一种天线装置以及通信电子设备的制作方法

本发明涉及电子设备技术领域，更具体的说，涉及一种天线装置以及通信电子设备。

背景技术：

随着科学技术的不断发展，越来越多的通信电子设备广泛的应用于人们的日常生活以及工作当中，为人们的日常生活以及工作带来了巨大的便利，成为当今人们不可或缺的重要工具。

近年来，随着无线通讯技术的不断发展，通信电子设备的功能越来越强大。例如，智能手机是最为普及的通信电子设备，现在的智能手机不仅具有传统的无线通信，还具有上网、数据传输、身份识别以及无线支付等功能。

通信电子设备的功能越多，为了满足功能多样化的要求，现有的通信电子设备需要设置多个不同种类的天线装置。现有的天线装置的工作带宽较窄。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种天线装置以及通信电子设备，提高了天线装置的工作带宽。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种天线装置，用于通信电子设备，所述电子设备具有电路主板，所述天线装置包括：

相对设置的第一导体层以及第二导体层；

位于所述第一导体层与所述第二导体层之间的绝缘介质层；

其中，所述第一导体层用于与所述电路主板相对设置，并固定在所述主板电路上；所述第二导体层至少具有相互垂直的第一开缝以及第二开缝。

优选的，在上述天线装置中，在第一方向上，所述第二导体层为长方形，所述第一方向垂直于所述第一导体层以及所述第二导体层；

所述第一开缝平行于所述长方形的长边，且所述第一开缝的两端均位于所述长方形内；

所述第二开缝平行于所述长方形的短边，且所述第一开缝的一端位于所述长方形的一个长边，另一端位于所述长方形内。

优选的，在上述天线装置中，所述绝缘介质层的介电常数大于10。

优选的，在上述天线装置中，所述第一导体层以及所述第二导体层均为铜层。

优选的，在上述天线装置中，所述电路主板的两端分别设置有分集天线以及主天线；

所述天线装置设置在所述分集天线与所述主天线的中间位置。

优选的，在上述天线装置中，所述通信电子设备包括固定在所述电路主板上的电池模块；

所述天线装置固定在所述电池模块背离所述电路主板的一侧。

优选的，在上述天线装置中，所述天线装置辐射方向由所述第一导体层指向所述第二导体层。

本发明还提供了一种通信电子设备，所述通信电子设备包括：

电路主板；

与所述电路主板相对设置的天线装置；

其中，所述天线装置包括：相对设置的第一导体层以及第二导体层；位于所述第一导体层与所述第二导体层之间的绝缘介质层；所述第一导体层用于与所述电路主板相对设置，并固定在所述主板电路上；所述第二导体层具有相互垂直的第一开缝以及第二开缝。

优选的，在上述通信电子设备中，所述通电路主板的两端分别设置有分集天线以及主天线；

所述天线装置设置在所述分集天线与所述主天线的中间位置。

优选的，在上述通信电子设备中，所述天线装置与所述电路主板之间具有电池模块。

通过上述描述可知，本发明技术方案提供的天线装置以及通信电子设备中，在射频电线的第二导体层上设置有相互垂直的第一开缝以及第二开缝，通过调整第一开缝以及第二开缝的位置和尺寸，能够使得第一开缝形成的谐振频率与第二开缝形成的谐振频率相互重合在需要的工作频率内，进而增加天线装置的带宽。

同时，两个开缝的谐振频率的重叠区域是双极化的，构成了双极化的天线装置，使得天线装置的频带一部分是垂直极化，另一部分是水平极化。这样，当该天线装置作为射频识别天线与标签进行通信时，无论标签处在什么位置，都能够有一种极化与之对应，便于标签的识别。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种天线装置的正面俯视图；

图2为本发明实施例提供的一种天线装置的背面俯视图；

图3为本发明实施例提供的一种天线装置的切面图；

图4为本发明实施例提供的一种天线装置的布局位置示意图；

图5为本发明实施例提供的一种谐振频率和带宽曲线；

图6为本发明实施例提供的另一种谐振频率和带宽曲线；

图7为本发明实施例提供的又一种谐振频率和带宽曲线；

图8为本发明实施例提供的一种通信电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参考图1-图3，图1为本发明实施例提供的一种天线装置的正面俯视图，图2为本发明实施例提供的一种天线装置的背面俯视图，图3为本发明实施例提供的一种天线装置的切面图。其中，图3为图1在AA’方向的切面图。本发明实施例中，天线装置用于通信电子设备，通信电子设备具有电路主板。

所述天线装置包括：相对设置的第一导体层11以及第二导体层12；位于所述第一导体层11与所述第二导体层12之间的绝缘介质层13；其中，所述第一导体层11用于与所述电路主板相对设置，并固定在所述主板电路上；所述第二导体层12至少具有相互垂直的第一开缝K1以及第二开缝K2。第一导体层11与第二导体层12通过馈电端14电连接。

可选的，第一导体层11与第二导体层12可以铜层。为了使得天线装置的工作波段满足需求，需要绝缘介质层13的介电常数较大，一般的，绝缘介质层13可以选用介电常数大于10的绝缘材料。

第一导体层11用于固定在通信电子设备的电路主板上。如图1-图3所示，设定第一方向Z、第二方向X以及第三方向Y两两相互垂直，构成三维直角坐标系。第一开缝K1沿第二方向X延伸，第二开缝K2沿第三方向Y延伸。第二方向X与第三方向Y均平行于第一导体层11，且均平行于第二导体层12。可以设置第一方向Z由第一导体层11指向第二导体层12。

设置相互垂直的第一开缝K1以及第二开缝K2可以实现天线装置的双极化。

在本发明实施例提供的天线装置中，所述天线装置辐射方向由所述第一导体层指向所述第二导体层。可以大幅度降低天线装置的电磁波对主板电路上其他天线装置的干扰。

在本发明实施例提供的天线装置中，通过调节第一开缝K1以及第二开缝K2在第二导体层12中的位置，以及调节第一开缝K1以及第二开缝K2的尺寸，本发明实施例提供的天线装置作为射频识别天线时，可以使得工作波段为902MHz-928MHz，具有较大的工作带宽。

本发明实施例中天线装置作为射频识别天线时，天线装置的工作波段需要超过900MHz，需要天线装置具有较大面积。对于现有的通信电子设备，一般体积较小，为了使得天线装置的工作波段满足需求，天线装置需要在较小体积的通信电子设备中具有足够大面积，设置天线装置的图形与通信电子设备的电路主板的图形相似，以保证天线装置需要具有足够大面积。一般的，通信电子设备的电路主板为长方形，设置天线装置为长方形，充分利用通信电子设备的空间布置足够大面积的天线装置。

本发明实施例中，在第一方向Z上，所述第二导体层12为长方形，所述第一方向Z垂直于所述第一导体层11以及所述第二导体层12。第一导体层11为与第二导体层12相同的长方形。所述第一开缝K1平行于所述长方形的长边，且所述第一开缝K1的两端均位于所述长方形内。所述第二开缝K2平行于所述长方形的短边，且所述第一开缝K1的一端位于所述长方形的一个长边，另一端位于所述长方形内。

在其他实施方式中，第一开缝K1以及第二开缝K2可以垂直交叉布置。第一开缝K1以及第二开缝K2在第二导体层12中的位置可以根据需求设置。

参考图4，图4为本发明实施例提供的一种天线装置的布局位置示意图，本发明实施例中天线装置21作为射频识别天线时，如图4所示，天线装置21固定在通信电子设备的电路主板24上。所述天线装置21的第二导体层朝向电路主板24设置。

所述电路主板24的两端分别设置有分集天线23以及主天线22。分集天线23以及主天线22为GSM天线。本发明实施例中天线装置作为射频识别天线时，与全球移动通信系统(GSM)天线的通信频率相近，与GSM天线具有严重干扰问题。为了降低天线装置21与GSM天线的干扰程度，所述天线装置21设置在所述分集天线23与所述主天线22的中间位置。

所述通信电子设备包括固定在所述电路主板24上的电池模块。所述天线装置21固定在所述电池模块背离所述电路主板24的一侧。图4中未示出电池模块。

可选的，可以设置天线装置采用低剖面设计，使得其在第一方向Z上的厚度为1mm-2mm，便于贴合在通信电子设备的对应位置，如电池模块的背面或是后壳内表面。

本发明实施例所述天线装置中，在射频电线的第二导体层上设置有相互垂直的第一开缝K1以及第二开缝K2，通过调整第一开缝K1以及第二开缝K2的位置和尺寸，能够使得第一开缝K1形成的谐振频率与第二开缝K2形成的谐振频率相互重合在需要的工作频率内，进而增加天线装置的带宽。

同时，两个开缝的谐振频率的重叠区域是双极化的，构成了双极化的天线装置，使得天线装置的频带一部分是垂直极化，另一部分是水平极化。这样，当天线装置与标签进行通信时，无论标签处在什么位置，都能够有一种极化与之对应，便于标签的识别。

而且本发明实施例所述结构的天线装置中，可以使得信号的辐射方向是由第一导体层11指向第二导体层12的方向，进而可以降低天线装置的信号对通信电子设备的电路主板两端的其他天线装置的干扰。

采用高介电常数的绝缘介质层以及双开缝设计，可以使得天线装置的尺寸只有0.25λ₀，λ₀为常数。而传统的天线装置的尺寸一般为0.5λ₀，大大降低了天线装置尺寸。虽然缩小了天线装置尺寸，但是由于通过两个开缝的谐振频率的合并拓展了带宽，不会影响天线装置的带宽，且可以保证天线装置的效率。

所述天线装置通过两个开缝设计实现了窄带宽的高谐振工作形式，在工作频段以外的其他频段具有空间滤波特性，降低了对GSM天线装置的干扰。所述天线装置为具有方向性辐射的天线装置，辐射方向为第一导体层指向第二导体层的方向，可以设置在显示屏或是电池模块的背面，降低对GSM天线的干扰。本发明实施例中，第一开缝K1以及第二开缝K2的位置不局限于上述实施方式，可以根据第二导体层12的具体形状以及面积，布局第一开缝K1以及第二开缝K2的位置以及二者尺寸，以便于满足工作频段要求。第一导体层11以及第二导体层12的形状不局限于长方形，还可以为正方形、圆形以及椭圆形等几何形状。

下面以第一导体层与第二导体层是长方形为例说明该天线装置的设计原理。

对于已知设计参数的第一导体层以及第二导体层。首先，二者之间采用高介电常数(介电常数大于10)的绝缘介质层，在第二导体层平行于长边的方向(第二方向X)形成第一开缝，进而对天线装置进行小型化设计。此时，天线装置时窄带宽的单极化的形式，极化方向垂直于第二导体层的长边，即极化方向平行于第三方向Y，谐振频率和带宽曲线如图5所示。

图5为本发明实施例提供的一种谐振频率和带宽曲线，图5中，横轴为频率，单位为GHz，纵轴为增益，单位为dB。此时由于小型化设计，第一开缝的单极化天线装置，在-6db附近，带宽不足20MHz，此时还无法覆盖需要的902MHz-928MHz波段。

当再开一个与第一开缝垂直的第二开缝，此时形成另一个频段的谐振，该频段谐振同样是窄带宽单极化，极化方向平行于第二方向X谐振频率和带宽曲线如图6所示。

图6为本发明实施例提供的另一种谐振频率和带宽曲线，图6中，同样横轴为频率，单位为GHz，纵轴为增益，单位为dB。此时由于两个垂直开缝，使得天线装置具有两个谐振频段，对一个图6中曲线具有两个波谷。

可以通过调整开缝的尺寸(如长度)以及在第二导体层中的位置，调节天线装置的工作频段以及带宽，使得两个开缝的谐振频率相互重合在需要的工作频带内，增加带宽，使得工作频段覆盖902MHz-928MHz波段，可以最终形成具有图7所示谐振频率和带宽曲线的天线装置。

图7为本发明实施例提供的又一种谐振频率和带宽曲线，图7中，同样横轴为频率，单位为GHz，纵轴为增益，单位为dB。此时，天线装置为具有两个垂直开缝的双极化天线装置，在-6db附近，工作频段覆盖902MHz-928MHz波段，满足射频识别天线的带宽需求。这样，天线装置在一部分频段内是垂直极化，另一部分频段时水平极化。

采用本发明实施例所述天线装置作为射频识别天线与标签进行实际测量，相比于传统单极化天线装置性能有显著提升，实验结果下表1所示。

表1

由表1可知，本发明实施例所述天线装置的双极化性能可以更好的符合作为阅读器的需求。需要说明的是，天线装置的工作带宽包括但不局限于RFID天线装置的工作带宽(902MHz-928MHz)。可以通过调节天线装置的开缝设计改变谐振和极化，实现不同工作带宽天线装置的小型化以及双极化特性。

基于上述实施例，本发明另一实施例还提供了一种通信电子设备，该通信电子设备如图8所示，图8为本发明实施例提供的一种通信电子设备的结构示意图，图8为图4在第三方向Y上的侧视图。

该通信电子设备包括：电路主板24；与所述电路主板24相对设置的射频识别天线装置21。其中，所述射频识别天线装置为上述实施例中所述的天线装置，该天线装置包括：相对设置的第一导体层以及第二导体层；位于所述第一导体层与所述第二导体层之间的绝缘介质层；所述第一导体层用于与所述电路主板相对设置，并固定在所述主板电路上；所述第二导体层具有相互垂直的第一开缝以及第二开缝。第一导电层朝向电路主板24，第二导电层背离电路主板24。

所述通电路主板的两端分别设置有分集天线23以及主天线22；所述天线装置21设置在所述分集天线23与所述主天线22的中间位置。所述天线装置21与所述电路主板24之间具有电池模块31。

该通信电子设备具有显示屏32，显示屏32固定在电路主板24背离所述天线装置21的一侧。电路主板24可以为PCB板。

本发明实施例所述通信电子设备可以为手机、平板电脑以及智能穿戴设备等具有通信功能的电子设备。将天线装置21设置在电路主板的中间位置，天线装置21一般位于电池模块31的背面，降低了其对位于电路主板21两端的GSM天线的干扰程度。

且在所述通信电子设备中，采用上述实施例中所述的天线装置，该天线装置的第二导体层上具有两个相互垂直的开缝(第一开缝以及第二开缝)，使得天线装置具有两个极化。两个开缝分别在不同的频段谐振，两个频段的谐振合并后拓展了天线装置的带宽，本发明实施例所述天线装置作为射频识别天线时可以完全覆盖射频识别天线装置需要的工作频段，可以使得射频识别天线的工作带宽在902MHz-928MHz，具有较大的工作带宽。

所述通信电子设备可以为手机、平板电脑以及智能穿戴设备。采用上述天线装置作为RFID天线，具有较大带宽，且降低了与GSM天线的干扰。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。