CN115332770B - 插件天线及无线通讯设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种插件天线及无线通讯设备，上述插件天线包括基板和天线本体，基板包括具有馈电点的板体和铺设于板体的板面上的接地金属层，接地金属层设有金属禁铺区域，天线本体包括辐射体，辐射体设置于金属禁铺区域内并与接地金属层电性连接，辐射体包括外框体和弯折体，外框体的框边开设有断口以使外框体的框边断开形成过渡枝节和耦合枝节，弯折体设置于外框体内，弯折体的一端与过渡枝节相连接，弯折体的另一端与耦合枝节耦合连接，耦合枝节与馈电点电性连接。本申请提供的插件天线不仅具备了良好的辐射性能，而且整体尺寸较小，有效实现了小型化设计。

Description

插件天线及无线通讯设备

技术领域

本申请属于无线通讯技术领域，更具体地说，是涉及一种插件天线及无线通讯设备。

背景技术

插件天线由于具备损耗小、辐射效率高等优势而被广泛应用，但是由于插件天线的尺寸较大，使其无法应用于诸如网络摄像头、面板AP、移动WIFI、蓝牙设备等体积较小的无线通讯设备中。目前，部分插件天线生产厂商为了缩小插件天线的尺寸，不惜通过牺牲辐射性能的手段对插件天线的结构进行改造，但是这样又会导致插件天线无法应用于对插件天线的辐射性能要求较高的无线通讯设备中。由此可见，如何在保证插件天线具备良好的辐射性能的同时实现插件天线的小型化设计成为了行业的一大难题。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种插件天线及无线通讯设备，以解决现有技术中插件天线无法在保证插件天线具备良好的辐射性能的同时实现插件天线的小型化设计的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种插件天线，包括：

基板，包括具有馈电点的板体和铺设于所述板体的板面上的接地金属层，所述接地金属层设有金属禁铺区域；

天线本体，设置于所述金属禁铺区域内并与所述接地金属层电性连接，所述天线本体包括辐射体，所述辐射体包括外框体和弯折体，所述外框体的框边开设有断口以使所述外框体的框边断开形成过渡枝节和耦合枝节，所述弯折体设置于所述外框体内，所述弯折体的一端与所述过渡枝节相连接，所述弯折体的另一端与所述耦合枝节耦合连接，所述耦合枝节与所述馈电点电性连接。

可选地，所述基板还包括设置于所述金属禁铺区域内的馈电体，所述馈电体包括第一馈电段和第二馈电段，所述第一馈电段的一端与所述馈电点相连接，所述第一馈电段的另一端与所述耦合枝节相连接，所述第二馈电段与所述第一馈电段并联连接。

可选地，所述第一馈电段弯折形成有第一弯折部；和/或，

所述第二馈电段弯折形成有第二弯折部。

可选地，所述第一馈电段的宽度为0.5m-1.5mm；和/或，

所述第二馈电段的宽度为0.5m-1.5mm；和/或，

所述第一馈电段的长度与所述第二馈电段的长度之和为20mm-22mm。

可选地，所述辐射体呈平板状结构，所述辐射体与所述基板相互平行设置。

可选地，所述弯折体包括依次连接的多个辐射段，至少两个所述辐射段的宽度互不相等。

可选地，所述天线本体还包括接地臂，所述接地臂连接于所述接地金属层与所述外框体之间。

可选地，所述接地臂的数量为多个，多个所述接地臂沿所述外框体的框边依次分隔设置。

可选地，所述辐射体还包括与所述外框体相连接的取放部，所述取放部用于与外部装配设备相配合以拿取所述辐射体。

可选地，所述取放部设置于所述外框体内。

本申请提供的插件天线至少具有以下有益效果：与现有技术相比，本申请的插件天线通过将天线本体设置于金属禁铺区域内，天线本体与接地金属层电性连接，并且将弯折体的一端与过渡枝节相连接以及将弯折体的另一端与耦合枝节耦合连接，同时将耦合枝节与板体的馈电点相连接，在上述插件天线工作时，馈电电流自馈电点依次经由耦合枝节、过渡枝节和弯折体后回到耦合枝节，如此循环以形成了第一辐射电流，同时，金属禁铺区域的边缘会产生第二辐射电流，第二辐射电流所形成的辐射作用等效于偶极子天线的辐射作用，在第一辐射电流和第二辐射电流的相互配合作用下，有效实现了上述插件天线的全向辐射特性，而且有效降低了上述插件天线的介质损耗，提高了上述插件天线的辐射效率，同时，通过将弯折体的一端与过渡枝节相连接以及将弯折体的另一端与耦合枝节耦合连接，并且在弯折体的弯折作用下，有效延长了第一辐射电流的流动路径，从而有效保证了上述插件天线具备良好的辐射性能；另外，通过将弯折体设置于外框体内，避免了弯折体额外占用装配空间，有效缩小了上述插件天线的尺寸，从而有效实现了上述插件天线的小型化设计。由此可见，上述插件天线不仅具备了良好的辐射性能，而且整体尺寸较小，有效实现了小型化设计。

为了实现上述目的，本申请还提供了一种无线通讯设备，包括上述任一个实施例所述的插件天线。

本申请的无线通讯设备由于采用上述任一个实施例所述的插件天线，在保证无线通讯设备具备良好的工作性能的同时，有效减小了无线通讯设备的体积。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例，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。

图1为本申请实施例提供的插件天线的结构示意图；

图2为图1所示的插件天线中的天线本体的结构示意图一；

图3为图2所示的天线本体的俯视结构示意图；

图4为图1所示的插件天线中的天线本体的结构示意图二；

图5为本申请一实施例提供的馈电体的结构示意图；

图6为本申请另一实施例提供的馈电体的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的插件天线的平面辐射方向图；

图8为本申请实施例提供的插件天线的辐射效率曲线图；

图9为本申请实施例提供的插件天线的反射系数曲线图。

其中，图中各附图标记：

100、基板；110、板体；120、接地金属层；121、金属禁铺区域；130、馈电体；131、第一馈电段；1311、第一弯折部；132、第二馈电段；1321、第二弯折部；

200、天线本体；210、辐射体；211、外框体；2111、断口；2112、过渡枝节；2113、耦合枝节；212、弯折体；2121、第一辐射段；2122、第二辐射段；213、取放部；220、接地臂；230、馈电臂。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。

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该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本申请的第一方面提供了一种插件天线，该插件天线可应用于网络摄像头、面板AP、移动WIFI、蓝牙设备等无线通讯设备中并用于收发无线信号，现结合附图对本申请实施例提供的插件天线进行说明。

请一并参阅图1至图4，上述插件天线包括基板100和天线本体200。其中，基板100包括板体110和接地金属层120，板体110具有馈电点(图中未示)，馈电点用于向天线本体200提供馈电电流，接地金属层120铺设于板体110的板面上，接地金属层120设有金属禁铺区域121，可以理解地，接地金属层120由导电金属制成，具体地，接地金属层120为铜层。天线本体200包括辐射体210，辐射体210设置于金属禁铺区域121内，辐射体210与接地金属层120电性连接，以实现将辐射体210接地。辐射体210包括外框体211和弯折体212，外框体211的框边开设有断口2111以使外框体211的框边断开形成过渡枝节2112和耦合枝节2113，弯折体212设置于外框体211内，弯折体212的一端与过渡枝节2112相连接，弯折体212的另一端与耦合枝节2113耦合连接，换言之，弯折体212的远离过渡枝节2112的一端与耦合枝节2113分隔形成有耦合间隙，耦合枝节2113与馈电点电性连接。

可选地，外框体211与接地金属层120电性连接；或者，弯折体212与接地金属层120电性连接。在本实施例中，外框体211与接地金属层120电性连接。

需要说明的是，外框体211的形状结构包含多种，例如，外框体211呈方形结构；又如，外框体211呈圆弧形结构；在此不作具体限定。

与现有技术相比，本申请的插件天线通过将天线本体200设置于金属禁铺区域121内，天线本体200与接地金属层120电性连接，并且将弯折体212的一端与过渡枝节2112相连接以及将弯折体212的另一端与耦合枝节2113耦合连接，同时将耦合枝节2113与板体110的馈电点相连接，在上述插件天线工作时，馈电电流自馈电点依次经由耦合枝节2113、过渡枝节2112和弯折体212后回到耦合枝节2113，如此循环以形成了第一辐射电流，同时，金属禁铺区域121的边缘会产生第二辐射电流，第二辐射电流所形成的辐射作用等效于偶极子天线的辐射作用，在第一辐射电流和第二辐射电流的相互配合作用下，有效实现了上述插件天线的全向辐射特性，而且有效降低了上述插件天线的介质损耗，提高了上述插件天线的辐射效率，同时，通过将弯折体212的一端与过渡枝节2112相连接以及将弯折体212的另一端与耦合枝节2113耦合连接，并且在弯折体212的弯折作用下，有效延长了第一辐射电流的流动路径，从而有效保证了上述插件天线具备良好的辐射性能；另外，通过将弯折体212设置于外框体211内，避免了弯折体212额外占用装配空间，有效缩小了上述插件天线的尺寸，从而有效实现了上述插件天线的小型化设计。由此可见，上述插件天线不仅具备了良好的辐射性能，而且整体尺寸较小，有效实现了小型化设计。

在本申请的一个实施例中，请一并参阅图1、图5及图6，基板100还包括馈电体130，馈电体130设置于金属禁铺区域121内，馈电体130包括第一馈电段131和第二馈电段132，第一馈电段131的一端与馈电点相连接，第一馈电段131的另一端与耦合枝节2113相连接，第二馈电段132与第一馈电段131并联连接。

在上述插件天线工作时，馈电电流自馈电点输入馈电体130，随后一部分馈电电流沿第一馈电段131输入辐射体210，另一部分馈电电流经过第一馈电段131的一端后进入第二馈电段132，然后沿着第二馈电段132经由第一馈电段131的另一端输入辐射体210，如此，由于馈电电流被分为两部分分别输入辐射体210中，有效拓宽上述插件天线的带宽，从而进一步提升了上述插件天线的辐射性能。

具体地，请一并参阅图2及图4，天线本体200还包括馈电臂230，馈电臂230的一端与第一馈电段131的远离馈电点的一端相连接，馈电臂230的另一端与耦合枝节2113相连接。

在一个实施例中，请一并参阅图5及图6，为了改善上述插件天线的匹配特性，第一馈电段131弯折形成有第一弯折部1311。

在另一个实施例中，请参阅图6，为了改善上述插件天线的匹配特性，第二馈电段132弯折形成有第二弯折部1321。

在又一个实施例中，请一并参阅图5及图6，为了改善上述插件天线的匹配特性，第一馈电段131弯折形成有第一弯折部1311，第二馈电段132弯折形成有第二弯折部1321。

需要说明的是，第一弯折部1311的数量、凸出方向以及凸出高度均可根据实际应用场景而定，在此不作具体限定。例如，第一弯折部1311的数量为一个、两个等；又如，第一弯折部1311朝远离第二馈电段132的方向凸出设置；再如，第一弯折部1311的凸出高度为2mm、3mm等。

同理，第二弯折部1321的数量、凸出方向以及凸出高度均可根据实际应用场景而定，在此不作具体限定。例如，第二弯折部1321的数量为一个、两个等；又如，第二弯折部1321朝远离第一馈电段131的方向凸出设置；再如，第二弯折部1321的凸出高度为2mm、3mm等。

在上述实施例中，请参阅图5，第一馈电段131的宽度W1为0.5m-1.5mm，第一馈电段131的宽度W1具体可为0.5mm、1mm、1.5mm等，通过将第一馈电段131的宽度W1限定在上述范围内，可有效改善上述插件天线的匹配特性。

在上述实施例中，请参阅图5，第二馈电段132的宽度W2为0.5m-1.5mm，第二馈电段132的宽度W2具体可为0.5mm、1mm、1.5mm等，通过将第二馈电段132的宽度W2限定在上述范围内，可有效改善上述插件天线的匹配特性。

在上述实施例中，第一馈电段131的长度与第二馈电段132的长度之和为20mm-22mm，第一馈电段131的长度与第二馈电段132的长度之和具体可为20mm、21mm、22mm等，通过将第一馈电段131的长度与第二馈电段132的长度之和限定在上述范围内，可有效改善上述插件天线的匹配特性。

在本申请的一个实施例中，辐射体210呈平板状结构，换言之，外框体211与弯折体212处于同一平面上，辐射体210与基板100相互平行设置。通过将辐射体210设置成平板状结构，有效降低了上述插件天线的剖面高度，从而进一步实现了上述插件天线的小型化设计。

在本申请的一个实施例中，请参阅图2，弯折体212包括依次连接的多个辐射段，至少两个辐射段的宽度互不相等，有效改善了上述插件天线的匹配特性。

需要说明的是，辐射段的数量以及各个辐射段的宽度大小均可根据实际应用场景而定，例如，请参阅图3，辐射段分为多个第一辐射段2121和多个第二辐射段2122，第一辐射段2121的宽度W3小于第二辐射段2122的宽度W4，第一辐射段2121连接于相邻两个第二辐射段2122之间。

在本申请的一个实施例中，请一并参阅图2及图4，天线本体200还包括接地臂220，接地臂220连接于接地金属层120与外框体211之间，以此实现将天线本体200接地。

具体地，接地金属层120向金属禁铺区域121内凸出形成有接地部，接地臂220连接于接地部与外框体211之间。

在上述实施例中，请一并参阅图2及图4，接地臂220的数量为多个，相应地，接地部的数量为多个，各个接地臂220与各个接地部一一对应设置。多个接地臂220沿外框体211的框边依次分隔设置。例如，接地臂220的数量为三个，三个接地臂220呈三角形结构分布，这样有效提高了天线本体200与基板100之间的装配稳定性。

在本申请的一个实施例中，请一并参阅图2及图4，辐射体210还包括与外框体211相连接的取放部213，取放部213用于与外部装配设备相配合以拿取辐射体210，例如，外部装配设备的喷气式机械臂吸住取放部213，以拿取天线本体200并对天线本体200进行转移。通过设置取放部213并将取放部213与外框体211相连接，不仅便于对天线本体200进行装配操作，而且有效改善了上述插件天线的匹配特性。

具体地，辐射体210呈平板状结构，换言之，外框体211、弯折体212和取放部213均处于同一平面上。

需要说明的是，取放部213的形状结构包含多种，例如，取放部213呈方形结构；又如，取放部213呈圆弧形结构；在此不作具体限定。

在上述实施例中，请一并参阅图2及图4，取放部213设置于外框体211内，避免了取放部213额外占用装配空间，从而进一步实现了上述插件天线的小型化设计。

综上所述，请参阅图7，上述插件天线具备良好的全向辐射特性，请一并参阅图8及图9，当上述插件天线工作在2.4GHz-2.6GHz频段时，上述插件天线的反射系数小于-10dB，上述插件天线的辐射效率大于90％，上述插件天线的水平面平均增益为1.5dBi，由此可见，上述插件天线具备良好的辐射性能。

本申请的第二方面提供了一种无线通讯设备，包括上述任一个实施例的插件天线。

本申请的无线通讯设备由于采用上述任一个实施例的插件天线，在保证无线通讯设备具备良好的工作性能的同时，有效减小了无线通讯设备的体积。

需要说明的是，上述无线通讯设备包括但不仅限于网络摄像头、面板AP、移动WIFI、蓝牙设备。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种插件天线，其特征在于，所述插件天线包括：

基板，包括具有馈电点的板体和铺设于所述板体的板面上的接地金属层，所述接地金属层设有金属禁铺区域；

天线本体，插接于所述金属禁铺区域内并与所述接地金属层电性连接，所述天线本体包括辐射体，所述辐射体包括外框体和弯折体，所述外框体的框边开设有断口以使所述外框体的框边断开形成过渡枝节和耦合枝节，所述弯折体设置于所述外框体内，所述弯折体的一端与所述过渡枝节相连接，所述弯折体的另一端与所述耦合枝节耦合连接，所述耦合枝节与所述馈电点电性连接，以使馈电电流自所述馈电点依次经由所述耦合枝节、所述过渡枝节和所述弯折体后回到所述耦合枝节形成第一辐射电流，并使所述金属禁铺区域的边缘产生第二辐射电流。

2.如权利要求1所述的插件天线，其特征在于：所述基板还包括设置于所述金属禁铺区域内的馈电体，所述馈电体包括第一馈电段和第二馈电段，所述第一馈电段的一端与所述馈电点相连接，所述第一馈电段的另一端与所述耦合枝节相连接，所述第二馈电段与所述第一馈电段并联连接。

3.如权利要求2所述的插件天线，其特征在于：

所述第一馈电段弯折形成有第一弯折部；和/或，

所述第二馈电段弯折形成有第二弯折部。

4.如权利要求2所述的插件天线，其特征在于：

所述第一馈电段的宽度为0.5mm-1.5mm；和/或，

所述第二馈电段的宽度为0.5mm-1.5mm；和/或，

所述第一馈电段的长度与所述第二馈电段的长度之和为20mm-22mm。

5.如权利要求1-4任一项所述的插件天线，其特征在于：所述辐射体呈平板状结构，所述辐射体与所述基板相互平行设置。

6.如权利要求1-4任一项所述的插件天线，其特征在于：所述弯折体包括依次连接的多个辐射段，至少两个所述辐射段的宽度互不相等。

7.如权利要求1-4任一项所述的插件天线，其特征在于：所述天线本体还包括接地臂，所述接地臂连接于所述接地金属层与所述外框体之间。

8.如权利要求7所述的插件天线，其特征在于：所述接地臂的数量为多个，多个所述接地臂沿所述外框体的框边依次分隔设置。

9.如权利要求1-4任一项所述的插件天线，其特征在于：所述辐射体还包括与所述外框体相连接的取放部，所述取放部用于与外部装配设备相配合以拿取所述辐射体。

10.如权利要求9所述的插件天线，其特征在于：所述取放部设置于所述外框体内。

11.一种无线通讯设备，其特征在于：所述无线通讯设备包括如权利要求1-10任一项所述的插件天线。