CN205282634U - 背腔缝隙天线结构及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种背腔缝隙天线结构，包括一金属空腔，所述金属空腔为长方体型，包括四个侧面和两个端面，在相邻的第一侧面和第二侧面上形成有一个缝隙天线，所述缝隙天线在长方体的长度方向上对称设置。还公开了一种电子设备，其包括一外框和一主板，所述主板位于所述外框内，还包括如上所述的背腔缝隙天线结构，所述背腔缝隙天线结构位于外框和主板之间。通过在金属空腔相邻的两个侧面上设置缝隙，提高了天线的效率，减小了体积，可方便地放置在便携式无线设备的边缘；同时，可以在不受到设备上的其他导电结构的影响干扰下实现信号的接收和发送。

Description

背腔缝隙天线结构及电子设备

技术领域

本实用新型涉及通讯领域，尤其涉及一种背腔缝隙天线结构及电子设备。

背景技术

在现有技术中，背腔缝隙天线已有相关专利，如US6160522A、US4733245A。常规背腔缝隙天线包括谐振金属腔，这个谐振金属腔具有由探针馈送的缝隙天线，但这样的空腔需要很大的空间。已经使用的另一种方法是将非谐振腔放置在谐振天线结构的周围作为微带贴片天线或有电介质窗的单极天线。这种天线已被记载于US8125394B2,US8773310B2,US20110050509A1,US8325094B2。这些天线可以在便携式无线设备中使用，如移动电话，平板电脑或笔记本电脑。这种结构的其中一个优点是，由于空腔的金属壁的存在，无线接收或传输可以在无PCB上的其他元件的干扰下发生。

如图1所示，金属空腔只有一个表面壁上形成有缝隙天线，空腔尺寸为56mm*15mm*7mm。安装在设备上的示意图如图2所示，缝隙天线所在的表面壁与便携式无线设备的外壳贴合。因为缝隙天线都在金属空腔的一个表面壁上，缝隙天线所在的表面壁需要较大的面积，当天线安装到设备上时则需要占用较大的空间。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种背腔缝隙天线，占用空间小，可放置在便携式无线设备的边缘。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种背腔缝隙天线结构，包括一金属空腔，所述金属空腔为长方体型，包括四个侧面和两个端面，在相邻的第一侧面和第二侧面上形成有一个缝隙天线，所述缝隙天线在长方体的长度方向上对称设置。

进一步地，所述缝隙天线包括第一分支、第二分支和第三分支，其中第一分支在第一侧面，第二分支和第三分支在第二侧面。

进一步地，所述第二分支和第三分支分别连接第一分支的一端和另一端，且均与所述第一分支平行。

进一步地，第二分支和第三分支为U形结构。

进一步地，还包括天线馈电点，所述天线馈电点设于所述第一分支上，且距离所述第一侧面的长度方向中心线4-6mm。

进一步地，还包括与所述天线馈电点电连接的馈电电缆，所述馈电电缆包括内导体和外导体，所述内导体与天线馈电点连接，所述金属空腔第三侧面设有一小孔，所述外导体穿过所述金属空腔并通过所述小孔向外延伸，所述第三侧面和所述第一侧面相对。

进一步地，还包括匹配网络，所述匹配网络设于所述馈电电缆与天线馈电点之间。

进一步地，还包括绝缘材料层，所述绝缘材料层覆盖所述金属空腔的第一侧面和第二侧面。

进一步地，所述绝缘材料层为PC-ABS材料层，且厚度为0.5-1.5mm。

本实用新型还涉及一种电子设备，其包括一外框和一主板，所述主板位于所述外框内，其特征在于：还包括如上所述的背腔缝隙天线结构，所述背腔缝隙天线结构位于外框和主板之间。

本实用新型的有益效果在于：通过在金属空腔相邻的两个侧面上设置缝隙，提高了天线的效率，减小了体积，可方便地放置在便携式无线设备的边缘；同时，可以在不受到设备上的其他导电结构的影响干扰下实现信号的接收和发送。

附图说明

图1为现有技术的天线结构示意图；

图2为现有技术的天线安装结构示意图；

图3为本实用新型的天线安装结构示意图；

图4为本实用新型实施例一的天线结构示意图；

图5为图1和图4所示的天线的总辐射效率；

图6为本实用新型实施例一的天线馈电结构示意图；

图7为本实用新型实施例一不同馈电位置的天线的S11(回波损耗)；

图8为本实用新型实施例二中匹配网络的电路图；

图9为本实用新型实施例一和实施例二中天线的S11和总辐射效率；

图10为本实用新型实施例三的天线结构示意图；

标号说明：1、便携式无线设备；2、背腔缝隙天线；3、金属空腔；4、缝隙天线；5、天线馈电点；6、馈电电缆；7、匹配网络；8、50欧姆端口；9、PC-ABS材料层；

31、第一侧面；32、第二侧面；33、第三侧面；

41、第一分支；42、第二分支；43、第三分支；44、第四分支；

61、内导体；62、外导体。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

本实用新型最关键的构思在于：金属空腔相邻的第一侧面和第二侧面上形成有缝隙天线，缝隙天线由金属空腔激励并支持。

请参阅图4，一种背腔缝隙天线结构，包括一金属空腔3，所述金属空腔3为长方体型，包括四个侧面和两个端面，在相邻的第一侧面31和第二侧面32上形成有一个缝隙天线4，所述缝隙天线4在长方体的长度方向上对称设置。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：通过在金属空腔相邻的两个侧面上设置缝隙，减小了体积，可方便地放置在便携式无线设备的边缘。

进一步地，所述缝隙天线4包括第一分支41、第二分支42和第三分支43，其中第一分支41在第一侧面31，第二分支42和第三分支43在第二侧面32。

进一步地，所述第二分支42和第三分支43分别连接第一分支41的一端和另一端，且均与所述第一分支41平行。

进一步地，第二分支42和第三分支43为U形结构。

由上述描述可知，在金属空腔相邻的两个侧面上设置缝隙，提高了天线的效率。

进一步地，还包括天线馈电点5，所述天线馈电点5设于所述第一分支41上，且距离所述第一侧面31的长度方向中心线4-6mm。

进一步地，还包括与所述天线馈电点5电连接的馈电电缆6，所述馈电电缆6包括内导体61和外导体62，所述内导体61与天线馈电点5连接，所述金属空腔3第三侧面33设有一小孔，所述外导体62穿过所述金属空腔3并通过所述小孔向外延伸，所述第三侧面33和所述第一侧面31相对。

由上述描述可知，在只有一个馈电点时，可实现2.4GHz和5GHz的双无线频带谐振；同时，不需要任何额外的谐振结构，防止因金属的损失而降低天线效率。

进一步地，还包括匹配网络7，所述匹配网络7设于所述馈电电缆6与天线馈电点5之间。

由上述描述可知，提高了天线效率，可以更好地满足天线在5GHz频带的效率要求。

进一步地，还包括绝缘材料层，所述绝缘材料层覆盖所述金属空腔3的第一侧面31和第二侧面32。

进一步地，所述绝缘材料层为PC-ABS材料层9，且厚度为0.5-1.5mm。

由上述描述可知，覆盖绝缘材料层后，缝隙天线从便携式无线设备外部不可见，同时对天线起到一定的保护作用。

本实用新型还涉及一种电子设备，其包括一外框和一主板，所述主板位于所述外框内，其特征在于：还包括如上所述的背腔缝隙天线结构，所述背腔缝隙天线结构位于外框和主板之间。

实施例一

请参照图3-7，本实用新型的实施例一为：一种背腔缝隙天线结构，适用于手机、平板电脑、掌上电脑等便携式无线设备1，如图3所示，该背腔缝隙天线2可以被放置在便携式无线设备1的边缘，可以在不受到设备上的其他导电结构的影响干扰下实现信号的接收和发送，图中所示的为该背腔缝隙天线2可能的位置。

如图4所示，所述背腔缝隙天线结构包括一金属空腔3，所述金属空腔3为长方体型，包括四个侧面和两个端面，在相邻的第一侧面31和第二侧面32上形成有一个缝隙天线4，所述缝隙天线4在长方体的长度方向上对称设置。所述金属空腔3的长L为45-65mm，优选56mm，宽W为3-10mm，优选6mm，高H为3-12mm，优选7mm。

所述缝隙天线4包括第一分支41、第二分支42和第三分支43，其中第一分支41形成在第一侧面31，沿着金属空腔3长度方向延伸，第二分支42和第三分支43形成在第二侧面32；第二分支42和第三分支43分别连接第一分支41的一端和另一端，且均与所述第一分支41平行；可选地，第二分支42和第三分支43为U形结构，且U形开口分别朝向所述一端和另一端。

可选地，缝隙天线4还包括第四分支44，所述第四分支44形成在第二侧面32上，位于第二分支42和第三分支43之间，优选的，所述第四分支44位于第二侧面32长度方向的中点线位置，第二分支42和第三分支43相对第四分支44对称设置。第一分支41还包括位于第一分支41中间的第三端，第四分支44一端连接第一分支41的第三端，另一端连接金属空腔的第三侧面33，用于固定所述缝隙天线4，所述第三侧面33与所述第一侧面31相对。

图5所示为本实施例和现有技术的天线结构在2.4GHz频段的效率对比图，从图中可以看出，本实施例的天线结构大大提高了天线辐射效率。

如图6所示，所述背腔缝隙天线结构还包括天线馈电点5和与所述天线馈电点5电连接的馈电电缆6，所述馈电电缆6包括内导体61和外导体62，所述内导体61与天线馈电点5连接，所述金属空腔3第三侧面33设有一小孔，所述外导体62穿过所述金属空腔3并通过所述小孔向外延伸，所述第三侧面33和所述第一侧面31相对。可选地，所述外导体可焊接到金属空腔3的侧面上。

所述天线馈电点5设于所述第一分支41上，且偏离所述第一侧面长度方向的中心点，优选的，距离所述第一侧面31的长度方向中心线4-6mm，也就是说，天线馈电点5不在第一分支41的中间，而是往左或往右偏移4-6mm，优选地，偏移4.5mm。

图7为不同馈电位置下天线的S11比较示意图，通常天线匹配的S11参数可接受范围为小于-6dB，从图中可以看出，当天线馈电点5偏移中心位置约4mm时，天线的性能较好，能满足在2.4GHz频段的匹配性能要求，虽然在5GHz频段的一些频点上则略差，但也能满足5GHz频段中大部分频段的匹配性能要求。

实施例二

请参照图8-9，本实施例与实施例一的区别在于：在天线馈电点5和馈电电缆6之间设置一匹配网络7。

如图8所示，所述匹配网络7包括两个串联的电容器C1和C2及第一电感L1和第二电感L2，所述第一电感L1一端连于天线馈电点5和一电容器C1之间，另一端接地，所述第二电感L2一端连于两个电容器C1和C2之间，另一端接地。进一步地，两个串联的电容器C1和C2一端通过一个50欧姆端口8连接馈电电缆6，另一端连接天线馈电点5。

其中，C1＝0.6pF，C2＝0.6pF，L1＝3.9nF，L2＝6.1nF；可选地，所述匹配网络7还可以为其他的结构，这取决于S11的测定值。匹配网络7匹配天线阻抗尽可能接近50欧姆馈电源阻抗，这确保馈送源到天线是最大的传输功率，因为由于阻抗不匹配可能产生最小反射。

匹配网络7的引入可以改善5GHz频段的S11参数和辐射效率，使其能满足5GHz频带的匹配性能要求。

实施例三

请参照图10，本实施例是上述实施例的优化，该背腔缝隙天线2还包括绝缘材料层，所述绝缘材料层覆盖所述金属空腔3的第一侧面31和第二侧面32。

可选地，所述绝缘材料层为PC-ABS材料层9，且厚度为0.5-1.5mm，优选1mm。

图10为实施例一和实施例二覆盖PC-ABS材料层9后的结构总体示意图；由于金属空腔3覆盖了PC-ABS材料层9，天线外表简洁美观，同时可对天线起到一定的保护作用。

实施例四

本实施例为一种电子设备，例如手机、掌上电脑等便携式移动终端，其包括一外框和一主板，例如PCB板，所述主板位于所述外框内，还包括实施例一至三所述的背腔缝隙天线结构，所述背腔缝隙天线结构位于外框和主板之间，可选的，金属空腔3的第一侧面31与外框的侧边贴合，第二侧面32朝向设备的屏幕端。

综上所述，本实用新型提供的背腔缝隙天线结构及电子设备，通过在金属空腔相邻的两个侧面上设置缝隙，提高了天线的效率，减小了体积，可方便地放置在便携式无线设备的边缘；在只有一个馈电点时，可实现2.4GHz和5GHz双频带谐振；同时，可以在不受到设备上的其他导电结构的影响干扰下实现信号的接收和发送，且外表美观。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种背腔缝隙天线结构，包括一金属空腔，所述金属空腔为长方体型，包括四个侧面和两个端面，其特征在于：在相邻的第一侧面和第二侧面上形成有一个缝隙天线，所述缝隙天线在长方体的长度方向上对称设置。

2.根据权利要求1所述的背腔缝隙天线结构，其特征在于：所述缝隙天线包括第一分支、第二分支和第三分支，其中第一分支在第一侧面，第二分支和第三分支在第二侧面。

3.根据权利要求2所述的背腔缝隙天线结构，其特征在于：所述第二分支和第三分支分别连接第一分支的一端和另一端，且均与所述第一分支平行。

4.根据权利要求2所述的背腔缝隙天线结构，其特征在于：第二分支和第三分支为U形结构。

5.根据权利要求2所述的背腔缝隙天线结构，其特征在于：还包括天线馈电点，所述天线馈电点设于所述第一分支上，且距离所述第一侧面的长度方向中心线4-6mm。

6.根据权利要求4所述的背腔缝隙天线结构，其特征在于：还包括与所述天线馈电点电连接的馈电电缆，所述馈电电缆包括内导体和外导体，所述内导体与天线馈电点连接，所述金属空腔第三侧面设有一小孔，所述外导体穿过所述金属空腔并通过所述小孔向外延伸，所述第三侧面和所述第一侧面相对。

7.根据权利要求6所述的背腔缝隙天线结构，其特征在于：还包括匹配网络，所述匹配网络设于所述馈电电缆与天线馈电点之间。

8.根据权利要求1-7任一项所述的背腔缝隙天线结构，其特征在于：还包括绝缘材料层，所述绝缘材料层覆盖所述金属空腔的第一侧面和第二侧面。

9.根据权利要求8所述背腔缝隙天线结构其特征在于：所述绝缘材料层为PC-ABS材料层，且厚度为0.5-1.5mm。

10.一种电子设备，其包括一外框和一主板，所述主板位于所述外框内，其特征在于：还包括如权利要求1-9所述的背腔缝隙天线结构，所述背腔缝隙天线结构位于外框和主板之间。