CN219144490U - 天线和通信设备 - Google Patents

Abstract

本申请适用于通信技术领域，提供了一种天线和通信设备，天线包括电路板和天线主体，天线主体包括低频辐射枝节，低频辐射包括第一枝节、第二枝节、第三枝节和至少一个第四枝节，第一枝节、第二枝节、第三枝节依次垂直连接并形成开放矩形环，第四枝节与第一枝节、第二枝节、第三枝节中的至少一个形成位于开放矩形环的内侧的至少一个闭合空心环；高频辐射枝节，所述高频辐射枝节的第一端连接至所述馈电点，所述高频辐射枝节朝向所述第三枝节延伸。本申请通过在低频辐射枝节上设置闭合空心环，能够提高低频频段的带宽，且低频辐射枝节形成矩形半包围结构，高频辐射枝节至少一部分在该半包围结构内，天线整体上具有较小的面积、体积。

Description

天线和通信设备

技术领域

本申请涉及通信技术领域，特别涉及一种天线和通信设备。

背景技术

随着移动通信技术的发展，LTE(Long Term Evolution,长期演进)天线渐渐崛起，其效能更胜3G无线网络，可带来更优异的通信传输，LTE已正式被第三代合作伙伴计划(Third Generation Partnership Project，3GPP)列为全新的无线标准规范。

同时，随着电子产品功能的多样化发展，越来越多的电子产品都选择内置通信模块，共享移动通信技术和移动通信网络。由于产品形态和成本的关系，这些终端产品不仅要求具有较小的尺寸，还对电气性能提出了很高的要求，这给终端天线的设计带来了极大的挑战。

由于LTE技术具有更快的传输速度与更大的传输带宽，天线的设计亦必须对应地满足带宽的需求。LTE印制天线存在的主要问题是频段带宽较窄，尤其是低频(低频枝节需要更长的电流路径)，无法满足传输要求(800MHz～960MHz)。目前，有技术通过两组半波对称振子来增加带宽，但导致了尺寸明显增大。因此，在硬件板上空间一般都比较局促，留给天线设计的空间更小的基础上，如何设计在低频和高频(1710MHz～2690MHz)两个频段均具有较好性能的印制天线是其设计的一大难题。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种天线和通信设备，旨在解决现有的LTE印制天线的低频频段带宽较窄的技术问题。

本申请实施例是这样实现的，一种天线，包括电路板和天线主体，所述电路板具有接地区和避让所述接地区设置的禁铺区，所述天线主体设于所述禁铺区，所述天线主体包括：

馈电部，具有馈电点；

低频辐射枝节，包括第一枝节、第二枝节、第三枝节和至少一个第四枝节，所述第一枝节、所述第二枝节、所述第三枝节依次垂直连接并形成开放矩形环，所述第一枝节的远离所述第二枝节的第一端与所述馈电点连接；所述第四枝节与所述第一枝节、所述第二枝节、所述第三枝节中的至少一个形成位于所述开放矩形环的内侧的至少一个闭合空心环；

高频辐射枝节，所述高频辐射枝节的第一端连接至所述馈电点，所述高频辐射枝节朝向所述第三枝节延伸。

在一个实施例中，所述闭合空心环形成在所述第一枝节和所述第二枝节的弯折连接处；和/或

所述闭合空心环形成在所述第二枝节和所述第三枝节的弯折连接处。

在一个实施例中，所述第四枝节的至少一部分为90°弯折形或者曲线形。

在一个实施例中，所述低频辐射枝节还包括第五枝节，所述第五枝节设置在所述第三枝节的远离所述第二枝节的一端，并与所述第三枝节形成开放环。

在一个实施例中，所述高频辐射枝节包括第六枝节和第七枝节，所述第六枝节的一端与所述馈电点连接，且所述第六枝节为片状枝节，所述第七枝节自所述第六枝节背离所述第二枝节的一侧向所述第三枝节延伸。

在一个实施例中，所述高频辐射枝节还包括第八枝节，所述第八枝节自所述第六枝节背离所述第二枝节的一侧向所述第三枝节延伸，或者，自所述第六枝节靠近所述第二枝节的一侧向所述第三枝节延伸。

在一个实施例中，所述天线主体还包括第一接地枝节，所述接地区设有接地板，所述第一接地枝节位于所述第二枝节的背离所述高频辐射枝节的一侧，与所述接地板连接，并呈反F形。

在一个实施例中，所述天线主体还包括第二接地枝节，所述第二接地枝节与所述接地板连接，位于所述高频辐射枝节的背离所述第二枝节的一侧。

在一个实施例中，所述禁铺区呈矩形，所述馈电部设于所述禁铺区的长边，所述第一枝节和第三枝节均平行于所述禁铺区的长边，且所述第一枝节的长度小于第三枝节的长度。

本申请实施例的另一目的在于提供一种通信设备，包括壳体以及设于所述壳体内的、如前述各实施例所说的天线，所述天线还包括设于所述电路板上的射频链路，所述射频链路与所述馈电部连接。

本申请实施例提供的天线及通信设备，其有益效果在于：

本申请提供的天线包括电路板和天线主体，天线主体中，低频辐射枝节包括依次垂直连接并形成开放矩形环状的第一枝节、第二枝节和第三枝节，第一枝节的远离第二枝节的第一端用于与馈电点连接，还包括至少一个第四枝节，第四枝节与第一枝节、第二枝节、第三枝节中的至少一个形成闭合空心环，高频辐射枝节的第一端用于连接至馈电点，高频辐射枝节朝向第三枝节延伸。通过在低频辐射枝节上设置闭合空心环，能够提高低频频段的带宽，且低频辐射枝节形成矩形半包围结构，高频辐射枝节至少一部分在该半包围结构内，天线主体整体上具有较小的面积、体积。该通信设备中，在不明显增加天线主体整体面积、体积的基础上，天线的低频频段的带宽得到了提高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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是本申请第一实施例提供的天线的平面结构示意图；

图2是图1所示天线中天线主体的平面结构示意图；

图3是本申请第二实施例提供的天线主体的平面结构示意图；

图4是本申请第三实施例提供的天线主体的平面结构示意图；

图5是本申请第四实施例提供的天线主体的平面结构示意图；

图6是本申请第五实施例提供的天线主体的平面结构示意图；

图7是本申请第六实施例提供的天线主体的平面结构示意图；

图8是本申请第一实施例提供的天线的反射系数测试曲线图；

图9是本申请第一实施例提供的天线在800MHz-960MHz频段的测试效率曲线；

图10是本申请第一实施例提供的天线在1710MHz-2690MHz频段的测试效率曲线。

图中标记的含义为：

100、天线；

1、电路板；11、接地区；12、禁铺区；

2、天线主体；21、馈电部；

22、低频辐射枝节；221、第一枝节；222、第二枝节；223、第三枝节；224、第四枝节；225、第五枝节；

23、高频辐射枝节；231、第六枝节；232、第七枝节；233、第八枝节；

24、第一接地枝节；25、第二接地枝节。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”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，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专利的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

为了说明本申请所述的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。

首先，请参阅图1和图2所示，本申请实施例提供一种天线100，其包括电路板1和印制于电路板1上的天线主体2，电路板1具有接地区11和避让接地区11设置的禁铺区12，换言之，接地区11设有接地板(未图示)，接地板在电路板1上的部分区域不设置，该部分区域即为禁铺区12。天线主体2设于禁铺区12。

此外，可以理解的是，该天线100还包括设于电路板1上的射频链路(未图示)。射频链路用于向天线100提供激励电流。

具体请参阅图2所示，在第一个实施例中，天线主体2包括馈电部21、低频辐射枝节22和高频辐射枝节23。馈电部21与射频链路电连接，馈电部21上设有馈电点，其与高频辐射枝节23和低频辐射枝节22均电连接。如此，射频链路经由馈电部21及其馈电点向高频辐射枝节23、低频辐射枝节22提供激励电流，以通过高频辐射枝节23和低频辐射枝节22向外发射信号。当然，反过来，高频辐射枝节23和低频辐射枝节22接收环境中的信号并将其转换为相应的电信号传输至射频链路也是可以的。

如图2所示，低频辐射枝节22包括依次垂直连接并形成开放矩形环状的第一枝节221、第二枝节222和第三枝节223，第一枝节221的远离第二枝节222的第一端与馈电点连接，还包括第四枝节224，第四枝节224分别与第一枝节221、第二枝节222、第三枝节223中的至少一个在开放矩形环的内侧形成至少一个闭合空心环。

高频辐射枝节23的第一端连接至馈电点，高频辐射枝节23的另一端朝向第三枝节223延伸。

请参阅图2所示，由于第一枝节221、第二枝节222和第三枝节223依次垂直连接并形成开放矩形环样式，其大体限定了一个空间，如此，可以在电路板1上较小面积内保证低频辐射枝节22所需要的长度；高频辐射枝节23自第一枝节221的第一端向第三枝节223延伸，相当于至少部分位于低频辐射枝节22所限定的矩形半包围结构中，使得该天线主体2能够同时在低频频段工作和高频频段工作，且同时具有较小的面积和体积；此外，更重要的是，第四枝节224与第一枝节221、第二枝节222、第三枝节223中的至少一个在开放矩形环的内侧形成至少一个闭合空心环，该闭合空心环的设置相当于了增加了至少一条电流路径，该电流路径不同于第一枝节221、第二枝节222至第三枝节223所形成的电流路径，因而，能够扩展低频频段的带宽，且不会明显增加开放矩形环的半包围结构的面积。在此基础上，通过合理设置第四枝节224的长度，即可实现所需要扩展的频段和带宽范围。这里不再具体限定。

本申请实施例提供的天线100，其天线主体2中，低频辐射枝节22包括依次垂直连接并形成开放矩形环状的第一枝节221、第二枝节222和第三枝节223，第一枝节221的远离第二枝节222的第一端用于与馈电点连接，还包括第四枝节224，第四枝节224与第一枝节221、第二枝节222、第三枝节223中的至少一个在开放式矩形环的内侧形成至少一个闭合空心环。通过在低频辐射枝节22上设置闭合空心环，能够提高低频频段的带宽，且低频辐射枝节22形成的矩形半包围结构使得天线主体2整体上具有较小的面积、体积。

请参阅图1所示，通常地，电路板1为规则形状，如矩形，禁铺区12为规则形状，如矩形。在本实施例中，禁铺区12为矩形，且其具有沿着X方向设置的长边和沿着Y方向设置的短边。

本实施例中，第一枝节221沿着禁铺区12的长边方向延伸，第二枝节222沿着禁铺区12的短边方向延伸，第三枝节223沿着禁铺区12的长边方向延伸，且第三枝节223的长度大于第一枝节221的长度，第三枝节223位于线路板的边缘。该天线主体2所占用的面积大体等于由第二枝节222的长度和第三枝节223的长度所限定的矩形的面积。

闭合空心环的位置可以根据需要并基于仿真结果进行确定，整体上，以保证该天线主体2良好的辐射性能、调节其与高频辐射枝节23之间的耦合作用为主，也即，第四枝节224的位置至少需要考虑其与高频辐射枝节23之间的耦合作用。

闭合空心环的数量需要根据所需要扩展的频段和带宽范围，如可以是一个，也可以是多个。

以低频辐射枝节22中包括一个第四枝节224为例，如图2所示，在一个实施例中，第四枝节224形成在第一枝节221和第二枝节222的弯折连接处，也即，闭合空心环的一部分借由第一枝节221和第二枝节222之间相互弯折连接的一部分而形成。在一个实施例中，第四枝节224形成在第二枝节222和第三枝节223的弯折连接处，此时，闭合空心环的一部分借由第二枝节222和第三枝节223之间相互弯折连接的一部分而形成。

在其他更多个实施例中，第四枝节224可以单独连接在第一枝节221上，或者单独连接在第二枝节222上，又或者单独连接在第三枝节223上。

以低频辐射枝节22中包括多个第四枝节224为例，如图3所示，该天线主体2中，低频辐射枝节22包括两个第四枝节224，分别连接在第一枝节221和第二枝节222的弯折连接处，以及第二枝节222和第三枝节223的弯折连接处。

在其他更多个实施例中，两个及两个以上的第四枝节224的位置可以根据需要设置和组合，如设置在第一枝节221和第二枝节222的弯折连接处，以及设置在第三枝节223上。对于其他的组合形式，本文不再一一举例赘述。

闭合空心环的形状也即第四枝节224的形状不作唯一限定。如图2所示，在一个实施例中，第四枝节224呈90°弯折状，其与同样呈90°弯折的第一枝节221和第二枝节222共同构成矩形的闭合环。

如图3所示，在另一个实施例中，第四枝节224呈曲线形式，其一端连接在第二枝节222上，另一端连接在第三枝节223上。

在其他实施例中，第四枝节224可以呈其他形式，如折线式，或者折线与曲线的组合形式，又或者一部分是曲线、另一部分是90°弯折样式。

不限于此，在其他实施例中，当低频辐射枝节22包括多个第四枝节224时，每一个第四枝节224的形状都可以独立设置，例如，两个均可以是90°弯折状，或者两个均可以是曲线状，还可以是前述形式的其他组合，这里也不在一一赘述。

请参阅图1至图3所示，在一个实施例中，该低频辐射枝节22还包括第五枝节225，第五枝节225设置在第三枝节223的远离第二枝节222的一端，并与第三枝节223形成开放环。该第五枝节225用于改善天线100的低频阻抗匹配性能，当然，通过合理设置第五枝节225的长度，第五枝节225也能够进一步扩展低频频段的带宽范围。

第五枝节225和第三枝节223的末端所形成的开放环的形状也可以根据仿真进行调整，例如，可以呈矩形开放环或者是其他形式的开放环，这里不做唯一限定。

请参阅图1和图2，在一个实施例中，高频辐射枝节23包括第六枝节231和第七枝节232，第六枝节231的一端与馈电点连接，且第六枝节231为片状枝节，第六枝节231向第三枝节223延伸，第七枝节232自第六枝节231背离第二枝节222的一侧向第三枝节223延伸。

第六枝节231为片状枝节，其主要用于限定高频频段的范围，第七枝节232用于在第六枝节231所限定的带宽范围基础上，进一步扩展高频频段的带宽范围。

第六枝节231向第三枝节223延伸，第七枝节232自第六枝节231背离第二枝节222的一侧向第三枝节223延伸，使得第六枝节231和第七枝节232也大***于低频辐射枝节22所限定的半包围结构的范围内，如此，该天线100整体占用的面积较小。

由于天线100的面积范围有限，第六枝节231可以倾斜地向第三枝节223延伸，如图4和图5所示，这样，能够保证第六枝节231所需要的长度，进而保证高频频段的设置。

当然，不限于此，在其他情况下，比如在第二枝节222的长度范围允许的情况下，第六枝节231可以大体垂直地向第三枝节223延伸，可参考图6所示。

第六枝节231的形状也不做特别限定，如图4和图5所示，第六枝节231大体呈宽度(宽度指平行于禁铺区12长边的方向的尺寸)渐增的四边形，或者平行四边形；如图6所示，第六枝节231大体呈椭圆形。在其他更多实施例中，第六枝节231可以有其他更多的设计形式，在此不作唯一限定。

同样，第七枝节232的数量也可设置为不止一个。

如图4和图5所示，高频辐射枝节23还包括第八枝节233，第八枝节233的作用与第七枝节232的作用相同，也用于扩展高频频段的带宽范围(换言之，相当于另一个第七枝节232)。

第八枝节233可以与第七枝节232设置在第六枝节231的同一侧，其自第六枝节231背离第二枝节222的一侧向第三枝节223延伸，或者，与第七枝节232分别设置在第六枝节231的相对两侧，其自第六枝节231靠近第二枝节222的一侧向第三枝节223延伸。

第八枝节233的设置也需要考虑其与第七枝节232、第六枝节231之间的耦合关系，在禁铺区12的面积允许且不影响天线100的阻抗匹配、辐射性能的基础上，第八枝节233的形状、数量可以有多种形式，不作唯一限定。

如图4和图5所示，第七枝节232可以自第六枝节231的背离第二枝节222的侧面先沿着禁铺区12的长边延伸，然后倾斜地朝向第三枝节223延伸(第七枝节232大体为L形)；或者，如图6所示，第七枝节232呈曲线形式，与呈椭圆形的第六枝节231的侧面边缘形状相适配。如图4所示，第八枝节233可以自第六枝节231的背离第二枝节222的侧面先沿着禁铺区12的长边延伸，然后倾斜地朝向第三枝节223延伸；或者，如图5所示，第八枝节233可以自第六枝节231的靠近第二枝节222的侧面先沿着禁铺区12的长边延伸，然后倾斜地或者垂直地朝向第三枝节223延伸(第八枝节233大体为L形)，需要说明的是，第八枝节233位于第六枝节231和第二枝节222之间时，其设置以不引起其与第六枝节231、第二枝节222之间明显的耦合作用以及合理利用第六枝节231和第二枝节222之间的空间为宜。

如图2至图6所示，天线主体2还包括第一接地枝节24，第一接地枝节24位于第二枝节222远离所述高频辐射枝节23的一侧，也即位于低频辐射枝节22所形成的半包围结构之外，其与接地板连接，并呈反F形。

第一接地枝节24与低频辐射枝节22、高频辐射枝节23耦合连接。通过调整反F形枝节的位置及尺寸，可以拓宽天线100高频频段的带宽，进一步改善天线100匹配特性。

在一个实施例中，还可以继续在天线主体2上设置第二接地枝节25，以进一步改善天线100匹配特性。如图7所示，在低频辐射枝节22所形成的矩形半包围结构的面积允许的情况下，第二接地枝节25设置在高频辐射枝节23背离第二枝节222的一侧，其形状设置需考虑其与高频辐射枝节23之间的耦合作用，不作特别限定。

本申请实施例提供的天线100的优点在于：

此天线100将低频辐射枝节22中一段设计成环形结构，可以增加电流路径，有效拓宽天线100低频频段带宽。

此天线100通过将低频辐射枝节22设计成半矩形环结构，充分利用空间，获得低频辐射枝节22所需的有效长度，改善天线100的低频辐射效率。

此天线100在将低频辐射枝节22末端设计成开口环状的开叉枝节形状，可以拓宽天线100低频频段带宽，改善天线100的匹配特性。

此天线100在高频辐射枝节23上设计L形枝节，可以有效拓宽天线100高频频段带宽范围。

此天线100通过在低频辐射枝节22外侧设计与接地板相连的反F形枝节，通过调整反F形枝节的位置及尺寸，可以拓宽天线100高频频段的带宽范围，改善天线100匹配特性。

此天线100采用的是多枝节结构，可对每段枝节的长度独立调整，优化其间的相互耦合效应，以获得所需的工作频段和较好的驻波特性。

请参阅图8所示，该天线100经仿真测试，在800-960MHz反射系数小于-6dB，在1710-2690MHz频段反射系数小于-9.6dB。如图9所示，该天线100在800MHz-960MHz频段的平均辐射效率大于64％，如图10所示，在1710MHz-2690MHz频段平均辐射效率大于72％。总体上，该天线100在天线主体2所占空间面积为64mm×23mm的情况下，在低频800MHz-960MHz和高频1710MHz-2690MHz频段均获得了较好的匹配特性和较高的辐射效率。

本申请实施例还提供一种通信设备，其包括壳体以及设于壳体内的、如前述各实施例所述的天线100。所说的通信设备可以是手机，也可以是其他类型的终端。

基于前述的该天线100的各项有益效果，该通信设备也具有相应的有益效果，不再赘述。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种天线，其特征在于，包括电路板和天线主体，所述电路板具有接地区和避让所述接地区设置的禁铺区，所述天线主体设于所述禁铺区，所述天线主体包括：

馈电部，具有馈电点；

低频辐射枝节，包括第一枝节、第二枝节、第三枝节和至少一个第四枝节，所述第一枝节、所述第二枝节、所述第三枝节依次垂直连接并形成开放矩形环，所述第一枝节的远离所述第二枝节的第一端与所述馈电点连接；所述第四枝节与所述第一枝节、所述第二枝节、所述第三枝节中的至少一个形成位于所述开放矩形环的内侧的至少一个闭合空心环；

高频辐射枝节，所述高频辐射枝节的第一端连接至所述馈电点，所述高频辐射枝节朝向所述第三枝节延伸。

2.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述闭合空心环形成在所述第一枝节和所述第二枝节的弯折连接处；和/或

所述闭合空心环形成在所述第二枝节和所述第三枝节的弯折连接处。

3.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第四枝节的至少一部分为90°弯折形或者曲线形。

4.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述低频辐射枝节还包括第五枝节，所述第五枝节设置在所述第三枝节的远离所述第二枝节的一端，并与所述第三枝节形成开放环。

5.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述高频辐射枝节包括第六枝节和第七枝节，所述第六枝节的一端与所述馈电点连接，且所述第六枝节为片状枝节，所述第七枝节自所述第六枝节背离所述第二枝节的一侧向所述第三枝节延伸。

6.如权利要求5所述的天线，其特征在于，所述高频辐射枝节还包括第八枝节，所述第八枝节自所述第六枝节背离所述第二枝节的一侧向所述第三枝节延伸，或者，自所述第六枝节靠近所述第二枝节的一侧向所述第三枝节延伸。

7.如权利要求1至6中任一项所述的天线，其特征在于，所述天线主体还包括第一接地枝节，所述接地区设有接地板，所述第一接地枝节位于所述第二枝节的背离所述高频辐射枝节的一侧，与所述接地板连接，并呈反F形。

8.如权利要求7所述的天线，其特征在于，所述天线主体还包括第二接地枝节，所述第二接地枝节与所述接地板连接，位于所述高频辐射枝节的背离所述第二枝节的一侧。

9.如权利要求1至6中任一项所述的天线，其特征在于，所述禁铺区呈矩形，所述馈电部设于所述禁铺区的长边，所述第一枝节和第三枝节均平行于所述禁铺区的长边，且所述第一枝节的长度小于第三枝节的长度。

10.一种通信设备，其特征在于，包括壳体以及设于所述壳体内的、如前述权利要求1至9中任一项所述的天线，所述天线还包括设于所述电路板上的射频链路，所述射频链路与所述馈电部连接。

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