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柔性超宽带天线和电子设备终端的制作方法

专利查询3月前  15

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1.本技术涉及天线技术领域,具体涉及一种柔性超宽带天线和电子设备终端。


背景技术:

2.超宽带通信技术具有定位精度高、安全性高、传输速度快以及功耗低等优势,在消费领域有着广泛的应用空间,可应用于出入管理、位置服务和设备间交流三大模块。
3.对于超宽带天线,在应用到电子设备终端时,超宽带天线通常需要具有较高的增益,而目前采取的技术手段是通过增加超宽带天线的厚度以获取对应较高的天线增益性能,这就导致超宽带天线的厚度增加,进而导致超宽带天线应用在电子设备终端时,超宽带天线的弯折性大幅降低。


技术实现要素:

4.鉴于此,本技术提供一种柔性超宽带天线和电子设备终端,以解决超宽带天线应用在电子设备终端时,超宽带天线的弯折性能大幅降低的技术问题。
5.一种柔性超宽带天线,柔性超宽带天线包括依次相邻设置的收发天线区、接地区、传输线区和连接器区;
6.收发天线区、接地区、传输线区和连接器区均包含多层柔性电路板层,传输线区包含的柔性电路板层数分别小于接地区和连接器区各自包含的柔性电路板层数,且传输线区对应的剖面层厚度均小于收发天线区、接地区和连接器区各自的剖面层厚度。
7.在一个实施例中,接地区、传输线区和连接器区包括第一柔性电路板层和第二柔性电路板层,接地区和连接器区还包括第三柔性电路板层,传输线区所对应的第二柔性电路板层的下表面设置有第一保护层,接地区和连接器区各自对应的第二柔性电路板层的下表面与各自对应的第三柔性电路板层的上表面之间设置有第二保护层。
8.在一个实施例中,传输线区采用双面柔性电路板结构,双面柔性电路板结构的上表面包括第一柔性电路板层,双面柔性电路板结构的下表面包括第二柔性电路板层。
9.在一个实施例中,第二保护层的厚度大于第一保护层的厚度。
10.在一个实施例中,收发天线区包括第一柔性电路板层和第三柔性电路板层,收发天线区对应的第一柔性电路板层的上表面设置有互相连接的阻抗变换线和微带传输线,收发天线区对应的第一柔性电路板层和第三柔性电路板层之间设置有填充层。
11.在一个实施例中,收发天线区、接地区和连接器区各自对应的第三柔性电路板层采用金属地板。
12.在一个实施例中,连接器区包括连接器,连接器设置在连接器区所对应的第三柔性电路板层的下表面,连接器区设置有贯穿对应的第一柔性电路板层、第二柔性电路板层和对应第三柔性电路板层的第一通孔。
13.在一个实施例中,接地区、传输线区和连接器区设置有共面波导传输线,共面波导传输线的一端与阻抗变换线相连接,且另一端通过第一通孔与连接器相连接。
14.在一个实施例中,接地区设置有贯穿对应的第一柔性电路板层、第二柔性电路板层和对应第三柔性电路板层的第二通孔,传输线区设置有贯穿对应的第一柔性电路板层和对应第二柔性电路板层的盲孔。
15.此外,还提供一种电子设备终端,电子设备终端设置有上述柔性超宽带天线。
16.上述柔性超宽带天线,包括依次相邻设置的收发天线区、接地区、传输线区和连接器区,收发天线区、接地区、传输线区和连接器区均包含多层柔性电路板层,传输线区包含的柔性电路板层数分别小于接地区和连接器区各自包含的柔性电路板层数,且传输线区对应的剖面层厚度均小于收发天线区、接地区和连接器区各自的剖面层厚度,通过减少传输线区包含的柔性电路板层数,将接地区和连接器区各自包含的柔性电路板层数设置不变,使得传输线区对应的剖面层厚度均小于接地区和连接器区各自的剖面层厚度,克服了常规的超宽带天线不易弯折的缺点,最终使得上述柔性超宽带在满足高增益需求的同时,仍然具有良好的弯折性能。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案,下面将对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技术的一些实施例,对于本领域技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1是本技术一实施例提供的一种柔性超宽带天线的剖面结构示意图;
19.图2是本技术另一实施例提供的一种柔性超宽带天线的剖面结构示意图;
20.图3是本技术一实施例提供的一种柔性超宽带天线的俯视图;
21.图4为本技术一实施例提供的一种柔性超宽带天线中一接收天线结构回损仿真图;
22.图5为本技术一实施例提供的一种柔性超宽带天线中一发射天线结构的回损仿真图;
23.图6为本技术一实施例提供的一种柔性超宽带天线中另一接收天线结构的回损仿真图;
24.图7为本技术一实施例中一种柔性超宽带天线的隔离度仿真图;
25.图8为本技术一实施例提供的一种柔性超宽带天线中一接收天线结构的驻波比仿真图;
26.图9为本技术一实施例提供的一种柔性超宽带天线中一发射天线结构的驻波比仿真图;
27.图10为本技术一实施例提供的一种柔性超宽带天线中另一接收天线结构的驻波比仿真图;
28.图11为本技术一实施例中一种柔性超宽带天线的传输线损仿真图;
29.图12为本技术一实施例中一种柔性超宽带天线的天线增益仿真图;
30.图13为本技术一实施例中一种柔性超宽带天线的天线效率仿真图;
31.图14为本技术一实施例提供的一种电子设备终端的结构框图。
具体实施方式
32.下面结合附图,对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本技术一部分实施例,而非全部实施例。基于本技术中的实施例,本领域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。在不冲突的情况下,下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。
33.如图1所示,提供一种柔性超宽带天线100,柔性超宽带天线100 包括依次相邻设置的收发天线区110、接地区120、传输线区130和连接器区140;
34.接地区120、传输线区130和连接器区140均包含多层柔性电路板层,传输线区130包含的柔性电路板层数分别小于接地区120和连接器区140各自包含的柔性电路板层数,且传输线区130对应的剖面层厚度均小于收发天线区110、接地区120和连接器区140各自的剖面层厚度。
35.上述柔性超宽带天线100,包括依次相邻设置的收发天线区110、接地区120、传输线区130和连接器区140,接地区120、传输线区130 和连接器区140均包含多层柔性电路板层,传输线区130包含的柔性电路板层数分别小于接地区120和连接器区140各自包含的柔性电路板层数,且传输线区130对应的剖面层厚度均小于收发天线区110、接地区 120和连接器区140各自的剖面层厚度,通过减少传输线区130包含的柔性电路板层数,将接地区120和连接器区140各自包含的柔性电路板层数设置不变,使得传输线区130对应的剖面层厚度均小于收发天线区 110、接地区120和连接器区140各自的剖面层厚度,克服了常规的超宽带天线不易弯折的缺点,最终使得上述柔性超宽带天线100在满足高增益需求的同时,仍然具有良好的弯折性能,从而使得上述柔性超宽带天线100更容易贴附于设备。
36.在一个实施例中,如图2所示,接地区120、传输线区130和连接器区140包括第一柔性电路板层150和第二柔性电路板层160,接地区 120和连接器区140还包括第三柔性电路板层170,传输线区130所对应的第二柔性电路板层160的下表面设置有第一保护层180,接地区120 和连接器区140各自对应的第二柔性电路板层160的下表面与各自对应的第三柔性电路板层170的上表面之间设置有第二保护层190。
37.其中,通过设置第一保护层180,能够提高传输线区130所对应的第二柔性电路板层160的抗氧化性能力;通过设置第一保护层180,能够提高接地区120和连接器区140各自对应的第二柔性电路板层160的抗氧化能力。
38.在一个实施例中,传输线区130采用双面柔性电路板结构,双面柔性电路板结构的上表面包括第一柔性电路板层150,双面柔性电路板结构的下表面包括第二柔性电路板层160。
39.其中,上述双面柔性电路板结构通常采用具有高频基材、低介电常数胶以及低粗糙度的柔性覆铜板,例如lcp(liquid crystal polymer,液晶高分子聚合物)、mpi(modify polyimide,改进型聚酰亚胺)、ptfe (poly tetra fluoro ethylene,聚四氟乙烯)和压延铜等。
40.在一个实施例中,第二保护层190的厚度大于第一保护层180的厚度。
41.在一个实施例中,上述第一保护层180和第二保护层190通常采用高频基材。
42.通过降低第一保护层180的厚度,进而使得传输线区130对应的剖面层厚度进一步小于接地区120和连接器区140各自的剖面层厚度,从总体上进一步提升了上述柔性超宽带
天线100的弯折性能。
43.进一步地,如图2所示,收发天线区110包括对应的第一柔性电路板层150和第三柔性电路板层170,收发天线区110对应的第一柔性电路板层150的上表面设置有互相连接的阻抗变换线111和微带传输线 112(如图3所示),收发天线区110对应的第一柔性电路板层150和第三柔性电路板层170之间设置有填充层200。
44.本实施例中,上述阻抗变换线111通常采用四分之一波长阻抗变换线,微带传输线112通常采用50ω微带传输线,若以z
l
表示对应的天线阻抗,微带传输线112的阻抗用z0表示,阻抗变换线111的阻抗用 z1表示,则
45.其中,填充层200通常采用高频基材。
46.在一个实施例中,收发天线区110、接地区120和连接器区140各自对应的第三柔性电路板层170采用金属地板。
47.其中,第三柔性电路板层170采用金属地板,该金属地板作为整个柔性超宽带天线100的系统地。
48.进一步地,如图2所示,连接器区140包括连接器141,连接器141 设置在连接器区140所对应的第三柔性电路板层170的下表面,连接器区140设置有贯穿对应的第一柔性电路板层150、第二柔性电路板层160 和对应第三柔性电路板层170的第一通孔142。
49.进一步地,如图3所示,接地区120、传输线区130和连接器区140 设置有共面波导传输线210,共面波导传输线210的一端与阻抗变换线 111相连接,且另一端通过第一通孔142与连接器141相连接。
50.其中,举例说明,如图3所示,收发天线区110对应的第一柔性电路板层150的上表面还设置有接收天线结构a1和接收天线结构a3,发射天线结构a2,通过接收天线结构a1和接收天线结构a3接收到的天线接收信号通过阻抗变换线111和微带传输线112传输至共面波导传输线210后,到达与连接器141以进行进一步处理,同理,待发射天线结构信号通过连接器141到达共面波导传输线210的一端,然后通过共面波导传输线210传输至微带传输线112的一端进行传输,并进一步通过阻抗变换线111到达发射天线结构a2以进行发射。
51.本实施例中,上述接收天线结构a1和接收天线结构a3,以及发射天线结构a2通常采用辐射贴片结构,每个辐射贴片结构采用“l型”各个辐射贴片且呈“l型”分布,各个结构之间的距离为0.5个波长,使得上述柔性超宽带天线100具有较高的天线增益。
52.进一步地,如图3所示,每个辐射贴片上均设置有3.25mm(长度) *0.185mm(宽度)的第一缝隙10,以及3.45mm(长度)*0.185mm(宽度)的第二缝隙20,第一缝隙10用于控制6.5ghz的天线信号,第二缝隙20用于控制8ghz的天线信号(为便于显示,图3中仅仅示出接收天线结构a1中辐射贴片上的第一缝隙10和第二缝隙20)。
53.通过在各个辐射贴片上设置对应的第一缝隙10和第二缝隙20,能够降低传输线区130的厚度变薄之后对于天线增益所带来的影响,从总体上保持或者提高整个柔性超宽带天线100的天线增益。
54.进一步地,如图2和图3所示,接地区120设置有贯穿对应的第一柔性电路板层150、第二柔性电路板层160和对应第三柔性电路板层170 的第二通孔143,传输线区130设置有贯穿对应的第一柔性电路板层150 和对应第二柔性电路板层160的盲孔144。
55.其中,第二通孔143以及传输线区130设置的盲孔144用于地平面电流回流以及信号屏蔽作用。
56.其中,第二通孔143以及传输线区130设置的盲孔144各自的数量均为多个,图2中第二通孔143以及传输线区130设置的盲孔各自仅仅以一个为例进行标示。
57.其中,无论是通孔还是盲孔,各个孔之间的间距通常设置为1/20波长,以保障足够回流路径并增加各自的信号隔离。
58.在一个实施例中,采用图2和图3所示的柔性超宽带天线100,收发天线区110的剖面厚度为479um,接地区120的剖面厚度为491um,传输线区130的剖面厚度为251.5um,连接器区140的剖面厚度为491um。
59.显然,传输线区130的剖面厚度小于收发天线区110、接地区120 和连接器区140各自的剖面层厚度,该柔性超宽带天线100具有较好的弯折性能。
60.其中,图4为本实施例提供的柔性超宽带天线100中接收天线结构 a1的回损仿真图,图5为本实施例提供的柔性超宽带天线100中发射天线结构a2的回损仿真图,图6为本实施例提供的柔性超宽带天线100 中接收天线结构a3的回损仿真图。
61.其中,在图4至图6中,横坐标f表示频率(单位ghz),纵坐标 y1表示对应的天线回损(单位db),显然,在谐振频率点6.5ghz和 8ghz处,接收天线结构a1、发射天线结构a2和接收天线结构a3各自的天线回损均大于-25.45db,满足要求。
62.其中,图7为本实施例中柔性超宽带天线100的隔离度仿真图,横坐标f表示频率(单位ghz),纵坐标y2表示隔离度(单位db),显然,接收天线结构a1、发射天线结构a2和接收天线结构a3各自的隔离度在谐振频率点6.5ghz和8ghz处小于-30.3db,满足要求,其中,曲线1a表示接收天线结构a1的隔离度仿真图,曲线1b表示发射天线结构a2的隔离度仿真图,曲线1c表示接收天线结构a3的隔离度仿真图。
63.其中,图8为本实施例中柔性超宽带天线100中接收天线结构a1 的驻波比仿真图,图9为本实施例中柔性超宽带天线100中发射天线结构a2的驻波比仿真图,图10为本实施例中柔性超宽带天线100中接收天线结构a3的驻波比仿真图。
64.其中,横坐标f表示频率(单位ghz),纵坐标y3表示驻波比,显然,接收天线结构a1、发射天线结构a2和接收天线结构a3各自的驻波比在谐振频率点6.5ghz和8ghz处均在1.12附近,满足要求。
65.其中,图11为本实施例中柔性超宽带天线100的传输线损仿真图,横坐标f表示频率(单位ghz),纵坐标y4表示传输线损(单位db), 传输线损大于-0.87db(0.2db/cm),均满足要求,曲线1a表示接收天线结构a1的传输线损仿真图,曲线1b表示发射天线结构a2的传输线损仿真图,曲线1c表示接收天线结构a3的传输线损仿真图。
66.其中,图12为本实施例中柔性超宽带天线100的天线增益仿真图,横坐标f表示频率(单位ghz),纵坐标y5表示天线回损(单位dbi), 显然,增益在谐振频率上大于1.55dbi,满足要求,其中,曲线1a表示接收天线结构a1的天线增益仿真图,曲线1b表示发射天线结构a2的天线增益仿真图,曲线1c表示接收天线结构a3的天线增益仿真图。
67.其中,图13为本实施例中柔性超宽带天线100的天线效率仿真图,横坐标f表示频率(单位ghz),纵坐标y6表示天线效率,天线效率在谐振频率附近大于33.9%,满足要求,其中,曲线1a表示接收天线结构a1的天线效率仿真图,曲线1b表示发射天线结构a2的天线效
率仿真图,曲线1c表示接收天线结构a3的天线效率仿真图。
68.综上可见,上述柔性超宽带天线100的天线回损、隔离度、增益、驻波比、传输线损和天线效率均符合实际要求,此时,上述柔性超宽带天线100仍具有良好的弯折性能,从而使得上述柔性超宽带天线100更容易贴附于设备。
69.此外,如图14所示,还提供一种电子设备终端300,电子设备终端 300设置有权利要求上述柔性超宽带天线100。
70.即,以上所述仅为本技术的实施例,并非因此限制本技术的专利范围,凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,例如各实施例之间技术特征的相互结合,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本技术的专利保护范围内。
71.另外,对于特性相同或相似的结构元件,本技术可采用相同或者不相同的标号进行标识。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。
72.在本技术中,“例如”一词是用来表示“用作例子、例证或说明”。本技术中被描述为“例如”的任何一个实施例不一定被解释为比其它实施例更加优选或更加具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本技术,本技术给出了以上描述。在以上描述中,为了解释的目的而列出了各个细节。
73.应当明白的是,本领域普通技术人员可以认识到,在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本技术。在其它实施例中,不会对公知的结构和过程进行详细阐述,以避免不必要的细节使本技术的描述变得晦涩。因此,本技术并非旨在限于所示的实施例,而是与符合本技术所公开的原理和特征的最广范围相一致。

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