通信天线及通信设备的制作方法

文档序号:27373720发布日期:2021-11-15 16:08阅读:84来源:国知局
1.本发明涉及通信
技术领域
:,尤其涉及一种通信天线及通信设备。
背景技术
::2.随着终端支持频段及功能的增加,终端天线数量也在增加,天线可以利用的空间也越来越受限。如何充分有效的利用结构空间,同时最大化地提升天线效率成了目前亟待解决的技术问题。技术实现要素:3.本发明实施例提供的通信天线及通信设备,主要解决的技术问题是:如何在提升天线性能的提升的同时减小天线的占用空间。4.为解决上述技术问题,本发明实施例提供一种通信天线,包括绝缘的结构件,设置在所述结构件上的第一金属走线层与第二金属走线层,所述第一金属走线层通过物理导线与通信设备的射频端口连接,所述第一金属走线层与所述第二金属走线层间无物理导线连接;所述第二金属走线层在所述第一金属走线层走线面上的正投影与所述第一金属走线层至少部分重叠。5.本发明实施例还提供一种通信设备,通信设备包括上述通信天线。6.本发明的有益效果是:7.本发明实施例提供的通信天线及通信设备,通过在绝缘结构件上设置第一金属走线层与第二金属走线层,第二金属走线层在第一金属走线层走线面上的正投影与第一金属走线层至少部分重叠,因此通过这种设置方式可以让内、第二金属走线层形成电容供高频信号穿过,在第一金属走线层与第二金属走线层相互独立、无物理导线连接的情况下,实现射频信号在内、第二金属走线层间的传递。第一金属走线层与通信设备的射频端口连接,第二金属走线层设置在结构件的外表面,因此,第一金属走线层可以将来自射频端口的射频信号利用电磁耦合传递至第二金属走线层,然后发射到外部空间,也可以将第二金属走线层从外部空间接收到的射频信号传递给射频端口,进而让通信终端对接收到的射频信号进行处理。本发明实施例中提供的通信天线,在结构件外表面设置第二金属走线层,在不增加天线本身平铺面积的情况下,充分利用结构件的空间,提升了天线通信性能。同时,第二金属走线层对天线方向图起引向器的作用,能够将天线方向图向外部空间牵引,从而更进一步提升了天线性能。8.本发明其他特征和相应的有益效果在说明书的后面部分进行阐述说明,且应当理解,至少部分有益效果从本发明说明书中的记载变的显而易见。附图说明9.图1为本发明实施例一中提供的通信天线的一种结构示意图;10.图2为本发明实施例一中示出的第一金属走线层与第二金属走线层的一种示意图;11.图3为本发明实施例一中示出的第一金属走线层的一种示意图;12.图4为本发明实施例一中示出的第一金属走线层的另一种示意图;13.图5为本发明实施例一中示出的射频信号的一种传输示意图;14.图6为本发明实施例一中示出的射频信号的另一种传输示意图;15.图7为本发明实施例一中提供的通信天线与通信设备的一种配合示意图;16.图8为本发明实施例一中提供的通信设备中通信天线的等效模型示意图;17.图9为本发明实施例二中提供的通信天线在手机上的一种设置示意图;18.图10为图9通信天线中的第一金属走线层的一种示意图。具体实施方式19.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,下面通过具体实施方式结合附图对本发明实施例作进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。20.实施例一:21.为了解决相关技术中天线性能不足,且天线设置空间受限的问题,本实施例提供一种通信天线,请参见图1示出的该通信天线的结构示意图:22.通信天线10包括结构件11、第一金属走线层12以及第二金属走线层13,其中,结构件11为绝缘材质,第二金属走线层13在第一金属走线层12走线面上的正投影与第一金属走线层12至少部分重叠。第二金属走线层13在第一金属走线层12上的正投影实际上就是在第二金属走线层13在沿垂直于第一金属走线层12的投影方向上的投影。所以,“第二金属走线层13在第一金属走线层12走线面上的正投影与第一金属走线层12至少部分重叠”实际上等同于第一金属走线层12在第二金属走线层13走线面上的正投影与第二金属走线层13至少部分重叠。23.在本实施例中,第一金属走线层12与第二金属走线层13之间没有物理导线连接,所以第一金属走线层12与第二金属走线层13之间可以构成一个电容,而高频信号可以穿过电容,因此,即便是在第一金属走线层12与第二金属走线层13之间不设置过孔、爬墙、弹片的情况下,也能实现射频信号在第一金属走线层12与第二金属走线层13间的传输。在本实施例中,第一金属走线层12与通信设备的射频端口可以通过物理导线通信连接,这样,第一金属走线层12可以从射频端口接收到通信设备需要发射到外部空间的射频信号,然后,第一金属走线层12利用自己与第二金属走线层13形成的电容将射频信号传递给第二金属走线层13,然后由第二金属走线层13对射频信号进行传递及发射。另一方面,当第二金属走线层13接收到来自外部空间的射频信号之后,将射频信号耦合到第一金属走线层12上,再由第一金属走线层12将射频信号传输到射频端口。24.在图1当中,第一金属走线层12与第二金属走线层二者的走线面为平面,且相互平行。但实际上,第一金属走线层12的走线面与第二金属走线层13的走线面也不一定非要平行设置,即便是在不平行的状态下,二者也是能形成电容的,只不过,当第一金属走线层12的走线面与第二金属走线层13二者的走线面平行设置时,第一金属走线层12与第二金属走线层13的耦合量更大,能够提升射频信号能量的传递效率。25.值得注意的是,本实施例中,第一金属走线层12的走线面与第二金属走线层13的走线面平行,并不意味着第一金属走线层12的走线面与第可以是平面与平面的平行,例如,在本实施例的一些示例当中,第一金属走线层12走线面与第二金属走线层13的走线面均为曲面,且,第一金属走线层12走线面上任意位置到第二金属走线层13走线面的最短距离均相同。可以理解的是,第一金属走线层12的走线面由无数个点构成,第二金属走线层13的走线面也是由无数个点构成,这里将构成第一金属走线层12的走线面的点称为“第一点”,将构成第二金属走线层13的走线面的点称为“第二点”,对于任意一个第一点,均存在且唯一存在一个与之对应的第二点,对于任意一个第二点,均存在且唯一存在一个与之对应的第一点,即各第一点与各第二点分别是一一对应的,则各个第一点相对于其对应的第二点高度差均相同。可以理解的是,在这种情况下,第一金属走线层12的走线面与第二金属走线层13的走线面也是“平行”设置的,如图2所示。甚至,在其他一些示例当中,两个金属走线层走线面还可以是多个平面的结合,多个曲面的结合或者是平面与曲面的结合。26.在本实施例的一些示例当中,第一金属走线层12与第二金属走线层13中的至少一个可以设置在结构件11的表面上,例如,通常第二金属走线层13设置在结构件11的表面。在本实施例的一些示例当中,结构件11为扁平片状结构,第二金属走线层13设置在其中一个表面上,第一金属走线层12则设置在结构件11的另一个表面上。当然,在本实施例的其他一些示例当中,第一金属走线层12也可以设置在结构件11的内部,被结构件11包裹。27.在本实施例的一些示例当中,第一金属走线层12与第二金属走线层13各自为一个整体,即第一金属走线层12为一个整体,第一金属走线层12中任意一个部分与其另外任意一个部分之间都存在实际的物理通信路径,同时,第二金属走线层13为一个整体,第二金属走线层13的任意一个部分与其另外任意一个部分之间也存在实际的物理通信路径。在这种情况下,第一金属走线层12与第二金属走线层13应该被等效成一个电容。28.在本实施例的另外一些示例当中,第二金属走线层13依旧是一个整体,但第一金属走线层12可以分为至少两个独立的分部,各分部间由结构件形成的间隙分隔开,且彼此间无物理导线连接。例如,在图3示出的第一金属走线层12的设置示意图当中,第一金属走线层12被分为三个分部:第一分部12a、第二分部12b以及第三分部12c,第一分部12a、第二分部12b和第三分部12c是设置在结构件11一个表面上的金属层,这三个分部之间由裸露出来结构件11形成绝缘带。毫无疑义的是,虽然在图3当中第一金属走线层12的各个分部形状规格都相同,均为椭圆形,但在本实施例其他一些示例当中,第一金属走线层12的各个分部可以拥有不同的形状和/或大小。例如,各分部可以为圆形、三角形、矩形甚至是不规则形状,如图4所示。在第一金属走线层包括至少两个分部的情况下,各分部在第二金属走线层13走线面上的正投影均与第二金属走线层13存在重叠,所以,第一金属走线层12与第二金属走线层13之间可以等效出至少两个电容。29.对于第二金属走线层13的形状、大小,本实施例中不做限制,应当明白的是,第二金属走线层13的规格并不严格受到第一金属走线层12的影响,不过,当第一金属走线层12的各分部分布范围广、面积较大的时候,为了保证第二金属走线层13在第一金属走线层12走线面上的投影能够与各分部间均存在一定的重叠,则第二金属走线层13的面积和分布范围可能也会比较大。30.在一些情况下,第一金属走线层12的各个分部都可以与通信设备的射频端口连接,但在另外一些情况下,第一金属走线层12的各个分部可以分为两类,其中一类与射频端口连接,另一类则不与射频端口连接。为了便于介绍,本实施例中将与射频端口连接的第一金属走线层分部称为“端口连接分部”,将没有与通信设备射频端口连接的第一金属走线层分部称为“非连接分部”。在这些示例当中,非连接分部与端口连接分部之间的通信需要通过第二金属走线层13实现:继续以通信天线10中的第一金属走线层12包括第一分部12a、第二分部12b以及第三分部12c为例进行说明,假定第一分部12a和第二分部12b为端口连接分部,而第三分部12c为非连接分部,对于通信设备射频端口需要发射到外部空间的射频信号,请参见图5示出的射频信号的一种传输示意图:射频端口50可以直接将该射频信号传输到第一分部12a和第二分部12b上,第一分部12a与第二分部12b利用自身与第二金属走线层13之间形成的电容将射频信号传递给第二金属走线层13。第二金属走线层13接收到射频信号之后,可以将该射频信号再利用电容效应传递到第三分部12c上。到达第二金属走线层13的射频信号中的一部分可以直接进入外部空间,另一部分可以通过第二金属走线层13与第三分部12c的缝隙发射出去。对于来自外部空间的射频信号,请结合图6,第一、第二金属走线层都能接收到一部分。对于第三分部12c接收到的射频信号,其可以通过电容效应将其传递给第二金属走线层13,而第二金属走线层则可以将自己接收到的射频信号(包括第二金属走线层13从外部空间直接接收到的射频信号与第二金属走线层13从第三分部12c处接收到的射频信号)再利用电容效应耦合传输给第一分部12a与第二分部12b,让第一分部12a与第二分部12b将接收到的射频信号传输到通信设备的射频端口50。31.应当理解的是,当第一金属走线层12由三个分部构成时,也可以其中一个分部为端口连接分部,另外两个为非连接分部。32.考虑到第一金属走线层12由两个分部构成就能够满足通信设备的通信要求,所以,在其他一些示例当中,第一金属走线层12可以仅分为第一分部与第二分部两个分部,当然,其中一个为端口连接分部,另一个为非连接分部。例如,在本实施例的一种示例当中,第一分部为端口连接分部,第二分部为非连接分部。33.在本实施例的一些示例当中,通信天线10可以是通信设备的一个部件,独立于通信设备存在的意义不大,虽然通信天线10虽然也可以被从通信设备上拆卸下来,但通信天线10不会被独立于通信设备制造、销售等。例如,在本实施例的一些示例当中,通信天线10的结构件11可以是通信设备的外壳,第一金属走线层12设置在外壳朝向通信设备内部的一面,而第二金属走线层13则设置在外壳的外表面上。可选地,在本实施例的一种示例当中,通信设备为手机、pda(personaldigitalassistant,掌上电脑)或者pad(portableandroiddevice,平板电脑)等移动终端,结构件11为移动终端的后壳,第二金属走线层13设置于后壳的外表面,第一金属走线层12设置于后壳朝向移动终端内部的一面,可选地,第一金属走线层12设置在后壳朝向射频端口的一面,也即第一金属走线层12与射频端口位于后壳(即结构件11)的同一侧。34.冷融射加工工艺的出现,使得通信天线的实现不再局限于传统的fpc(flexibleprintedcircuit,柔性印刷电路板),lds(laser-direct-structuring,激光直接成型技术)等工艺。冷融射加工工艺可以通过在结构件11上喷涂上一层金属涂层,构成的具有一定宽度和厚度金属走线,以此金属走线层作为天线。这样既可可以提升天线性能,并且外表面走线还不会影响结构件的id(industrialdesign,工业设计)、造型等要求。故,在本实施例中,通信天线10的第一金属走线层12与第二金属走线层13中的至少一个可以为冷融射工艺的金属层。可选地,在一种示例当中,第一金属走线层12与第二金属走线层13均为通过冷融射工艺设置在结构件11上的金属层。而且,因为冷融射工艺设置的金属层不会影响结构件上的id,因此,如果通信天线10的结构件11为通信设备的外壳,例如后壳,则第二金属走线层13可以裸露设置于外壳或后壳的外表面。35.在本实施例的另外一些示例当中,通信天线10也可以是一个能够独立于通信设备的配件,例如,在本实施例的一些示例当中,通信天线10可以被制作成类似于耳机、设备保护套、设备配饰等能够随时随地被安装拆卸的通信设备配件。可选地,通信天线10可以作为手机配饰以可插拔的形式与手机连接。毫无疑义的是,在这些示例当中,通信天线10独立于通信设备存在也有意义,其可以被单独生产、销售等。在这些示例当中,通信设备本身可以自带天线或者不具备天线,在通信设备已经自带天线的情况下,通信天线10可以作为提升通信设备通信性能的附加配件,如图7所示,通信天线10可以作为一个装饰性的吊坠插入手机上预留的射频端口连接孔中,实现与射频端口的通信连接,在手机通信的时候辅助手机内部天线实现射频信号收发。36.本实施例还提供一种通信设备,该通信设备包括前面任意一个示例中提供的通信天线10。而且,通信设备包括但不限于前面介绍的手机、pda、pad等移动终端,也还可以为一体机、cpe(customerpremiseequipment,客户终端设备)等电子设备。37.在本实施例的一些示例当中,通信设备还包括匹配网络,可以理解的是,结构件11上的第一金属走线层12与第二金属走线层13整体可以被等效为金属层电容c,而金属走线层到整机会形成电感效应,等效于电感l,这样lc就能形成谐振电路,请参见图8示出的等效模型示意图:其中,a为射频端口,而b为外部空间。在这种情况下设置匹配网络,让匹配网络与包括金属层电容c的lc谐振电路配合,能够进一步提升天线传输效率。38.本实施例提供的通信天线,通过在结构件上设置走线面相互平行的第一金属走线层与第二金属走线层,同时保证第二金属走线层在第一金属走线层走线面上的正投影与第一金属走线层至少部分重叠,从而使得第一金属走线层与第二金属走线层二者间形成电容,使得高频信号在第一金属走线层与第二金属走线层间传递。一方面,在结构件表面设置第二金属走线层,能够在基本不增加通信天线体积的情况下显著提升天线性能,另一方面,因为第一金属走线层与第二金属走线层之间并没有设置物理导线进行连接,因此,可以简化通信天线的生产工艺,降低通信天线的成本。而且,因为第一、第二金属走线层都可以通过冷融射工艺设置,而通过冷融射工艺设置的金属走线层并不会影响结构件表面的id与造型,有利于提升通信天线或通信设备外观的美观程度。39.实施例二:40.本实施例将结合示例继续对前述通信天线进行介绍,这里以通信设备为手机进行示例性说明,请参见图9所示:41.通信天线可以设置在手机9的外壳上,例如,设置在手机的后壳9a上,其中。应当理解的是,作为结构件的手机后壳9a应当是绝缘材质的。通常后壳9a整体是呈扁平状的,其包括两个表面——内表面与外表面,其中,内表面朝向手机9内部,而外表面则朝向手机9外部的空间。在本实施例的一些示例当中,通信天线的第一金属走线层(图9中未示出)设置在后壳9a内表面,而第二金属走线层93则设置在后壳9a的外表面。42.第一金属走线层与第二金属走线层93设置在后壳9a相对的两面,二者的走线面相互平行。而且,第一金属走线层与第二金属走线层93在后壳9a内表面(或外表面)的正投影至少部分重叠。在本实施例中,第一金属走线层分为两个分部,分别是第一分部92a与第二分部92b,第一分部92a与第二分部92b相互独立,二者间无物理导线连接,如图10所示。43.在本实施例中,第一金属走线层在后壳9a内表面的正投影全部包含在第二金属走线层93在后壳9a内表面的正投影内,也即第一金属走线层对应的正投影区域s1属于第二金属走线层93正投影区域s2的子集。不过,第二金属走线层对应的正投影区域s2却并不是第一金属走线层正投影区域s1的子集,投影区域s2的面积大于投影区域s1的面积。在另一些实施例当中,第一金属走线层两个分部中一个的正投影区域为第二金属走线层93正投影区域s2的子集,另一个的正投影区域与正投影区域s2存在交集。44.本实施例中,第一分部92a为端口连接分部,而第二分部92b为非连接分部,第一分部92a可以接收射频端口传输过来的射频信号,并将该射频信号耦合到第二金属走线层93上,由第二金属走线层93直接发射到外部空间或者是进一步耦合传输给第二分部92b。第二分部92b从外部空间接收到的射频信号可以被利用电容耦合效应传输给第二金属走线层93,而第二金属走线层93可以将接收到的射频信号通过电容耦合效应传输给第一分部92a,以供第一分部92a再传输给射频端口。45.可以理解的是,当第一金属走线层包括至少两个分部,且各分部中一部分为端口连接分部,另一部分为非连接分部的时候,第二金属走线层在这些分部间起到了“桥梁”的作用,以便于射频信号的能量在这些分部间传递。除此以外,对通信天线来说,第二金属走线层对方向图起到了引向器的作用,能够把方向图向着外部空间牵引,进而提升通信天线的性能。46.本实施例提供的通信天线与通信设备,在有限的空间下,充分利用结构件外表面,通过内第二金属走线层的耦合很好地平衡了天线的性能要求与体积要求,实现了收益最大化。47.以上内容是结合具体的实施方式对本发明实施例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。当前第1页12当前第1页12
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