天线装置与电子设备的制作方法

1.本技术属于天线技术领域，具体涉及一种天线装置与电子设备。


背景技术：

2.众所周知，天线装置已经广泛地应用到各类电子设备中。在一些应用场景下，电子设备可能要求天线装置具有定向辐射的功能，而引向天线的应用则能较好地满足这一需求。然而，现有的引向天线的尺寸往往较大，占用安装空间较大，进而导致电子设备的设计难度较高。


技术实现要素：

3.本技术旨在提供一种天线装置与电子设备，以解决现有的引向天线的尺寸往往较大，占用安装空间较大的问题。
4.为了解决上述技术问题，本技术是这样实现的：
5.第一方面，本技术实施例提出了一种天线装置，包括：
6.基板；
7.天线主体，天线主体设置于基板上，天线主体能够工作于第一频段；
8.n个引向器，n个引向器设置于基板上，且n个引向器在天线主体的第一侧依次间隔排布，每一引向器的一端均接地，第一频段的1/4波长与每一引向器的长度的差值大于0，且小于第一特定值，n为正整数，第一特定值为正数。
9.第二方面，本技术实施例提出了一种电子设备，包括设备主体以及如第一方面所示的天线装置；
10.设备主体包括的摄像头装饰件，摄像头装饰件复用为天线装置的基板。
11.本技术实施例提供的天线装置，包括基板、天线主体以及n个引向器，天线主体与n个引向器均设置在基板上，且n个引向器设置在天线主体的第一侧依次间隔排布，天线主体能够工作于第一频段，每一引向器的一端均接地，第一频段的1/4波长与每一引向器的长度的差值大于0，且小于第一特定值，其中，n为正整数，第一特定值为正数。本技术实施例通过将各个引向器的一端接地，减小了各引向器的长度，进而有助于减小天线装置的整体尺寸，降低天线装置安装所需空间。
12.本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
13.本技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
14.图1是本技术实施例提供的天线装置的一种结构示意图；
15.图2是基板、天线主体以及引向器装配后的一种结构示意图；
16.图3是基板、天线主体以及引向器装配后的另一种结构示意图；
17.图4是本技术实施例提供的天线装置的另一种结构示意图；
18.图5是本技术实施例提供的天线装置的又一种结构示意图；
19.图6是本技术实施例提供的天线装置的又一种结构示意图；
20.图7是本技术实施例提供的天线装置的又一种结构示意图；
21.图8是本技术实施例提供的天线装置的又一种结构示意图；
22.图9是本技术实施例提供的天线装置的又一种结构示意图；
23.图10是本技术实施例提供的天线装置应用于电子设备时的效果图；
24.图11是本技术实施例提供的电子设备的结构示意图。
25.图中示出：基板110、开孔111、天线主体120、阻抗匹配电路121、馈源122、引向器130、辐射枝节140、反射器150、设备主体200、摄像头装饰件210。
具体实施方式
26.下面将详细描述本技术的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
27.本技术的说明书和权利要求书中的术语“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，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
28.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
29.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
30.如图1所示，本技术实施例提供的天线装置，包括：
31.基板110；
32.天线主体120，天线主体120设置于基板110上，天线主体120能够工作于第一频段；
33.n个引向器130，n个引向器130设置于基板110上，且n个引向器130在天线主体120的第一侧依次间隔排布，每一引向器130的一端均接地，第一频段的1/4波长与每一引向器130的长度的差值大于0，且小于第一特定值，n为正整数，第一特定值为正数。
34.本实施例中，基板110可以用于天线主体120与引向器130的附着。通常来说，基板
110可以是非导电结构，或者，基板110上设置有绝缘材料以进一步与天线主体120和引向器130连接。
35.在一些举例中，天线装置中的基板110可以仅用于天线主体120与引向器130的附着。而在另一些举例中，基板110也可以是复用为其他功能。比如，天线装置可以应用在移动终端上，基板110可以复用为装饰件。
36.天线主体120可以包括振子等，一般来说，天线主体120的振子可以是有源振子。此处对天线主体120的具体形式不作限定，天线主体120可以是嵌设在基板110中的，也可以是附着在基板110的表面上的等等。
37.天线主体120可以工作于第一频段。举例来说，若本实施例提供的天线装置为全球定位系统(global positioning system，gps)天线，则天线主体120可以工作于l1频段(1575.42
±
1.023mhz)，或者工作于l2频段(1227.6
±
10.23mhz)等。当然，类似地，当天线装置为北斗天线时，天线主体120也可以工作在相应的频段，此处不作一一举例说明。
38.引向器130的形式可以是与天线主体120的形式类似的，比如：引向器130同样可以包括振子；此外，在材料以及与基板110的连接方式等内容上，引向器130可以是与天线主体120类似的，此处不作赘述。
39.引向器130的数量可以是一个或者多个。在引向器130为一个的情况下，引向器130可以是设置于天线主体120的一侧，并且与天线主体120之间存在一定的间隔。而在引向器130为多个的情况下，这些引向器130可以均位于天线主体120的同一侧，且相邻两个引向器130之间，以及天线主体120与相邻的引向器130之间，均存在一定的间隔。
40.容易理解的是，在天线主体120上存在交变电流时，相邻的引向器130中可以耦合产生相应的电流。如图1所示，天线主体120存在的交变电流，可以使得相邻引向器130上产生的耦合电流i1，同理，在依次排布的其余的引向器130上可以依次产生耦合电流i2、i3、i4等。
41.通过合理选取天线主体120的长度、引向器130的长度或者两者之间的间距，可以使得引向器130上的耦合电流的相位，滞后于天线主体120上的电流的相位。
42.而天线主体120上产生的电磁波会向引向器130所在的位置传播，该电磁波在引向器130处的相位，相对于该电磁波在天线主体120处的相位，可以认为是存在超前的。
43.当耦合电流所造成的相位滞后，与电磁波的传播所带来的相位超前相同时，两者之间可以相互抵消，天线主体120产生的电磁波的相位与引向器130产生的电磁波的相位相同，因此，引向器130可以加强天线主体120朝向引向器130方向的场，从而获得定向辐射的效果。
44.类似地，当存在多个引向器130时，相邻两个引向器130之间作用原理，实际上与上文中天线主体120与其相邻的引向器130之间的作用远离相似，此处不作赘述。
45.本实施例中，每一个引向器130的一端均接地，且第一频段的1/4波长与每一引向器130的长度的差值大于0，且小于第一特定值，该第一特定值为正数。换而言之，各个引向器130的长度，可以是略小于第一频段的1/4波长的。
46.一般来说，对于一个频段，可以具有相应的中间频点，该中间频点可以具有比较确定的频率。比如，上文中提供的gps的l1频段，中间频点的频率可以是1575.42mhz。相应地，上述第一频段的1/4波长，可以认为是第一频段的中间频点的波长。
47.当然，在一些可能的实施方式中，也可以选择第一频段中除中间频点的其他频点的波长，来作为第一频段的波长。
48.为简化说明，以下可以将第一频段的波长记为λ1。通常应用场景下，引向器130不接地，引向器130的两端均存在耦合电流，引向器130相当于偶极子，引向器130中部的电流为0，左右两端分别存在耦合电流，引向器130的中部的两端的长度分别设计为略小于λ1/4，引向器130总长度设计为略小于λ1/2。
49.然而，由于天线装置中包括了天线主体120与至少一个引向器130，且天线主体120与引向器130之间，以及相邻两个引向器130之间均需要存在一定的距离。较长的引向器130会导致天线装置的整体尺寸较大，占用面积较大。当天线装置应用于电子设备时，天线装置会挤压其他元件的安装空间，导致电子设备难以实现轻薄化。
50.而本实施例中，由于引向器130的一端接地，末端电流为0，耦合电流出现于引向器130的另一端，即引向器130实际上可以认为是单极子。在此情况下，引向器130可以在未接地的一端长度设置为略小于λ1/4，而接地一端的长度无要求，引向器130的总长度可以设计为略小于λ1/4。
51.可见，在将各个引向器130的一端接地的情况下，可以有效减小引向器130的长度。
52.本技术实施例提供的天线装置，包括基板110、天线主体120以及n个引向器130，天线主体120与n个引向器130均设置在基板110上，且n个引向器130设置在天线主体120的第一侧依次间隔排布，天线主体120能够工作于第一频段，每一引向器130的一端均接地，第一频段的1/4波长与每一引向器130的长度的差值大于0，且小于第一特定值，其中，n为正整数，第一特定值为正数。本技术实施例通过将各个引向器130的一端接地，减小了各引向器130的长度，进而有助于减小天线装置的整体尺寸，降低天线装置安装所需空间。
53.可选地，天线装置还包括阻抗匹配电路121；
54.天线主体120的第一端接地，天线主体120的第二端与阻抗匹配电路121的第一端连接，阻抗匹配电路121的第二端与天线装置的馈源122的第一端连接，馈源122的第二端接地。
55.如图1所示，天线主体120的第一端接地，第二端则可以依次与阻抗匹配电路121、馈源122连接后接地。
56.天线主体120的第二端与馈源122连接，使得天线主体120成为有源振子，其第二端可以主动产生电磁波辐射。
57.与上述引向器130类似的，天线主体120由于第一端接地，因此长度可以设计为λ1/4或者接近λ1/4等，从而使得天线主体120的长度也可以得到有效减小，有助于进一步减小天线装置的尺寸。
58.至于上述的阻抗匹配电路121的设置，则主要是为了使得天线主体120与阻抗匹配电路121连接后的等效阻抗，能够与馈源122的输入阻抗匹配，以提高天线主体120的辐射效率。
59.在一些实施方式中，天线主体120与n个引向器130均嵌设于基板110中。
60.在一定程度上，天线主体120与引向器130均可以认为是振子，因此，为了简化说明，可以将天线主体120与n个引向器130均称为振子。
61.如图2所示，在其中的一个实施方式中，天线主体120与n个引向器130等振子可以
嵌设在基板110中。其中，基板110可以采用例如塑胶等类型的绝缘材料制成，而天线主体120可以由例如金属的导电材料制成。
62.此时，天线装置中的各个振子之间可以是相互绝缘的，而一个振子上的交变电流，可以使得另一个振子上产生耦合的电流，并进一步产生电磁波辐射。
63.如图3所示，在另一些实施方式中，天线主体120和n个引向器130等振子可以是附着在基板110表面的。具体来说，上述的振子可以是通过印刷直接成型(print direct structuring，pds)或者激光直接成型(laser direct structuring，lds)等方式加工在基板110上的。或者，振子可以是柔性电路板(flexible printed circuit，fpc)，并固定连接在基板110上。
64.类似地，此时基板110也可以为绝缘材料，各个振子上也可以产生耦合电流，并进一步产生电磁波辐射。
65.在一些实施方式中，上述的基板110的形状，可以是矩形、圆形或者三角形等等，此处可以不作具体限定。
66.此外，如上文所示的，基板110可以复用为其他功能，相应地，基板110上可以设置有用于适应这些功能实现的结构，比如开孔111或者凸起等等，此处亦不作具体限定。
67.例如，如图4所示，基板110可以是矩形的，其可以复用作电子设备中的摄像头装饰件210，相应地，在基板110上可以设置有供摄像头穿过的开孔111。
68.再例如，如图5所示，基板110可以是圆形的，基板110上也可以设置开孔111。
69.又例如，如图6所示，基板110可以是三角形的，基板110上设置有开孔111。此外，天线主体120的长度方向可以与基板110的一条边平行，而n个引向器130的长度可以随着到天线主体120的距离的增大而减小，一方面，有助于适应三角形的基板110的宽度的变化，另一方面，则有助于使得在远离天线主体120的方向上，引向器130上的耦合电流能够可靠产生相位的滞后。
70.结合图4至图6可见，若将天线主体120与n个引向器130均称为振子，则当开孔111与振子存在重叠时，可以适当调整振子的宽度，以避免一个振子被开孔111分割为多段，从而保证每个振子的长度能够满足电磁波辐射的需要。
71.可选地，在基板110为矩形的情况下，天线主体120的长度方向与基板110的长度方向一致，天线主体120与n个引向器130在基板110的宽度方向上依次间隔排布；或者，
72.天线主体120的长度方向与基板110的宽度方向一致，天线主体120与n个引向器130在基板110的长度方向上依次间隔排布。
73.如图4和图7所示，基板110的形状可以是矩形，相应地，基板110可以存在长边与宽边。
74.如图4所示，在一个实施方式中，天线主体120与n个引向器130，也就是各个振子的长度方向，可以是与基板110的宽度方向一致的，多个振子可以是沿基板110的长度方向依次间隔排布。
75.由于基板110在长度方向上可以具有较大的空间，因此，可以设置相对较多的引向器130。
76.容易理解的是，天线装置在从天线主体120到引向器130的方向上的辐射能力，可以是与引向器130的数量是正相关的。换而言之，引向器130的数量越多，天线装置在特定方
向上的辐射能力越强。因此，本实施方式可以满足较多数量的引向器130的设置，从而使得天线装置具有较好的定向辐射能力。
77.如图7所示，在另一实施方式中，各个振子的长度方向可以是与基板110的长度方向一致的，多个振子可以沿基板110的宽度方向依次间隔排布。
78.本实施方式中，基板110的长度方向的空间，可以满足较长尺寸的振子的安装，从而满足工作在较低频段的天线主体120以及相关引向器130的安装，提高天线装置的适用范围。
79.在一些应用场景下，当基板110的安装方位固定的情况下，通过改变各个振子的长度延伸方向与依次排布的方向，也可以改变天线装置的辐射方向，满足不同场景的应用需求。
80.当然，实际应用中，随着引向器130的数量的增加，引向器130所带来的定向辐射能力的增益通常会越来越小，因此，一般不会无限制地增加引向器130的数量。当基板110的长度方向与宽度方向均满足预设数量的引向器130的安装需求时，可以根据需要选择各个振子在基板110上的排布方向。
81.可选地，天线主体120和与其相邻的引向器130之间的距离小于第一频段的1/2波长；
82.在n大于1的情况下，相邻两个引向器130之间的距离小于第一频段的1/2波长。
83.本实施例中，通过限制相邻振子之间的最大距离，可以有效限制整个天线装置的尺寸大小。此外，振子之间距离越小，耦合的电流越大，在满足相位需求的情况下，限制相邻振子之间的最大距离，可以有效提高定向辐射能力。
84.实际应用中，各个振子之间的具体距离，可以根据天线装置实际定向辐射能力进行调整，此处详细说明。
85.可选地，如图8所示，天线装置还包括辐射枝节140，辐射枝节140与天线主体120电连接，辐射枝节140工作于第二频段，第一频段与第二频段不同。
86.本实施例中，通过在天线主体120上电连接辐射枝节140，可以扩大天线装置的可工作频段，提高天线装置的适用范围。
87.举例来说，天线主体120与引向器130共同作用，可以实现引向天线的功能，比如，使得天线装置可以工作于gps的l1频段。
88.而辐射枝节140的设置，可以是为了使得天线装置能够获取普通天线的功能，比如使得天线装置能够工作于5g的频段或者4g的频段等。
89.或者，辐射枝节140的设置，也可以是为了使得天线装置成为能够工作于多个频段的引向天线。比如，使得天线装置成为可以工作于l1频段与l2频段的gps天线。
90.设上述第一频段λ1的波长大于第二频段λ2的波长，则在天线装置为能够工作于多个频段的引向天线时，各个引向器130的长度，可以是略小于λ1/4；或者，可以是进一步略小于λ2/4(即第二频段的1/4波长与每一引向器130的长度的差值大于0，且小于一预设的正数)；或者，还可以是略小于(λ1/4+λ2/4)/2。
91.也就是说，引向器130的长度所选用的参考波长，可以根据天线装置侧重的工作频段进行确定。比如，天线装置侧重工作在l1频段时，可以基于l1频段的1/4波长确定引向器130的长度；当天线装置侧重工作在l2频段时，可以基于l2频段的1/4波长确定引向器130的
长度；当天线装置侧重工作在l1频段与l2频段，可以基于l1频段的1/4波长与l2频段的1/4波长的平均值确定引向器130的长度。如此，可以使得天线装置能够可靠地工作在期望的频段中。
92.在实际应用中，辐射枝节140的数量可以是一个或多个，当辐射枝节140的数量为多个时，不同的辐射枝节140也可以实现不同的天线功能。
93.可选地，如图9所示，天线装置还包括反射器150，反射器150设置于基板110上，且反射器150位于天线主体120的第二侧，第二侧与第一侧相背离。
94.本实施例中，反射器150的形式可以是与天线主体120的形式以及引向器130的形式相似的，比如反射器150材料，反射器150的布置方向以及反射器150本质上可以认为是振子等内容，均可以是与天线主体120与引向器130相同或相似的，此处不作一一举例说明。
95.结合上文中对引向器130的工作原理的描述，引向器130上耦合的电流的相位滞后，与天线主体120发出的电磁波传播至引向器130时所带来的相位超前可以相互抵消，从而强化天线主体120到引向器130方向上的场，实现定向辐射。
96.反射器150的工作原理与引向器130的工作原理是比较相似的。
97.具体来说，本实施例中，n个引向器130位于天线主体120的第一侧，而反射器150位于天线主体120的与第一侧相背离的第二侧。换而言之，天线主体120到引向器130的传播方向(记为第一方向)，与天线主体120到反射器150的传播方向(记为第二方向)为相反方向。为了提升天线装置的定向辐射能力，在提升在第一方向上的传播场的同时，需要抑制在第二方向上的传播场。
98.在实际应用中，通过合理设计反射器150的长度，或者设计反射器150与天线主体120之间的距离，可以使得引向器130上耦合的电流的相位，超前于天线主体120上的电流的相位。
99.天线主体120产生的电磁波在反射器150处的相位，相较于在天线主体120处的相位也存在超前。
100.耦合电流造成的相位超前，与电磁波的传播所带来的相位超前可以相互叠加，当两者叠加后产生的超前相位为π时，天线主体120产生的电磁波的相位，与反射器150产生的电磁波的相位相反，两者相互抵消，相当于抑制了天线主体120产生的电磁波朝第二方向的传播，从另一个角度来说，可以认为反射器150具有反射天线主体120发出的电磁波的功能，提高了天线装置在第一方向上的定向辐射能力。
101.可选地，在反射器150的一端接地的情况下，反射器150的长度与第一频段的1/4波长的差值的大于0，且小于第二特定值，第二特定值为正数。
102.本实施例中，反射器150的长度与第一频段的1/4波长的差值的大于0，且小于第二特定值，换而言之，反射器150的长度可以是略大于λ1/4的。
103.如上文所示的，引向器130与反射器150均可以认为是振子。与上文中将引向器130接地的原理相似，当反射器150的一端接地时，耦合电流出现于反射器150的另一端，即反射器150实际上可以认为是单极子。在此情况下，反射器150可以在未接地的一端长度设置为略大于λ1/4，而接地一端的长度无要求，反射器150的总长度可以设计为略大于λ1/4。
104.可见，在将反射器150的一端接地的情况下，可以有效减小反射器150的长度，从而有助于在通过反射器150提升天线装置的定向辐射能力的情况下，避免反射器150给天线装
置的整体尺寸带来过多的增加。
105.当然，在一些应用场景下，若反射器150所在的一端存在足够的装配空间，可以将反射器150设置为不接地，且反射器150的长度略大于λ1/2。
106.如图10所示，图10为本技术实施例提供的天线装置应用于电子设备时的效果图。其中，电子设备可以是移动终端、平板电脑、笔记本电脑、基站设备或者可穿戴设备等，此处不作具体限定。
107.图中ma0可以认为是电子设备的天线主地，比如电子设备中的电路板或者大面积金属外壳等等。天线装置中的天线主体120与引向器130可以与电子设备的天线主地电连接，以进一步实现接地。
108.图10中，天线主体120可以对应最右侧与馈源122连接的振子，各个引向器130可以设置在天线主体120的左侧。fp0为没有引向器130时天线装置辐射方向的示意图，fp1为有引向器130时天线装置辐射方向的示意图。
109.可见，本技术实施例提供的天线装置通过引向器130的设置，可以将天线装置辐射方向往引向器130所在的方位牵引，从而使得天线装置具有较好的定向辐射能力。在天线装置用于gps天线等时，可以具有更好的上半球辐射效率。
110.如图11所示，本技术实施例还提供了一种电子设备，包括设备主体200以及上述的天线装置100；
111.所述设备主体200包括的摄像头装饰件210，摄像头装饰件210复用为天线装置100的基板。
112.容易理解的是，上述天线装置实施例的实现方式同样适应于该电子设备的实施例中，并可以取得同样的技术效果，此处不作赘述。
113.此外，本实施例中，设备主体200包括的摄像头装饰件210复用为天线装置100的基板，实际上可以认为是给天线装置100单独安排了一处空间，避免了和电子设备周圈其他天线共用空间而产生的隔离度较差、带宽异常变化以及辐射效率降低等问题。
114.可选地，如图4至图9所示，摄像头装饰件210上设置有用于摄像头穿过的开孔111；
115.天线主体120与n个引向器130均避让开孔111。
116.本实施例中，摄像头装饰件210上可以设置有供摄像头穿过的开孔111，为避免天线装置100对摄像头的安装与感光造成干涉，天线主体120以及引向器130等振子可以避让这些开孔111。
117.当然，各个振子在避让开孔111时，也需要避免被开孔111分割成多段导致长度无法满足辐射需求。此外，各个振子之间的间距会影响到天线装置100的定向辐射效果。因此，实际应用中，可以合理设计各个振子的宽度，使得各振子在避免被开孔111分割的同时，相互之间具有比较合适的间距。
118.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
119.尽管已经示出和描述了本技术的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不
脱离本技术的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本技术的范围由权利要求及其等同物限定。