一種開槽天線及具有無線傳輸功能的電子裝置的制作方法

本發明涉及天線技術領域，尤其涉及一種開槽天線及具有無線傳輸功能的電子裝置。

背景技術：

隨著科技的進步，在無線通信系統中，無線局域網(wirelesslocalareanetworks，wlan)和全球微波互聯接入(worldwideinteroperabilityformicrowaveaccess，wimax)等無線網絡模式正在飛速地覆蓋全球，無線網絡模式的不斷壯大也使得有線網絡逐步的退出通信系統，因此，無線通信系統在人們的社會生活中變得越來越重要。

在無線通信系統中，天線處于整個無線通信系統的最前端，用來發射、接收無線電波以傳遞、交換無線電數據信號，是無線通信系統最重要的組件之一。

專利《cn105762510a》公開了一種雙頻wifi的pcb天線。該天線由輻射單、介質基板、饋電點以及接地板組成，其輻射單元由多條矩形折線拼接組成。然而，通過這種結構設計的天線，由于其輻射單元是由多條矩形折線拼接而成，同時矩形形式的輻射單元方向性較弱，而天線增益和方向性是線性相關的，因此，這就導致天線的增益不高，進而導致信號的傳播距離短、穿透力弱，使得用戶在使用帶有該天線的設備進行無線通信時，活動范圍受限，影響了用戶體驗。

技術實現要素：

本發明提供一種開槽天線及具有無線傳輸功能的電子裝置，以解決現有的天線結構導致信號的傳播距離短、穿透力弱，使得用戶在使用帶有該天線的設備進行無線通信時活動范圍受限，影響用戶體驗的問題。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案:

一種開槽天線，包括：介質基板，設置于所述介質基板正面上的設有饋電點的微帶線以及背面上的接地板；

所述接地板上設有兩個開口方向相反且貫穿所述接地板正面和背面的弧形通槽，所述兩個弧形通槽分別分布于所述微帶線在所述接地板上的投影區域的兩側，且均有一部分與所述投影區域疊加；所述弧形通槽上下兩槽壁為弧形槽壁。

進一步地，所述兩個弧形通槽大小相同。

進一步地，所述兩個弧形通槽相對所述投影區域中心軸上一點中心對稱分布。

進一步地，所述弧形通槽上下兩槽壁為半圓形槽壁。

進一步地，所述弧形通槽左右兩槽壁與所述微帶線的投影區域垂直。

進一步地，所述微帶線在所述接地板上的投影區域的頂端位置與所述弧形通槽開口的距離等于所述兩個弧形通槽的直徑。

進一步地，所述微帶線長度為26mm-28mm，寬度為2mm-4mm；所述介質基板的厚度為1.5mm-1.8mm；所述兩個弧形通槽的槽體寬度為2mm-4mm。

進一步地，所述饋電點設置于所述微帶線的底端的中心位置；所述微帶線的底端與所述介質基板的一個邊重合。

進一步地，所述弧形通槽在所述介質基板背面的投影位置處，開有兩個與所述弧形通槽完全相同的弧形槽。

一種具有無線傳輸功能的電子裝置，包含有上述任一種的開槽天線。

有益效果

本發明提供的開槽天線及具有無線傳輸功能的電子裝置，通過在接地板上設置兩個開口方向相反并貫穿接地板正面和背面的弧形通槽(該弧形通槽的上下兩槽壁為弧形槽壁)，并使這兩個弧形通槽分布于微帶線在接地板上的投影區域的兩側，且保證兩個弧形通槽均有一部分與該投影區域疊加。這樣，當饋電源通過微帶線上的饋電點將信號傳輸過來時，電流通過微帶線經由介質基板傳送到兩弧形通槽周圍實現兩彎曲反向的電流，這就使得槽內產生的電磁場更為集中地向上下兩個方向輻射，即具有更好地方向性，同時也使得天線的增益更高，從而保障了信號具有很強的穿透性和穩定性，使得信號的傳播距離增大，用戶在使用帶有本發明提供的開槽天線的設備進行無線通信時，活動范圍更大，提升了用戶體驗。

附圖說明

圖1為本發明實施例一提供的一種具體的開槽天線的側視結構示意圖；

圖2為本發明實施例一提供的一種具體的開槽天線的俯視結構示意圖；

圖3為本發明實施例一提供的一種具體的開槽天線的仰視結構示意圖；

圖4為本發明實施例一提供的一種具體的弧形通槽設置結構示意圖；

圖5為本發明實施例一提供的基于圖3設置的一種具體的開槽天線結構示意圖；

圖6為本發明實施例二提供的一種具體的開槽天線的仿真數據圖；

圖7為本發明實施例二提供的一種具體的開槽天線的輻射方向圖；

圖8為本發明實施例二提供的一種具體的開槽天線的三維增益圖。

具體實施方式

實施例一：

為增強信號的穿透性，增大信號的傳播距離，本實施例提供了一種在接地板上開有兩個弧形通槽的開槽天線。參見圖1、圖2和圖3所示，圖1為本實施例提供的一種具體的開槽天線的側視結構示意圖，圖2為本實施例提供的一種具體的開槽天線的俯視結構示意圖，圖3為本實施例提供的一種具體的開槽天線的仰視結構示意圖，本實施例提供的開槽天線包括：

介質基板1，設置于介質基板1正面上的微帶線2和設置于介質基板1背面上的接地板3，在微帶線2上設有一饋電點21。

同時，在接地板3上設有兩個開口方向相反且貫穿所述接地板正面和背面的弧形通槽31，兩個弧形通槽分別分布于微帶線1在接地板3上的投影區域(參見圖3中虛線區域)的兩側，且兩個弧形通槽31均有一部分與微帶線1在接地板3上的投影區域疊加，即兩個弧形通槽31均有一部分位于微帶線1在接地板3上的投影區域內。

在本實施例中，弧形通槽31上下兩槽壁應當為弧形槽壁，即弧形通槽31的縫隙整體形狀為弧形。其中，一種具體的設置方式是，保證上下兩弧形槽壁構成的弧形縫隙關于它自身的中心軸對稱。

在圖1、圖2和圖3中，為便于理解，設有坐標軸，以微帶線長邊方向為x軸方向，短邊方向為y軸方向，天線厚度方向為z軸方向。

值得注意的是，本實施例中，弧形通槽31的開口方向是指弧形未圍合的方向，以圖2和圖3所示的弧形通槽為例，其左側弧形通槽的開口方向即為指向微帶線底端所在的直線的方向，即圖2和圖3中x軸的負軸方向；右側弧形通槽的開口方向即為指向微帶線頂端所在的直線的方向，即圖2和圖3中x軸方向。還應當理解的是，開口位置即為弧形通槽的弧形兩端的連線位置。

應當理解的是，圖1、圖2和圖3所示的天線結構僅為本實施例所示例的一種具體的天線結構，不代表本實施例僅能通過該種具體結構進行天線設置。例如，在本實施例中對于弧形通槽的開口方向還可以設置為，左側弧形通槽的開口方向指向微帶線頂端所在的直線的方向，右側弧形通槽的開口方向指向微帶線底端所在的直線的方向。

應當理解的是，本實施例中，介質基板1與微帶線2電連接，介質基板1與接地板3電連接，這樣外部饋電源將信號通過饋電點21傳到微帶線2上之后，微帶線2可以將信號電流經由介質基板1傳遞至接地板3上的兩個弧形通槽31周圍。

在本實施例中，介質基板1可以采用fr4板，其分別與微帶線2和接地板3貼合設置，在進行貼合設置時，為保證各部分之間的電連接，可在介質基板1上設置導電通孔(例如pcb板的設置方式)，并在各導電通孔上設置相應的電連接點從而保證微帶線2和接地板3與介質基板1貼合之后可以通過電連接點和導電通孔實現電連接。應當理解的是，電連接點也可以設置在微帶線2和接地板3的相應位置上，以保證微帶線2和接地板3與介質基板1貼合之后可以通過導電通孔實現電連接。

在本實施例中，仍以圖1-圖3所示的天線為例，電流傳遞至接地板3上的兩個弧形通槽31周圍時，由于兩個弧形通槽的設置的開口方向相反，因此兩個弧形通槽周圍的電流成反相分布且彎曲，又電場方向由電流方向決定，因此在兩個弧形通槽的位置會分別形成一個向上的一個向下的電場，這兩個電場均由一個z軸方向的電場分量和一個x軸方向的電場分量，兩個電場在z軸方向的電場分量方向相反，在x軸方向的電場分量方向相同，在z軸方向的電場分量相互抵消后，天線整體在z軸方向的電場沒有或較弱，天線主要在x軸方向上存在電場，此時天線的磁場則主要存在于y軸方向，又電磁波的輻射方向與電場和磁場垂直，故天線會主要在z軸的上下兩個方向上進行輻射。同時由于電流具有弧形彎曲，故天線整體在上下兩個方向上進行輻射會更為集中，方向性更好，輻射更高，因此信號會具有更強的穿透性，其插播距離更遠。

本實施例中，為使得天線在z軸方向的電場抵消的更為完全，保證天線在上下兩個方向上具有更好的方向性，一種具體的設置方式是：可以設置兩個弧形通槽大小相同。進一步地，還可以設置兩個弧形通槽相對微帶線在接地板上的投影區域的中心軸上的一點中心對稱分布，應當理解的是，此時兩個弧形通槽大小、形狀完全相同，只是設置的位置以及方向相反，其相對于投影區域中心軸上某一點中心對稱分布可以使得兩個弧形通槽獲得的電流大小相對均衡。應當理解的是，本實施例中也可以不將兩個弧形通槽對稱設置。

還應當理解的是，此時兩個弧形通槽的開口位置可以設置于同一水平線上，例如圖3所示，以保證兩個弧形通槽具有更強的方向性。值得注意的是，也可以將兩個弧形通槽的開口位置也可以不設置于同一水平線上。

在本實施例的一種具體設置方式中，還可以設置弧形通槽的上下兩槽壁為半圓形槽壁，此時由于半圓形通槽自身較良好的對稱性，其最終輻射的方向性更強。

此時，一種更為具體的設置方式是：設置弧形通槽的上下兩半圓形槽壁的半徑不相同，且兩半圓形槽壁的兩端處于同一直線上，即弧形通槽的左右兩側壁處于同一水平直線上，此時一個弧形通槽的縫隙即為半個圓環。在此種設置方式中，為保證最終電流產生的電場在x軸方向上可以盡可能大，從而保證產生的電磁波具有較大的能量，在設置時，可以盡量使得弧形通槽上與微帶線最遠點，在y軸方向上與微帶線的投影區域直線距離最遠，也即兩弧形通槽可以如圖4所示的方式，關于微帶線的投影區域傾斜對稱設置，但應當理解的是，當這樣傾斜對稱設置時，其每個弧形通槽上與微帶線最遠點在y軸方向上與微帶線的投影區域直線距離都無法達到最遠。在直線距離最遠時，應當參照圖3所示的設置方式，使每個弧形通槽的左右兩槽壁均與微帶線的投影區域垂直。

在本實施例中，根據圖3所示的設置方式進行設置時，一種更具體的設置方式是，參見圖5，設微帶線在接地板上的投影區域的頂端位置與弧形通槽開口的距離為l，兩個弧形通槽的半徑為r，設置l＝2r，即設置微帶線在接地板上的投影區域的頂端位置與弧形通槽開口的距離等于兩個弧形通槽的直徑。

在本實施例中，為便于天線在設備中的安放，在與饋電源通過饋電點21進行連接時，一種可行的方式是將饋電點設置于微帶線的底端，這時饋電源可以通過電連接線等方式實現與天線的電連接，并將電信號通過該饋電點傳輸給天線。

應當理解的是，在上述將饋電點設置于微帶線的底端的方式中，一種更為具體的方式是將饋電點設置于微帶線的底端的中心位置，這樣饋電源傳輸過來的電流在微帶線的中心兩側相對均衡，其傳輸給接地板上的位于微帶線投影區域兩側的兩弧形通槽的電流也會相對均衡，從而進一步保證了兩弧形通槽輻射的電磁波具有良好的方向性。應當注意的是，本實施例中微帶線的底端可以與介質基板的一個邊重合。

在本實施例中，還應當理解的是，弧形通槽在所述介質基板背面的投影位置處，可以設置兩個與弧形通槽完全相同的弧形槽，這樣，從天線背面可以看到，兩個弧形槽不僅貫穿了接地板的正反面，還深入到了介質基板上。也即在天線上設置的弧形槽的深度可以大于接地板的厚度，此時天線的性能不會受到影響。

wlan是一種重要的無線網絡模式，在人們的生活中應用的十分普遍，wlan主要工作在2.4ghz-2.484ghz的頻段內，其中心頻率為2.45ghz，那么，為保證天線可以工作在中心頻率為2.45ghz的wlan頻段內，需要對天線的尺寸進行設置，在本實施例中，一種可行的設置方式是設置微帶線的長度處于26mm-28mm的范圍內，寬度處于2mm-4mm的范圍內；介質基板的厚度處于1.5mm-1.8mm的范圍內；兩個弧形通槽的槽體寬度處于2mm-4mm的范圍內。

本實施例還提供一種設置有上述開槽天線的具有無線傳輸功能的電子裝置，由于本實施例還提供的開槽天線尺寸很小(最長邊的尺寸也僅為幾十毫米)，因此可以很方便的設置于各種具有無線傳輸功能的電子裝置中，例如可以設置在手機、電腦、路由器、ipad等中，具有較強的普適性。

本實施例提供的開槽天線，通過在接地板上設置兩個開口方向相反并貫穿接地板正面和背面的弧形通槽(該弧形通槽的上下兩槽壁為弧形槽壁)，并使這兩個弧形通槽分布于微帶線在接地板上的投影區域的兩側，且保證兩個弧形通槽均有一部分與該投影區域疊加。這樣，當饋電源通過微帶線上的饋電點將信號傳輸過來時，電流通過微帶線經由介質基板傳送到兩弧形通槽周圍實現兩彎曲反向的電流，這就使得槽內產生的電磁場更為集中地向上下兩個方向輻射，即具有更好地方向性，同時也使得天線的增益更高，從而保障了信號具有很強的穿透性和穩定性，使得信號的傳播距離增大，用戶在使用帶有本實施例提供的開槽天線的設備進行無線通信時，活動范圍更大，提升了用戶體驗。

實施例二：

本實施例在實施例一的基礎上，以圖1和圖5共同示例的天線結構為例，對本發明的技術方案做進一步示例說明。

參見圖1和圖5所示，兩個半圓形通槽31關于微帶線2在接地板的投影區域的中心軸上一點中心對稱，此時兩個半圓形通槽31大小相等，且兩個半圓形通槽31的左右兩槽壁與微帶線2在接地板的投影區域垂直。

半圓形通槽31的左右兩槽壁與微帶線2在接地板的投影區域頂端的距離等于半圓形通槽的直徑；饋電點21設置于微帶線2的的底端的中心。

此時饋電源傳輸來的電流經微帶線可以較均衡地傳送到兩半圓形通槽31的周圍，形成對稱反相分布的彎曲電流，根據輻射機理，沿槽體縫隙的電流則會產生主要集中在上下兩個方向的高增益的電磁輻射。

進一步地，設置微帶線2的長度處于26mm-28mm的范圍內，寬度處于2mm-4mm的范圍內；介質基板1的厚度處于1.5mm-1.8mm的范圍內；兩個半圓形通槽的槽體寬度處于2mm-4mm的范圍內。

此時，參見圖6，可見天線工作于2.37ghz-2.55ghz的頻段內，在2.45ghz附近反射系數小于-10db，具有良好的輻射性能。事實上，根據輸入的具體數值的不同，天線工作頻段存在一定的波動，其中心頻率在2.45ghz附近時，帶寬在200m左右，可以完整覆蓋wlan模式下，中心頻率為2.45ghz的工作頻段。

其方向性和增益可以參見圖7和圖8所示，圖7為輻射方向圖，可見圖形成完整的倒“8”字形，輻射方向性很好；圖8為三維增益圖，可見輻射主要集中在上下兩個方向，并且上下輻射均勻，增益很高，其中主輻射方向向下。

這樣，由于電磁能主要集中在上下輻射，且增益較高，因此保障了中心頻率為2.45ghz的wifi信號具有很強的穿透性和穩定性，可以在較遠距離范圍內進行信號傳播，從而使得用戶在使用帶有本實施例提供的開槽天線的設備進行無線通信時，活動范圍更大，提升了用戶體驗。

以上內容是結合具體的實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明的保護范圍。