一种智能设备的天线装置的制作方法

文档序号:17918008发布日期:2019-06-14 23:54
一种智能设备的天线装置的制作方法

本发明属于智能设备终端领域,更具体的说,涉及一种智能设备的天线装置。



背景技术:

随着无线通讯的快速发展,在无线通讯产品中,天线扮演的角色更加重要。尤其在轻、薄、短、小的趋势潮流下,天线的高度将影响一个产品的价值,而当前此类无线通讯产品中又大多以平板天线或是外露式单极天线为主要设计类型。一般的普通手机平板天线的高度大约需7-10 mm,如台湾专利公告号第490,884号“双频倒F形平板天线及其辐射金属片”,其揭示一种具辐射金属片与系统接地面,并使用作为手机天线的例子,使得手机整体高度明显地超过10 mm。我们将上述天线技术应用在薄型手机时(手机厚度10 mm左右或更小),将会面临天线的高度过高的问题,而无法真正满足手机薄型化的要求。

业界为解决此一问题,多改采用单极天线或者环形天线的设计天线,由于突出接地面的外露式单极天线受到接地面影响较小,故可将厚度压低以达成薄型手机天线的应用。然而无论是平板天线或是单极天线,碍于应用于手机内部的设计空间有限,在对应频带通常都仅能恰好包含到应用频带,但当使用环境一改变,例如使用者手握或是靠近头部,基于高介电系数环境影响频率偏移,将造成手机的辐射效率大幅度下降,使得通信效率大大降低,智能设备使用者的体验极差。

为改善上述问题我们提出一种创新的智能设备天线装置,不仅可将实现了天线本体的薄平化,制作简易,降低成本;而且可获得较好的宽频和增益特性,可抵抗频率偏移导致辐射效率大幅下滑的现象。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种简单结构的智能设备天线装置,用于解决上述技术问题,具有较低的制作成本,实现了较好的天线传输特性以及薄平化的外在结构。

本发明涉及一种智能设备的天线装置,包括:衬底层、金属层以及寄生材料;其特征在于,

所述衬底层上面设置金属层,所述金属层上面设置寄生材料,金属层位于天线衬底层和寄生层之间;

所述金属层上设置至少四个开口镂空区域,所述寄生材料位列在相邻的开口之间,寄生材料单元的数量至少为三个,相邻寄生材料单元之间的距离相等,寄生材料的尺寸相同,寄生材料单元内侧区域的开口镂空区域面积相同,寄生材料单元外侧区域的开口镂空区域面积可以不等;

所述智能设备的天线装置还具有馈电单元,所述馈电单元设置在其中一寄生材料单元长度方向的中间位置。

优选的,所述寄生材料单元的长度要不小于开口镂空区域的长度,寄生材料单元的宽度不大于量相邻两侧开口镂空区域的宽度。

优选的,所述开口镂空区域分布在金属层上被寄生材料单元划分在不同区域内,在寄生材料单元划分形成的区域内,开口镂空区域不仅限于数量为1,不同区域内,开口镂空区域可以是一个开口,也可以是多个开口。

优选的,在寄生材料单元划分形成的外侧区域,所述开口镂空区域的数量为多个时,至少有两个开口镂空区域大小尺寸相同。

优选的,所述寄生层将金属层划分成若干块规则的形状,例如矩形、正方形等。

优选的,所述开口镂空区域的上下边缘离金属层的上下边缘距离不等。

优选的,所述开口镂空区域的上下边缘离金属层的上下边缘距离不等。

本发明的有益效果为:采用金属层上设置多个开口镂空区域,减少天线装置整体尺寸的同时又大大降低了生产成本,同时结合在金属层上直接设置特殊寄生材料单元,利用合理设置的尺寸和位置关系,调节寄生材料与金属开口区域的电磁叠加耦合,实现天线增益的良好特性,克服人手或者头部对天线的增益影响。

附图说明

图1是本发明天线结构的批量制造图示

图2是本发明批量制造天线装置的A部位放大图

图3是本发明天线装置的具体结构平面图

图4是本发明天线结构的其他构建形式

图5是本发明天线结构的S11系数测试仿真图

图6是本发明天线结构的增益系数的测试仿真图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,所以图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1~3所示,本发明提供一种便于批量生产的智能设备天线装置,包括:衬底层(图中未显示)、金属层(111,112,114,115)以及寄生材料113;衬底层可以为常规的PCB层,也可以为本领域常见的衬底材料,在衬底层上面设置金属层,所述金属层上面设置寄生材料113,金属层位于天线衬底层和寄生层之间;金属层上设置至少四个开口镂空区域,所述寄生材料位列在金属层上相邻的开口之间,寄生单元的数量为三个,寄生单元之间的距离相等,寄生单元的尺寸长度相同,寄生单元之间区域的开口镂空区域面积相同,寄生单元之外区域的开口镂空区域面积可以不等;该智能设备的天线装置的馈电单元设置在其中一寄生单元长度方向的中间位置。

参见图1,本发明的天线制作工艺特别,批量生产的方式使得天线的成本得以控制,批量生产的衬底可以为常规的PCB板,简易且降低成本。

参见图2,寄生单元113的长度等于开口(左一侧两个开口的长度或者右一侧单个开口的长度)镂空区域的长度,寄生单元113的宽度不大于量两侧相邻开口镂空区域的中间距离。寄生单元的引入,可以有效的控制天线单元尺寸,并且控制辐射单元的纵向增益特性,合适的寄生单元尺寸对辐射纵向的信号进行了有效的引导和聚焦,保证了天线尺寸减小时又能针对性的提升天线的辐射增益,然而如果寄生单元的具体尺寸设计不合适会造成较大的辐射偏移,这里优选的选择合理尺寸,本案中天线寄生单元的尺寸较合适的范围为长1.5-2.5CM,宽2-4mm;优选的,选择寄生单元的介电常数值范围为10-20。

除此以外,镂空区域的开口位置对天线装置的辐射效果也会产生较为直接的影响,附图3中可见,当开口区域边缘距离金属层上端111的边缘距离小于距离金属层下端112的边缘距离时,天线的高频性能显著可以得到提升,开口区域的边缘距离两端的距离区域相同时,天线的低频性能显著可以增强。通过调整不同寄生单元之间的开口位置可以调节天线的不同频段性能,例如双频操作或者多频操作。

天线金属层的开口可以是一个,也可以是两个以上,当开口数量较多时天线的多频特性会较为明显,然而其辐射增益会有所损耗,作为弥补,可以通过使得至少两个开口区域的开口尺寸相同,通过相同的尺寸可以对需要的辐射频段进行增益叠加耦合弥补,这种叠加耦合通过金属层开口区域与寄生材料单元之间共同电磁耦合实现。所述寄生层将金属层划分成若干块规则的形状,例如矩形、正方形等。

参见图3,寄生单元之一的中间位置设置有馈电点F,该馈电装置的具体方式可以为表面的贴片馈电方式,在具体的智能设备的空间位置尚可的时候,该馈电设置也可以通过穿越衬底层的同轴馈电方式加以实现,只是其占用空间相比贴片会较大,但是其获得的天线传输特性和效果会有所有裨益。

作为实施例的又一案例,如上所述,由于金属层在开口时可能会出现多个开口造成增益耗损的现象,本发明针对这一缺陷进行了进一步修正,参见附图4,我们通过将寄生单元一侧的开口进行削减,从而使得不相关的多余频段进行削弱,降低增益的耗损,提升目标频段的有效增益,此外因为降低了无益信号的耦合,剩余有益信号的耦合叠加可以使得天线装置在接近人体时仍然有良好的性能体现。

参照图5,本发明实施例仿真与测试的|S11|参数较为吻合,测试结果在高频段部分稍微有频偏,这可能是由于实际加工和实验误差所致,其误差范围在可能接受的范围内。测试的10dB阻抗带宽为69.87%而仿真的结果为66.25%。并且经过测试实施例仿真与测试的3dB轴比参数同样较为吻合,测试的3dB轴比带宽为54.15%而仿真的结果为56.23%。而且测试的轴比通带整个位于阻抗通带内,因此均为可用带宽。参照图6,本发明实施例仿真与测试的增益曲线也比较吻合,测试通带内平均增益为10.55dBi且3-dB增益带宽为54.76%

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。

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