超宽带天线及集成超宽带天线的电子设备外壳及电子设备的制作方法

本发明属于天线的设计领域，尤其涉及一种超宽带天线及集成超宽带天线的电子设备外壳及电子设备。

背景技术：

目前，超宽带天线越来越引起人们的重视，超宽带天线是否有意义取决于它能否与超宽带设备成功的集成在一起。另外，当前电子设备所含各种功能模块的数量越来越多，那些具有低剖面特点的功能模块将具有更好的市场竞争力，对于超宽带天线模块也不例外。

故现在市场急需一种超宽带天线，其在保持原有性能指标的基础上，还能具有更低的剖面尺寸和更小的体积。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种超宽带天线及集成超宽带天线的电子设备外壳及电子设备，本发明提供的一种超宽带天线，其在保持原有性能指标的基础上，具有更低的剖面尺寸和更小的体积。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种超宽带天线，包括馈电单元，还包括接地单元、第一介质基板、至少一个天线辐射单元及与所述天线辐射单元数量相同的第二介质基板，所述第一介质基板包括相对的第一表面和第二表面；所述接地单元设置于所述第一表面上，至少一个所述天线辐射单元与所述第二介质基板依次间隔堆叠于所述第二表面上；

所述第一介质基板的相对介电常数为2～8.5之间，所述第一介质基板的材质为聚四氟乙烯、液晶聚合物、改性聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、涤纶树脂、聚苯硫醚、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料、聚苯乙烯、聚醚醚酮、聚甲醛树脂、聚氨酯、聚亚苯基砜树脂、聚酰胺、聚邻苯二甲酰胺、聚丙烯、聚乙烯中的任意一种或其中几种的组合；或者

所述第一介质基板的相对介电常数为8.5～100之间，所述第一介质基板的材质为氧化铝、氧化锆、氧化硅、硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂、氧化镁、氧化钇、氧化钙、氧化钛、氧化钡、氧化铋、氧化镍、氧化铬、氧化铪、氧化锶、氧化镧中的任意一种或其中几种的组合；

所述第二介质基板的相对介电常数为8.5～100之间，所述第二介质基板的材质为氧化铝、氧化锆、氧化硅、硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂、氧化镁、氧化钇、氧化钙、氧化钛、氧化钡、氧化铋、氧化镍、氧化铬、氧化铪、氧化锶、氧化镧中的任意一种或其中几种的组合；

所述馈电单元、所述接地单元与所述天线辐射单元的材质为铜、镍、铝、金、银、铂、钼、钨、不锈钢中的任意一种或其中几种的组合。

优选地，所述天线辐射单元包括主辐射单元和至少一个副辐射单元，所述主辐射单元具有多边形结构，所述多边形结构的边数大于或等于三，至少一个所述副辐射单元依次排列于所述主辐射单元的任意一条边或多条边的外侧。

优选地，所述天线辐射单元包括所述主辐射单元和一个所述副辐射单元，所述主辐射单元为四边形结构，所述副辐射单元平行设置于所述主辐射单元的任意一条边的外侧。

优选地，所述天线辐射单元包括所述主辐射单元和两个所述副辐射单元，所述主辐射单元为四边形结构，两个所述副辐射单元分别设置于所述主辐射单元的任意相对两边的外侧；或者

两个所述副辐射单元分别设置于所述主辐射单元任意相邻两边的外侧。

优选地，所述天线辐射单元包括所述主辐射单元和三个所述副辐射单元，所述主辐射单元为四边形结构，三个所述副辐射单元平行排列于所述主辐射单元的任意一条边的外侧。

优选地，所述第二介质基板与所述接地单元、所述第一介质基板、所述天线辐射单元为一体成型。

基于相同的发明构思，本发明还提供了一种集成超宽带天线的电子设备外壳，包括上述的超宽带天线及外壳，所述外壳设置于所述超宽带天线靠近所述第二介质基板一侧；

所述外壳与所述第二介质基板接触的一侧开设有与所述第二介质基板的尺寸相匹配的凹槽，所述第二介质基板放置于所述凹槽内；或

所述外壳或者所述外壳的一部分作为所述超宽带天线的所述第二介质基板。

优选地，当所述外壳的一部分作为所述超宽带天线的所述第二介质基板时，所述第二介质基板的尺寸形状按照电子设备的商标图案进行设定，将所述第二介质基板作为所述电子设备外观面的一部分。

基于相同的发明构思，本发明还提供了一种电子设备，包括上述的集成超宽带天线的电子设备外壳。

本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

1)本发明提供了一种超宽带天线，包括馈电单元，还包括接地单元、第一介质基板、至少一个天线辐射单元及与天线辐射单元数量相同的第二介质基板，第一介质基板包括相对的第一表面和第二表面；接地单元设置于第一表面上，至少一个天线辐射单元与第二介质基板依次间隔堆叠于第二表面上，第二介质基板的相对介电常数在8.5～100之间，本发明提供的一种超宽带天线，设置有第二介质基板，且第二介质基板具有较高的介电常数，缩小了介质波长，进而可缩小天线辐射体以及超宽带天线的整体尺寸，对节约电子设备内部宝贵空间有利。

2)本发明提供的一种超宽带天线，其天线辐射单元包括主辐射单元和至少一个副辐射单元，主辐射单元具有多边形结构，多边形结构的边数大于等于三，至少一个副辐射单元依次排列于主辐射单元的任意一条边或多条边的外侧，多个副辐射单元可以增大天线带宽，有利于补偿超宽带天线厚度减薄带来的带宽降低的影响，换言之，多个副辐射单元有利于制备低剖面的超宽带天线，而具有低剖面特征的天线模块非常有利于集成入电子设备内部。

3)本发明提供的一种超宽带天线，第二介质基板与接地单元、第一介质基板、天线辐射单元为一体成型，第二介质基板利用一体化成型工艺直接覆盖于天线辐射单元的外侧，可以最大程度上发挥第二介质基板对大大拓宽天线带宽的优势。

4)本发明提供的一种集成超宽带天线的电子设备外壳，将外壳的一部分作为超宽带天线的第二介质基板，第二介质基板的尺寸形状按照电子设备的商标图案进行设定，将第二介质基板作为电子设备外观面的一部分，从而节约电子设备内部的宝贵空间。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种超宽带天线的结构截面示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种超宽带天线的回波损耗测试曲线；

图3为本发明实施例二提供的一种超宽带天线的结构截面示意图；

图4为本发明实施例三提供的一种超宽带天线的结构截面示意图；

图5为本发明实施例四提供的一种超宽带天线的结构截面示意图；

图6为本发明实施例五提供的一种超宽带天线的结构示意图；

图7为本发明实施例六提供的一种超宽带天线的结构示意图；

图8为本发明实施例六提供的一种超宽带天线的回波损耗测试曲线；

图9为本发明实施例七提供的一种超宽带天线的结构截面示意图；

图10为本发明实施例八提供的一种集成超宽带天线的电子设备外壳的结构截面示意图；

图11为本发明实施例九提供的一种集成超宽带天线的电子设备外壳的结构示意图；

图12为本发明实施例十提供的一种集成超宽带天线的电子设备外壳的结构截面示意图。

附图标记说明：

1：第一介质基板；2：天线辐射单元；21：主辐射单元；22：副辐射单元；3：接地单元；4：第二介质基板；5：外壳；51：外壳的外观面；52：外壳的内表面；53：凹槽；6：商标图案。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种超宽带天线及集成超宽带天线的电子设备外壳及电子设备作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。

本发明提供了一种超宽带天线，包括馈电单元、接地单元3、第一介质基板1、至少一个天线辐射单元2及与天线辐射单元2数量相同的第二介质基板4，第一介质基板1包括相对的第一表面和第二表面；接地单元3设置于第一表面上，至少一个天线辐射单元2与第二介质基板4依次间隔堆叠于第二表面上；

第一介质基板1的相对介电常数为2～8.5之间，第一介质基板1的材质为聚四氟乙烯(ptfe)、液晶聚合物(lcp)、改性聚酰亚胺(mpi)、聚碳酸酯(pc)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、涤纶树脂(pet)、聚苯硫醚(pps)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(abs)、聚苯乙烯(ppe)、聚醚醚酮(peek)、聚甲醛树脂(pom)、聚氨酯(pu)、聚亚苯基砜树脂(ppsu)、聚酰胺(pa)、聚邻苯二甲酰胺(ppa)、聚丙烯(pp)、聚乙烯(pe)中的任意一种或其中几种的组合；或者

第一介质基板1的相对介电常数为8.5～100之间，第一介质基板1的材质为氧化铝、氧化锆、氧化硅、硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂、氧化镁、氧化钇、氧化钙、氧化钛、氧化钡、氧化铋、氧化镍、氧化铬、氧化铪、氧化锶、氧化镧中的任意一种或其中几种的组合；

第二介质基板4的相对介电常数为8.5～100之间，第二介质基板4的材质为氧化铝、氧化锆、氧化硅、硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂、氧化镁、氧化钇、氧化钙、氧化钛、氧化钡、氧化铋、氧化镍、氧化铬、氧化铪、氧化锶、氧化镧中的任意一种或其中几种的组合；

馈电单元、接地单元3与天线辐射单元2的材质为铜、镍、铝、金、银、铂、钼、钨、不锈钢中的任意一种或其中几种的组合。

优选地，天线辐射单元2包括主辐射单元21和至少一个副辐射单元22，主辐射单元21具有多边形结构，多边形结构的边数大于或等于三，至少一个副辐射单元22依次排列于主辐射单元21的任意一条边或多条边的外侧。

实施例一

参看图1所示，本实施例提供了一种超宽带天线，包括馈电单元、接地单元3、第一介质基板1、一个天线辐射单元2及一层第二介质基板4，第一介质基板1包括相对的第一表面和第二表面，接地单元3设置于第一表面上，天线辐射单元2设置于第二表面上，第二介质基板4设置于天线辐射单元2上,第二介质基板4和其他各部分各自独立成型，最后再装配在一起组装成超宽带天线。

在本实施例中，第一介质基板1和第二介质基板4的材质均为氧化锆，相对介电常数为33，天线辐射单元2和接地单元3的材质均为金属银。

参看图2所示，将本实施例的超宽带天线进行回波损耗测试，本实施例提供的超宽带天线的尺寸为7.9*10.18mm。作为参照例，还利用仿真软件仿真了无第二介质基板4的超宽带天线的情况，仿真结果获得了与本实施例提供的超宽带天线相同的回波损耗曲线，此时对应的参照例的天线尺寸达到9.33*11.8mm，几乎为本实施例提供的超宽带天线的1.37倍，因此，第二介质基板4的引入可缩小天线尺寸约27％。

实施例二

参看图3所示，本实施例提供了一种超宽带天线，包括馈电单元、接地单元3、第一介质基板1、一个天线辐射单元2及一层第二介质基板4，第一介质基板1包括相对的第一表面和第二表面，接地单元3设置于第一表面上，天线辐射单元2设置于第二表面上，第二介质基板4设置于天线辐射单元2上。第一介质基板1和第二介质基板4的材质均为氧化锆，相对介电常数为33，天线辐射单元2和接地单元3的材质均为金属银；

在本实施例中，第二介质基板4和其他各部分为一体成型，第二介质基板利用一体化成型工艺直接覆盖于天线辐射单元的外侧，可以最大程度上发挥第二介质基板对大大拓宽天线带宽的优势。

实施例三

参看图4所示，本实施例提供了一种超宽带天线，包括馈电单元、接地单元3、第一介质基板1、一个天线辐射单元2及一层第二介质基板4，第一介质基板1包括相对的第一表面和第二表面，接地单元3设置于第一表面上，天线辐射单元2设置于第二表面上，第二介质基板4设置于天线辐射单元2上；

在本实施例中，天线辐射单元2包括主辐射单元21和一个副辐射单元22，主辐射单元21为多边形结构，且多边形结构的边数大于或等于3，副辐射单元22平行设置于主辐射单元21的任意一条边的外侧，在本实施例中，副辐射单元22平行设置于主辐射单元21的右侧。

本实施例提供的一种超宽带天线，其天线辐射单元2包括主辐射单元21和一个副辐射单元22，副辐射单元22的设置可以增大天线带宽，有利于补偿超宽带天线厚度减薄带来的带宽降低的影响，换言之，引入副辐射单元22有利于制备低剖面的超宽带天线，而具有低剖面特征的天线模块非常有利于集成入电子设备内部。

实施例四

参看图5所示，本实施例提供了一种超宽带天线，包括馈电单元、接地单元3、第一介质基板1、一个天线辐射单元2及一层第二介质基板4，第一介质基板1包括相对的第一表面和第二表面，接地单元3设置于第一表面上，天线辐射单元2设置于第二表面上，第二介质基板4设置于天线辐射单元2上；

在本实施例中，天线辐射单元2包括主辐射单元21和两个副辐射单元22，主辐射单元21为多边形结构，且多边形结构的边数大于或等于3，两个副辐射单元22分别设置于主辐射单元21的两侧。

本实施例提供的一种超宽带天线，其天线辐射单元2包括主辐射单元21和两个副辐射单元22，多个副辐射单元22可以增大天线带宽，有利于补偿超宽带天线厚度减薄带来的带宽降低的影响，换言之，多个副辐射单元22有利于制备低剖面的超宽带天线，而具有低剖面特征的天线模块非常有利于集成入电子设备内部。

实施例五

参看图6所示，其中图6(a)为包含第二介质基板4的示意图，图6(b)为隐藏第二介质基板4之后的示意图，本实施例提供了一种超宽带天线，包括馈电单元、接地单元3、第一介质基板1、一个天线辐射单元2及一层第二介质基板4，第一介质基板1包括相对的第一表面和第二表面，接地单元3设置于第一表面上，天线辐射单元2设置于第二表面上，第二介质基板4设置于天线辐射单元2上；

在本实施例中，天线辐射单元2包括主辐射单元21和两个副辐射单元22，主辐射单元21为四边形结构，两个副辐射单元22分别设置于主辐射单元21相邻两边的外侧。

与实施例一提供的超宽带天线相比，本实施例提供的超宽带天线的总厚度由0.6mm降低到0.4mm，将本实施例提供的超宽带天线及实施例一提供的超宽带天线进行回波损耗测试，回波损耗曲线如图7所示，结果显示，本实施例的超宽带天线的带宽(-6db)基本接近实施例一的超宽带天线的带宽(-6db)，由此说明，副辐射单元22的存在有利于制备具有更低剖面的超宽带天线。

实施例六

参看图8所示，其中图8(a)为包含第二介质基板4的示意图，图8(b)为隐藏第二介质基板4之后的示意图，本实施例提供了一种超宽带天线，包括馈电单元、接地单元3、第一介质基板1、一个天线辐射单元2及一层第二介质基板4，第一介质基板1包括相对的第一表面和第二表面，接地单元3设置于第一表面上，天线辐射单元2设置于第二表面上，第二介质基板4设置于天线辐射单元2上；

在本实施例中，天线辐射单元2包括主辐射单元21和三个副辐射单元22，主辐射单元21为四边形结构，三个副辐射单元21平行排列于主辐射单元21的任意一条边的外侧，在本实施例中，三个副辐射单元21平行排列于主辐射单元21的右侧。

本实施例提供的一种超宽带天线，其天线辐射单元2包括主辐射单元21和三个副辐射单元22，多个副辐射单元22可以增大天线带宽，有利于补偿超宽带天线厚度减薄带来的带宽降低的影响，换言之，多个副辐射单元22有利于制备低剖面的超宽带天线，而具有低剖面特征的天线模块非常有利于集成入电子设备内部。

实施例七

参看图9所示，本实施例提供了一种超宽带天线，包括馈电单元、接地单元3、第一介质基板1、三个天线辐射单元2及三层第二介质基板4，第一介质基板1包括相对的第一表面和第二表面，接地单元3设置于第一表面上，三个天线辐射单元2与三层第二介质基板4依次间隔堆叠于第二表面上。

与只有一层第二介质基板4和一层天线辐射单元2的设计相比，这种多层结构不仅有利于进一步缩小天线尺寸，也更有利于天线设计的灵活性。例如，可以让每层第二介质基板4的介电常数呈梯度分布，最靠近第一介质基板1的第二介质基板4的介电常数最高，并依次向外每层递减，这种设计有利于在确保天线尺寸缩小的同时还能保持较高的带宽。

实施例八

基于相同的发明构思，参看图10所示，本实施例提供了一种集成超宽带天线的电子设备外壳，包括超宽带天线及外壳5，超宽带天线包括馈电单元、接地单元3、第一介质基板1、一个天线辐射单元2及一层第二介质基板4，第一介质基板1包括相对的第一表面和第二表面，接地单元3设置于第一表面上，天线辐射单元2设置于第二表面上，第二介质基板4设置于天线辐射单元2上。在本实施例中，第一介质基板1和第二介质基板4的材质均为氧化锆，相对介电常数为33，天线辐射单元2和接地单元3的材质均为金属银；

外壳5设置于超宽带天线的第二介质基板4一侧，外壳5与第二介质基板4接触的一侧开设有与第二介质基板4的尺寸相匹配的凹槽53，第二介质基板51装配于凹槽53内；

本实施例提供的一种集成超宽带天线的电子设备外壳，其超宽带天线设置有第二介质基板4，且第二介质基板4具有较高的介电常数，缩小了介质波长，进而可缩小天线辐射体以及超宽带天线的整体尺寸，对节约电子设备内部宝贵空间有利，且将超宽带天线嵌入外壳内，更进一步降低电子设备的厚度。

实施例九

基于相同的发明构思，参看图11所示，图11(a)为超宽带天线的截面图，图11(b)为沿电子设备外壳外观面的俯视图，图11(c)为沿电子设备外壳内表面的俯视图，本实施例提供了一种集成超宽带天线的电子设备外壳，包括超宽带天线及外壳5，超宽带天线包括馈电单元、接地单元3、第一介质基板1、一个天线辐射单元2及一层第二介质基板4，第一介质基板1包括相对的第一表面和第二表面，接地单元3设置于第一表面上，天线辐射单元2设置于第二表面上，第二介质基板4设置于天线辐射单元2上。在本实施例中，第一介质基板1和第二介质基板4的材质均为氧化锆，相对介电常数为33，天线辐射单元2和接地单元3的材质均为金属银；

外壳5设置于超宽带天线的第二介质基板4一侧，在本实施例中，外壳5的中间部分直接作为超宽带天线的第二介质基板4，即第二介质基板4的上表面为外壳的外观面51的一部分，第二介质基板4的下表面为外壳的内表面52的一部分，并且，优选地，第二介质基板4的尺寸形状按照电子设备的商标图案6进行设定，将第二介质基板4作为电子设备外观面的一部分；

本实施例提供的一种集成超宽带天线的电子设备外壳，其超宽带天线设置有第二介质基板4，且第二介质基板4具有较高的介电常数，缩小了介质波长，进而可缩小天线辐射体以及超宽带天线的整体尺寸，对节约电子设备内部宝贵空间有利，且将外壳5的一部分直接作为超宽带天线的第二介质基板4，更进一步降低电子设备的厚度。

实施例十

基于相同的发明构思，参看图12所示，本实施例提供了一种集成超宽带天线的电子设备外壳，包括超宽带天线及外壳，超宽带天线包括馈电单元、接地单元3、第一介质基板1、一个天线辐射单元2及一层第二介质基板4，第一介质基板1包括相对的第一表面和第二表面，接地单元3设置于第一表面上，天线辐射单元2设置于第二表面上，第二介质基板4设置于天线辐射单元2上。在本实施例中，第一介质基板1和第二介质基板4的材质均为氧化锆，相对介电常数为33，天线辐射单元2和接地单元3的材质均为金属银；

在本实施例中，第二介质基板4为电子设备外壳，即第二介质基板4也是外壳，且第二介质基板4靠近天线辐射单元2的一侧设有突出部位，天线辐射单元2、第一介质基板1及接地单元3依次装配于该突出部位上。

本实施例提供的一种集成超宽带天线的电子设备外壳，其超宽带天线设置有第二介质基板4，且第二介质基板4具有较高的介电常数，缩小了介质波长，进而可缩小天线辐射体以及超宽带天线的整体尺寸，对节约电子设备内部宝贵空间有利，且将第二介质基板4直接作为电子设备的外壳，更进一步降低电子设备的厚度。

实施例十一

基于相同的发明构思，本发明还提供了一种电子设备，包括实施例九或实施例十所述的集成超宽带天线的电子设备外壳。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。