定位天线和电子设备的制作方法

1.本技术属于天线技术领域，尤其涉及一种方向图可调天线和电子设备。


背景技术：

2.在可穿戴设备领域，由于设备使用场景的影响，定位天线的方向性对于设备的定位效果影响很大。比如智能手表或手环，为了得到更好的定位效果，垂手状态时，需要将定位天线的最大辐射方向对向天空。但是在实际产品设计中，由于结构设计，定位天线方向图往往较难实现这一需求，使得整机定位效果无法满足需求；另外由于可穿戴设备上电子器件如摄像头、喇叭等距离天线较近，影响天线的辐射性能；同时，随着北斗、伽利略、格洛纳斯等全球导航卫星系统(global navigation satellite system，gnss)的发展，对于gnss天线的带宽要求也越来越高，传统的窄带天线较难覆盖这么宽的带宽。


技术实现要素：

3.本技术的目的在于提供一种定位天线和电子设备，旨在解决现有的电子设备的由于电子器件对天线的影响，造成辐射效率差，方向性不好，并且带宽难以满足需求问题。
4.本技术实施例的第一方面提供了一种定位天线，包括：一天线地板，以及立设于所述天线地板所在平面上的第一天线单元，所述第一天线单元位于所述天线地板的第一侧，所述第一天线单元具有用于接入电信号的馈电端，所述定位天线还包括第二天线单元，所述第二天线单元立设于在平面上，位于所述天线地板的与所述第一侧相邻的第二侧，所述第二天线单元配置为与所述第一天线单元耦合产生耦合电流，以增加所述定位天线谐振在工作频点附近时的辐射面积，以及调整所述定位天线谐振在工作频点附近时的辐射方向。
5.上述定位天线通过在第一天线单元的一侧设置第二天线单元，对第一天线单元进行馈电，由于两个天线之间的耦合效应，使得第一天线单元的电流会耦合到第二天线单元上，如此，通过耦合效应，整个定位天线的辐射面积是两个天线单元辐射的叠加，远大于第一天线单元的辐射面积，从而能够改变控制整个天线的辐射方向；并且，新增的第二天线单元可以避开第一天线单元处的金属器件的影响，从而提高天线辐射效率；还有，两个天线单元同时分别产生谐振，因此也增大了天线带宽。
6.在其中一个实施例中，所述第一天线单元包括第一辐射边，所述第二天线单元包括用于与所述第一辐射边耦合的第二辐射边，所述第一辐射边长度和所述第二辐射边的长度均与所述定位天线的1/4工作波长对应。
7.在其中一个实施例中，所述第一天线单元还包括具有所述馈电端的馈电部以及第一接地部，所述馈电部到所述第一辐射边的末端的距离小于或大于所述第一接地部到所述第一辐射边的末端的距离。
8.在其中一个实施例中，所述第二天线单元为倒f型，所述第二天线单元还包括第二接地端以及第三接地端，所述第二接地端靠近第一辐射边的末端，所述第二辐射边的末端远离所述第一辐射边的末端，且所述第二接地端到所述第二辐射边的末端的距离大于所述
第三接地端到所述第二辐射边的末端的距离。
9.在其中一个实施例中，所述第二天线单元为倒l型或t型，所述第二天线单元还包括第二接地端，所述第二接地端到所述第二辐射边的末端的距离大于或小于到所述第二辐射边的始端的距离。
10.在其中一个实施例中，所述第一天线单元和所述第二天线单元分别与所述天线地板相邻的两个拐角连接。
11.在其中一个实施例中，所述第一天线单元和/或所述第二天线单元上加载有电感器件。
12.在其中一个实施例中，所述第一天线单元和所述第二天线单元呈一角度，所述角度的范围为75
°
～105
°
。
13.在其中一个实施例中，所述第一辐射边的末端与所述第二辐射边的始端之间形成耦合缝隙，调整所述耦合缝隙以调节所述第一天线单元和所述第二天线单元的耦合度。
14.本技术实施例的第二方面提供了一种电子设备，包括电路板和上述的定位天线，所述第一天线单元的馈电端与所述电路板的射频端口连接。
15.上述电子设备采用了上述定位天线的所有实施例，因而至少具有上述实施例的所有有益效果，在此不再一一赘述。
附图说明
16.图1为本发明实施例一提供的定位天线的结构示意图；
17.图2为本发明实施例二提供的定位天线的结构示意图；
18.图3为本发明实施例三提供的定位天线的结构示意图；
19.图4a为第一天线单元未设置第二天线单元的辐射方向图；
20.图4b为本发明实施例提供的定位天线的辐射方向图；
21.图5为仅第一天线单元和本发明实施例提供的定位天线的s参数曲线对比图；
22.图6为仅第一天线单元和本发明实施例提供的定位天线的辐射效率曲线对比图。
具体实施方式
23.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术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仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
24.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
25.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。
26.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
27.请参阅图1，本技术实施例提供的一种定位天线，包括天线地板100，以及立设于天线地板100所在平面上的第一天线单元11，第一天线单元11位于天线地板100的第一侧，第一天线单元11具有用于接入电信号的馈电端112a。第一天线单元11一般为电子设备上的主天线，但由于种种原因，第一天线单元11不能满足最大辐射方向需求，辐射性能以及带宽的需求，因此本技术实施例在此基础上还配置能够与第一天线单元11产生耦合效应的第二天线单元12，以解决上述需求。
28.本实施例中，第二天线单元12立设于在天线地板100所在平面上，位于天线地板100的与第一侧相邻的第二侧，第二天线单元12配置为与第一天线单元11耦合产生耦合电流，以增加定位天线谐振在工作频点(比如1.575ghz)附近时的辐射面积，以及调整定位天线谐振在工作频点附近时的辐射方向。由于两个天线单元之间的耦合效应，能够使得第一天线单元11的电流会耦合到第二天线单元12上，如此，整个定位天线的辐射面积是两个天线单元辐射的叠加，远大于仅一个第一天线单元11的辐射面积，从而调整控制整个天线的辐射方向，以满足最大辐射方向指向性的需求；并且，新增的第二天线单元12可以避开第一天线单元11处的电子器件10的影响，从而提高整个天线辐射效率；还有，两个天线单元同时分别产生谐振，因此也增大了整个天线带宽。
29.在其中一个实施例中，天线地板100为矩形、圆角矩形或其他多边(圆角)形状，至少具有一条侧边110以及位于该侧边两端的两个拐角101、102，第一天线单元11和第二天线单元12分别与天线地板100相邻的两个拐角101、102连接，如此，能够构成第一天线单元11和第二天线单元12之间耦合效应的条件，提升耦合度。
30.在其中一个实施例中，第一天线单元11包括第一辐射边111，第二天线单元12包括用于与第一辐射边111耦合的第二辐射边121，第一辐射边111长度和第二辐射边121的长度均与定位天线的1/4工作波长对应，即基本相等。使得定位天线需要在工作频点附近产生谐振时，第一天线单元11和第二天线单元12都能分别产生谐振，来增大整个定位天线的带宽。
31.另外，第一辐射边111的末端111a与第二辐射边121的始端121a之间形成耦合缝隙，调整耦合缝隙以调节第一天线单元11和第二天线单元12的耦合度。第一天线单元11和第二天线单元12为缝隙耦合馈电，第二天线单元12感应第一天线单元11辐射场而产生电流，并且利用缝隙耦合馈电更容易匹配调谐，而通过调节耦合缝隙的间距，可以调整耦合度，实现天线的匹配调谐。
32.在其中一个实施例中，第一天线单元11还包括具有馈电端112a的馈电部112以及第一接地部113，馈电部112到第一辐射边111的末端111a的距离小于或大于第一接地部113到第一辐射边111的末端111a的距离。在图1的示例中，馈电部112到第一辐射边111的末端的距离小于第一接地部113到第一辐射边111的末端111a的距离；在图2和图3的示例中，馈电部112到第一辐射边111的末端111a的距离大于第一接地部113到第一辐射边111的末端111a的距离。第一天线单元11中与第一辐射边111侧边相连的两个端部，可以根据电流分布、尺寸大小或性能优异可以将其中一个作为第一接地部113用于接地，另一个作为馈电部112用于馈电，两种实施方式性能相近，应用时可以根据需要选择，在此不作限定。
33.可选地，第一天线单元11沿第一方向x延伸，第二天线单元12沿第二方向y延伸，第
一方向x和第二方向y之间的角度a的范围为45
°
～135
°
，能够产生良好的辐射效率，满足需求的带宽和最大辐射方向。相对地，夹角a在75
°
～105
°
性能更优。
34.请参阅图1，第二天线单元12为t型，第二天线单元12具有第二辐射边121以及第二接地端122，第二接地端122靠近第一天线单元11的第一辐射边111的末端111a，第二辐射边121的末端121b远离第一天线单元11的第一辐射边111的末端111a。可选地，第二接地端122也可以远离第一天线单元11的第一辐射边111的末端111a。
35.请参阅图2，在其中一个实施例中，第二天线单元12为倒f型，第二天线单元12还包括第二接地端122以及第三接地端123，第二接地端122靠近第一辐射边111的末端111a，第二辐射边121的末端121b远离第一辐射边111的末端111a，且第二接地端122到第二辐射边121的末端121b的距离大于第三接地端123到第二辐射边121的末端121b的距离。
36.请参阅图3，第二天线单元12为倒l型，第二天线单元12具有第二辐射边121以及第二接地端122，第二接地端122靠近第一天线单元11的第一辐射边111的末端111a，第二辐射边121的末端121b远离第一天线单元11第一辐射边111的末端111a。可选地，第二接地端122也可以远离第一天线单元11的第一辐射边111的末端111a。
37.换句话说，即第二天线单元12为倒l型或t型时，第二接地端122到第二辐射边121的末端121b的距离可以大于，也可以小于到第二辐射边121的始端121a的距离。在其他实施方式中，第二天线单元12开可以是其他形状，比如倒e型等。此外，第一天线单元11和/或第二天线单元12上加载有电感器件，有利于增加天线的有效长度，以减少天线的面积，有利与产品的小型化。
38.由于电子设备上电子器件10如摄像头、喇叭等距离第一天线单元11较近，影响第一天线单元11的辐射性能。以下以工作频点1.575ghz附近产生谐振的仿真测试图说明本技术技术方案的进步。
39.如图4a所示，示出的是在未设置第二天线单元12时，仅第一天线单元11的辐射方向图，在phi＝0
°
切面时，天线最大辐射方向如箭头所指，指向theta(即θ)＝90
°
方向。如图4b所示，示出的是在设置第二天线单元12后，整个定位天线的辐射方向图，在phi＝0
°
切面时，天线最大辐射方向如箭头所指，指向theta(即θ)＝0
°
方向。由此可见，设置与第一天线单元11耦合第二天线单元12后，可以改变整个定位天线的方向。
40.图5中的曲线l1是在未设置第二天线单元12时，仅第一天线单元11的s参数曲线图，曲线l2是在设置第二天线单元12后，整个定位天线的s参数曲线图。由此可见，第二天线单元12和第一天线单元11两者都能在1.575ghz附近产生谐振，以增大整个天线的带宽。
41.图6中的曲线l3是在未设置第二天线单元12时，仅第一天线单元11的辐射效率曲线图，在谐振点附近，整个天线的效率为57.4％；曲线l4是在设置第二天线单元12后，整个定位天线的辐射效率曲线图，在谐振点附近，整个天线的效率为76.9％，由此可见，设置第二天线单元12后，整个天线的辐射效率有明显的提升。
42.本技术实施例的第二方面提供了一种电子设备，包括电路板和上述的定位天线，第一天线单元11的馈电端112a与电路板的射频端口连接。
43.上述电子设备采用了上述定位天线的所有实施例，因而至少具有上述实施例的所有有益效果，在此不再一一赘述。上述电子设备定位天线具有更好的最大辐射方向，能够更好地接收导航卫星信号，并且带宽更大，天线辐射效率更高，能够满足更高的需求，从而有
效提高电子设备的定位天线的定位精度。
44.以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。