一种天线及电子设备

摘要

本发明提供一种天线及电子设备，该天线包括板体，所述板体上设置有至少一个天线单元，每个天线单元包括设置于所述板体上的一凹槽、一耦合框体、四个辐射体、四个耦合体和四个导电件，所述四个辐射体和所述四个耦合体均设置于所述耦合框体围闭的空间内，所述耦合框体设置于所述凹槽内，每个辐射体上均设置有馈电点，不同的导电件穿透所述凹槽的槽底连接至不同的辐射体上的馈电点，所述四个辐射体和所述四个导电件一一对应连接；所述四个辐射体接入两对差分信号；所述板体、所述耦合框体、所述四个辐射体和所述四个耦合体之间均不接触且通过绝缘介质填充，所述四个导电件与所述凹槽的槽底绝缘设置。本发明实施例可以提升毫米波天线的辐射性能。

权利要求

1.一种天线，其特征在于，包括板体，所述板体上设置有至少一个天线单元，每个天线单元包括设置于所述板体上的一凹槽、一耦合框体、四个辐射体、四个耦合体和四个导电件，所述四个辐射体和所述四个耦合体均设置于所述耦合框体围闭的空间内，所述耦合框体设置于所述凹槽内，每个辐射体上均设置有馈电点，不同的导电件穿透所述凹槽的槽底连接至不同的辐射体上的馈电点，所述四个辐射体和所述四个导电件一一对应连接；

所述四个辐射体接入两对差分信号；

所述板体、所述耦合框体、所述四个辐射体和所述四个耦合体之间均不接触且通过绝缘介质填充，所述四个导电件与所述凹槽的槽底绝缘设置；

所述四个辐射体包括第一辐射体、第二辐射体、第三辐射体和第四辐射体，所述四个耦合体包括第一耦合体、第二耦合体、第三耦合体和第四耦合体；

第一耦合体和第二耦合体为高频段V极化，第一辐射体和第二辐射体为低频段V极化，第三耦合体和第四耦合体为高频段H极化，第三辐射体和第四辐射体为低频段H极化，其中，V极化和H极化是两个相互垂直的极化。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于， 所述耦合框体围闭的空间包括层叠设置的第一空间和第二空间；

所述第一辐射体、所述第二辐射体、所述第一耦合体和所述第二耦合体均设置于所述第一空间，所述第一辐射体和所述第二辐射体对称设置，所述第一耦合体和所述第二耦合体对称设置，所述第一辐射体和所述第二辐射体均设置于所述第一耦合体和所述第二耦合体之间；

所述第三辐射体、所述第四辐射体、所述第三耦合体和所述第四耦合体均设置于所述第二空间，所述第三辐射体和所述第四辐射体对称设置，所述第三耦合体和所述第四耦合体对称设置，所述第三辐射体和所述第四辐射体均设置于所述第三耦合体和所述第四耦合体之间。

3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述第一辐射体和所述第二辐射体的对称轴垂直于所述第三辐射体和所述第四辐射体的对称轴。

4.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述第一辐射体的馈电信号与所述第二辐射体的馈电信号大小相等且相位相反；所述第三辐射体的馈电信号与所述第四辐射体的馈电信号大小相等且相位相反。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的天线，其特征在于，所述凹槽的开口处设置有台阶结构。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的天线，其特征在于，所述板体上设置有至少两个天线单元，所述至少两个天线单元沿所述板体的长度方向排布。

7.根据权利要求6所述的天线，其特征在于，所述至少两个天线单元的凹槽开口朝向相同。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的天线，其特征在于，所述至少一个天线单元为毫米波天线单元。

9.根据权利要求2至4中任一项所述的天线，其特征在于，所述第一辐射体、所述第二辐射体、所述第一耦合体和所述第二耦合体远离所述凹槽槽底的一面，均与所述板体外侧壁所在的平面平齐。

10.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述耦合框体围闭的空间为矩形空间。

11.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述四个辐射体均为T型结构。

12.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至11中任一项所述的天线，所述电子设备还包括金属边框，所述天线的板体为所述金属边框的一部分。

13.根据权利要求12所述的电子设备，其特征在于，所述天线还包括第一天线，所述天线的至少一个天线单元所在的辐射体亦为所述第一天线的辐射体，所述辐射体为所述板体的至少一部分。

说明书

一种天线及电子设备

技术领域

[0001] 本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种天线及电子设备。

背景技术

[0002] 随着通信技术的迅速发展，多天线通讯已经成为电子设备的主流和未来的发展趋势，并且在此过程中，毫米波天线逐渐被引入到电子设备上。毫米波天线可以提供更高通信
速度、更低时延以及更多的同时连接数等等，为用户的生活带来了更大的便捷。

[0003] 但是，现有技术中，毫米波天线的辐射性能比较差。

发明内容

[0004] 本发明实施例提供一种天线及电子设备，以解决毫米波天线的辐射性能比较差的问题。

[0005] 第一方面，本发明实施例提供了一种天线，包括板体，所述板体上设置有至少一个天线单元，每个天线单元包括设置于所述板体上的一凹槽、一耦合框体、四个辐射体、四个
耦合体和四个导电件，所述四个辐射体和所述四个耦合体均设置于所述耦合框体围闭的空
间内，所述耦合框体设置于所述凹槽内，每个辐射体上均设置有馈电点，不同的导电件穿透
所述凹槽的槽底连接至不同的辐射体上的馈电点，所述四个辐射体和所述四个导电件一一
对应连接；

[0006] 所述四个辐射体接入两对差分信号；

[0007] 所述板体、所述耦合框体、所述四个辐射体和所述四个耦合体之间均不接触且通过绝缘介质填充，所述四个导电件与所述凹槽的槽底绝缘设置。

[0008] 第二方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括上述天线，所述电子设备还包括金属边框，所述天线的板体为所述金属边框的一部分。

[0009] 本发明实施例的天线，包括板体，所述板体上设置有至少一个天线单元，每个天线单元包括设置于所述板体上的一凹槽、一耦合框体、四个辐射体、四个耦合体和四个导电
件，所述四个辐射体和所述四个耦合体均设置于所述耦合框体围闭的空间内，所述耦合框
体设置于所述凹槽内，每个辐射体上均设置有馈电点，不同的导电件穿透所述凹槽的槽底
连接至不同的辐射体上的馈电点，所述四个辐射体和所述四个导电件一一对应连接；所述
四个辐射体接入两对差分信号；所述板体、所述耦合框体、所述四个辐射体和所述四个耦合
体之间均不接触且通过绝缘介质填充，所述四个导电件与所述凹槽的槽底绝缘设置。本发
明实施例可以提升毫米波天线的辐射性能。

附图说明

[0010] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例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一些实施例，
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获
得其他的附图。

[0011] 图1是本发明实施例提供的天线的结构示意图之一；

[0012] 图2是本发明实施例提供的天线的结构示意图之二；

[0013] 图3是本发明实施例提供的天线的结构示意图之三；

[0014] 图4是本发明实施例提供的天线的结构示意图之四；

[0015] 图5是本发明实施例提供的天线的结构示意图之五。

具体实施方式

[0016] 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作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。

[0017] 参见图1至图3，图1至图3均为本发明实施例提供的天线的结构示意图，如图1至图3所示，包括板体1，所述板体1上设置有至少一个天线单元，每个天线单元包括设置于所述
板体1上的一凹槽、一耦合框体2、四个辐射体3、四个耦合体4和四个导电件，所述四个辐射
体3和所述四个耦合体4均设置于所述耦合框体2围闭的空间内，所述耦合框体2设置于所述
凹槽内，每个辐射体3上均设置有馈电点，不同的导电件穿透所述凹槽的槽底连接至不同的
辐射体上的馈电点，所述四个辐射体3和所述四个导电件一一对应连接；所述四个辐射体3
接入两对差分信号；所述板体1、所述耦合框体2、所述四个辐射体3和所述四个耦合体4之间
均不接触且通过绝缘介质5填充，所述四个导电件与所述凹槽的槽底绝缘设置。

[0018] 本实施例中，图1所示为凹槽内填充有绝缘介质5的结构示意图，而图2为凹槽内去掉绝缘介质5之后的结构示意图。上述天线单元可以是毫米波天线单元。上述凹槽可以是一
个矩形的凹槽，上述耦合框体2可以是一个矩形的框体，上述辐射体3的形状可以呈T形，上
述耦合体4的形状可以为长条状。

[0019] 本实施例中，上述四个辐射体3和四个耦合体4可以在空间上分层进行设置。例如，将两个辐射体3和两个耦合体4设置在空间上的第一层，将另外两个辐射体3和另外两个耦
合体4设置在空间上的第二层。

[0020] 如图3所示，四个辐射体3可以包括第一辐射体31、第二辐射体32、第三辐射体33和第四辐射体34，四个耦合体4可以包括第一耦合体41、第二耦合体42、第三耦合体43和第四
耦合体44。第一辐射体31、第二辐射体32、第一耦合体41和第二耦合体42可以设置在空间上
的第一层，第三辐射体33、第四辐射体34、第三耦合体43和第四耦合体44可以设置在空间上
的第二层。

[0021] 四个辐射体3可以辐射低频段的信号，四个耦合体4可以辐射高频段的信号，耦合框体2可以辐射低频段的信号。上述四个辐射体接入两对差分信号，可以实现双极化特性。
这样，通过合理地分层构成频段和极化的辐射体，使天线单元在有限空间下可以实现覆盖
两个谐振频率和两种极化，从而可以提升毫米波天线的辐射性能。并且，由于天线单元可以
设计于金属框体上，在金属机身的设计下也能将毫米波天线设计于金属机身上，以更好地
与其他低频段天线结合设计为一体。

[0022] 本实施例中，上述电子设备可以是手机、平板电脑(Tablet Personal Computer)、膝上型电脑(Laptop Computer)、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、移动
上网装置(Mobile Internet Device，MID)或可穿戴式设备(Wearable Device)等等。

[0023] 可选的，所述四个辐射体3包括第一辐射体31、第二辐射体32、第三辐射体33和第四辐射体34，所述四个耦合体4包括第一耦合体41、第二耦合体42、第三耦合体43和第四耦
合体44；所述耦合框体围闭的空间包括层叠设置的第一空间和第二空间；

[0024] 所述第一辐射体31、所述第二辐射体32、所述第一耦合体41和所述第二耦合体42均设置于所述第一空间，所述第一辐射体31和所述第二辐射体32对称设置，所述第一耦合
体41和所述第二耦合体42对称设置，所述第一辐射体31和所述第二辐射体32均设置于所述
第一耦合体41和所述第二耦合体42之间；

[0025] 所述第三辐射体33、所述第四辐射体34、所述第三耦合体43和所述第四耦合体44均设置于所述第二空间，所述第三辐射体33和所述第四辐射体34对称设置，所述第三耦合
体43和所述第四耦合体44对称设置，所述第三辐射体33和所述第四辐射体34均设置于所述
第三耦合体43和所述第四耦合体44之间。

[0026] 该实施方式中，为了更好的理解上述结构可以参阅图3。如图3所示，上述第一辐射体31、上述第二辐射体32、上述第一耦合体41和上述第二耦合体42均设置于上述第一空间，
上述第一辐射体31和上述第二辐射体32对称设置，上述第一耦合体41和上述第二耦合体42
对称设置，上述第一辐射体31和上述第二辐射体32均设置于上述第一耦合体41和上述第二
耦合体42之间。

[0027] 该实施方式中，上述第三辐射体33、上述第四辐射体34、上述第三耦合体43和上述第四耦合体44均设置于上述第二空间，上述第三辐射体33和上述第四辐射体34对称设置，
上述第三耦合体43和上述第四耦合体44对称设置，上述第三辐射体33和上述第四辐射体34
均设置于上述第三耦合体43和上述第四耦合体44之间。

[0028] 需要说明的是，上述第一空间和上述第二空间可以理解为空间上层叠的两个空间层。这样，通过每种极化的多辐射体复合构成，提高了每种极化的方向性和增益。

[0029] 可选的，所述第一辐射体和所述第二辐射体的对称轴垂直于所述第三辐射体和所述第四辐射体的对称轴。

[0030] 该实施方式中，上述第一辐射体和上述第二辐射体的对称轴垂直于上述第三辐射体和上述第四辐射体的对称轴，可以使天线辐射方向图具有更佳的左右对称性。

[0031] 可选的，所述第一辐射体的馈电信号与所述第二辐射体的馈电信号大小相等且相位相反；所述第三辐射体的馈电信号与所述第四辐射体的馈电信号大小相等且相位相反。

[0032] 为了更好的理解上述馈电方式，请参阅图4进行理解，图4为本发明实施例提供的天线的结构示意图。如图4所示，馈电信号A和馈电信号B分别是双极化的两个极化信号，分
别进过3dB功分器分成两支等幅同相信号，其中一支再进过180度反相器将电流相位反相
后，180度差分馈入天线的相应端口。经过功分器和反相器处理后的馈电信号A和馈电信号B
的各两个反相差分馈电分支分别通过导电件连接天线的低频段V极化馈电辐射体(第一辐
射体31和第一辐射体32)和低频段H极化馈电辐射体(第三辐射体33和第四辐射体34)。

[0033] 第一耦合体41、第二耦合体42与第一辐射体31、第一辐射体32进行耦合，第三耦合体43、第四耦合体44与第三辐射体33、第四辐射体34进行耦合。第一耦合体41和第二耦合体
42为高频段V极化，第一辐射体31和第一辐射体32为低频段V极化，第三耦合体43和第四耦
合体44为高频段H极化，第三辐射体33和第四辐射体34为低频段H极化。

[0034] V极化和H极化是两个相互垂直的极化，其极化方向由图3中坐标定义。低频段V/H极化耦合辐射框体(耦合框体2)、高频段V极化耦合辐射体(第一耦合体41和第二耦合体42)
和高频段H极化耦合辐射体(第三耦合体43和第四耦合体44)通过与馈电辐射体之间的电磁
耦合产生电磁感应电流，从而产生辐射。本发明的毫米波天线通过该构造具有了双频谐振、
双极化的特性。

[0035] 上述馈电方式，通过每种极化的多辐射体复合构成，提高了每种极化的方向性和增益。通过使用差分馈电，使天线辐射方向图具有更佳的左右对称性，通过使两个极化的馈
电分别馈入相互分离的馈电辐射体，使天线的两个极化间具有更高的端口隔离度和极化纯
度。由于本发明的天线单元具有较高的增益，因此较少的阵列天线单元组阵后即可使阵列
增益达到3GPP的要求，相比目前的设计可使阵列尺寸减小。

[0036] 可选的，所述凹槽的开口处设置有台阶结构。

[0037] 该实施方式中，可以参阅图2进行理解。如图2所示，上述凹槽的开口处设置有台阶结构，该台阶结构可以用以微调天线谐振频率，从而使天线的辐射性能更佳。

[0038] 可选的，所述板体上设置有至少两个天线单元，所述至少两个天线单元沿所述板体的长度方向排布。

[0039] 该实施方式中，可以参阅图5进行理解，图5为本发明实施例提供的天线的结构示意图。如图5所示，上述天线上设置有至少两个天线单元，该至少两个天线单元沿天线的长
度方向排布，从而便于形成天线阵列，该天线阵列可以是毫米波天线阵列，天线阵列化后可
以通过同时馈电并调整子天线单元馈电的相位差对天线阵列进行波束赋形和波束扫描，提
高了天线辐射方向性和增益，并提高了辐射的空间覆盖率。

[0040] 当然，还可以在天线单元大体构造不变的情况下对天线单元内的各辐射体位置进行调整和优化，或者还可以对组成阵列的天线单元的朝向进行统一的90度转向调整等等。

[0041] 可选的，所述至少两个天线单元的凹槽开口朝向相同。

[0042] 该实施方式中，亦可以参阅图5进行理解。如图5所示，上述至少两个天线单元的凹槽开口朝向相同。

[0043] 可选的，所述至少一个天线单元为毫米波天线单元。

[0044] 该实施方式中，上述至少一个天线单元为毫米波天线单元。

[0045] 可选的，所述第一辐射体、所述第二辐射体、所述第一耦合体和所述第二耦合体远离所述凹槽槽底的一面，均与所述板体外侧壁所在的平面平齐。

[0046] 该实施方式中，可以参阅图1进行理解。如图1所示，上述第一辐射体、上述第二辐射体、上述第一耦合体和上述第二耦合体远离上述凹槽槽底的一面，均与上述板体外侧壁
所在的平面平齐。通过这种设置方式，可以保证电子设备具有较优的外观。

[0047] 可选的，所述耦合框体围闭的空间为矩形空间。

[0048] 该实施方式中，上述耦合框体围闭的空间为矩形空间。

[0049] 可选的，所述四个辐射体均为T型结构。

[0050] 该实施方式中，上述四个辐射体均为T型结构。

[0051] 本发明实施例的一种电子设备，包括板体1，所述板体1上设置有至少一个天线单元，每个天线单元包括设置于所述板体1上的一凹槽、一耦合框体2、四个辐射体3、四个耦合
体4和四个导电件，所述四个辐射体3和所述四个耦合体4均设置于所述耦合框体2围闭的空
间内，所述耦合框体2设置于所述凹槽内，每个辐射体3上均设置有馈电点，不同的导电件穿
透所述凹槽的槽底连接至不同的辐射体上的馈电点，所述四个辐射体3和所述四个导电件
一一对应连接；所述四个辐射体3接入两对差分信号；所述板体1、所述耦合框体2、所述四个
辐射体3和所述四个耦合体4之间均不接触且通过绝缘介质5填充，所述四个导电件与所述
凹槽的槽底绝缘设置。本发明实施例可以提升毫米波天线的辐射性能。

[0052] 本发明实施例还提供一种电子设备，包括上述天线，所述电子设备还包括金属边框，所述天线的板体为所述金属边框的一部分。

[0053] 可选的，所述天线还包括第一天线，所述天线的至少一个天线单元所在的辐射体亦为所述第一天线的辐射体，所述辐射体为所述板体的至少一部分，所述第一天线为非毫
米波天线。

[0054] 该实施方式中，上述天线还包括第一天线，上述天线的至少一个天线单元所在的辐射体亦为上述第一天线的辐射体，上述辐射体为上述板体的至少一部分，上述第一天线
为非毫米波天线。即至少一个天线单元可以做在蜂窝天线或非蜂窝天线的辐射体上，共用
辐射体。

[0055] 需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而
且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有
的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该
要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

[0056] 上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员
在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多
形式，均属于本发明的保护之内。