板，所述接地板设置在所述透明基板背离所述辐射本体的表面上，且所述接地板具有网格结构。

9.根据权利要求8所述的天线，其特征在于，所述第一耦合结构为形成在所述接地板上的第一耦合孔，所述第二耦合结构为形成在所述接地板上的第二耦合孔，所述第一耦合结构所围成的区域内无导电材料，且所述第二耦合结构围成的区域内无导电材料。

10.根据权利要求1-5任意一项所述的天线，其特征在于，所述辐射本体包括主体部和馈线部；

所述主体部上形成有馈线凹槽，所述馈线凹槽的开口位于所述主体部的一个边缘上，所述馈线部在所述馈线凹槽上与所述馈线凹槽的开口相对的部分与所述主体部相连。

11.根据权利要求1-5任意一项所述的天线，其特征在于，所述耦合结构与所述辐射本体相绝缘。

12.一种电子设备，所述电子设备包括天线，其特征在于，所述天线为权利要求1至11中任意一项所述的天线。

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