CN102664303B - 具有内置型天线的电子装置 - Google Patents

Abstract

一种具有内置型天线的电子装置包括：一电路主板；一介质基板，固定设置于所述电路主板上，包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；一天线导体，设置于所述介质基板的第一表面和第二表面；包括一变形偶极天线振子、一接地部、与所述接地部对应设置的馈电部及一体成型的信号传输单元及一反射器。通过添加反射器，天线方向图主瓣向前方倾斜20度，在不改变天线和主板布局的条件下，实现了天线尽可能前向辐射，极大地提高了天线增益，进一步采用低损耗的介质基板，使得天线的辐射损耗降低，极大地提高内置型天线导体的辐射效率。

Description

具有内置型天线的电子装置

技术领域

本发明涉及一种无线通讯电子装置，尤其涉及一种基于Wi-Fi或蓝牙通讯的具有内置型天线的电子装置。

背景技术

Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备(如PDA、手机)等终端以无线方式互相连接的技术。Wi-Fi在通讯领域的设备上应用越来越广泛，如无线智能设备、无线路由器及家庭数字机顶盒等。Wi-Fi具有更大的覆盖范围和更高的传输速率，因此Wi-Fi设备成为了目前移动通信业界的时尚潮流。

特别现在基于IEEE802.11n\e等协议的无线移动互联网高速发展，无线移动互联网设备、系统及子系统对天线器件提出更高的技术参数(增益值、驻波及多天线隔离度等参数)要求，天线也成为制约线移动互联网设备、系统及子系统一个重要技术瓶颈。因此需要提供用于无线电子设备的改进的天线、天线系统及及其应用。

进一步地，内置型天线方案需要考虑现有设备的内部架构，因此要求在电子装置机构设计基本保持不变化的同时，将天线内设于设备壳体之中，在不改变天线和主板布局的条件下，实现了天线尽可能前向辐射并提高天线增益面临的一个技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，可以结合便携式电子装置壳体内有限的空间，提高一种辐射效率高、匹配好及增益高的内置型天线，因此本发明提供一种基于Wi-Fi或蓝牙通讯的具有内置型天线的电子装置。

同时，本发明还提供一种辐射效率高、匹配好及增益高的内置型天线。

一种具有内置型天线的电子装置包括：

一电路主板；

一介质基板，固定设置于所述电路主板上，包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；

一天线导体，设置于所述介质基板的第一表面和第二表面；包括一变形偶极天线振子、一接地部、与所述接地部对应设置的馈电部及一体成型的信号传输单元及一反射器。

进一步地，所述介质基板为一低损耗介质基板，其在1GHz频率下工作，具有≤0.008的电损耗正切量。

进一步地，所述变形偶极天线振子包括设置于所述介质基板的第一表面上的一第一变形单极天线振子和设置于所述介质基板的第二表面上的一第二变形单极天线振子。

进一步地，所述信号传输单元设置于所述介质基板的第一表面上，且与设置于所述介质基板的第二表面上的导体部形成所述天线导体的微带线。

进一步地，所述导体部与所述反射器一体成型设置。

进一步地，所述介质基板通过一支撑柱架设于所述电路主板上。

进一步地，所述介质基板包括第一介质基板和第二介质基板，所述第一介质基板采用PCB板材加工制得；所述第二介质基板采用低损耗介质基材加工制得。

进一步地，所述介质基板全部整体低损耗介质基材加工制得，其包括第一介质基板区域和第二介质基板区域，其中所述天线导体设置于所述第二介质基板区域的表面，第一介质基板区域至少设置有2.4GHz～2.5GHz频段的射频模块。

一种内置型天线包括

一低损耗介质基板，包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，在1GHz频率下工作，具有≤0.008的电损耗正切量；

一天线导体，设置于所述介质基板的第一表面和第二表面；包括一变形偶极天线振子、一接地部、与所述接地部对应设置的馈电部及一体成型的信号传输单元及一反射器，所述信号传输单元设置于所述介质基板的第一表面上，且与设置于所述介质基板的第二表面上的导体部形成所述天线导体的微带线，所述导体部与所述反射器一体成型设置。

进一步地，所述变形偶极天线振子包括设置于所述介质基板的第一表面上的一第一变形单极天线振子和设置于所述介质基板的第二表面上的一第二变形单极天线振子。

相对于现有的具有内置型天线的电子装置，通过添加反射器，天线方向图主瓣向前方倾斜20度，在不改变天线和主板布局的条件下，实现了天线尽可能前向辐射，极大地提高了天线增益，进一步采用低损耗的介质基板，使得天线的辐射损耗降低，极大地提高内置型天线导体的辐射效率。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明具有内置型天线的电子装置一实施例侧面示意图；

图2为图1所示电子装置的主板和天线布局的俯视图；

图3为图2所示介质基板的第一表面的俯视图，其中包含部分天线导体布局；

图4为图3所示介质基板的第二表面的俯视图，其中包含部分天线导体布局；

图5为图2所示电子装置内置环境的天线在2.4GHz～2.5GHz频段的仿真方向图；

图6为图2所示天线的史密斯圆图。

具体实施方式

现在详细参考附图中描述的实施例。为了全面理解本发明，在以下详细描述中提到了众多具体细节。但是本领域技术人员应该理解，本发明可以无需这些具体细节而实现。在其他实施方式中，不详细描述公知的方法。过程、组件和电路，以免不必要地使实施例模糊。

请一并参阅图1和图2，为本发明具有内置型天线的电子装置一实施例的侧面示意图及电子装置的主板和天线布局的俯视图。内置型天线主要参数性能与应用场景的天线选型设计及确定天线选型之后的天线依附介质的介电常数大小等参数。

所述具有内置型天线的电子装置包括一电路主板3、通过一支撑柱4架设于所述电路主板3上的一介质基板2及设置于所述介质基板2表面上的天线导体21。所述电路主板3的部分表面上设置有若干电子元件，如电阻、电容及芯片等。在本实施方式中，所述天线导体21的谐振频率的为2.4GHz～2.5GHz频带。

在本实施方式中，所述介质基板2包括第一介质基板18和第二介质基板19，所述第一介质基板18采用PCB板材加工制得；所述第二介质基板19采用低损耗介质基材加工制得，其质基板在1GHz频率下工作，具有≤0.008的电损耗正切量。其中在所述第一介质基板18的表面至少设置有2.4GHz～2.5GHz频段的射频模块，如Wi-Fi通讯射频模块或蓝牙通讯射频模块等；所述第二介质基板19的表面设置有所述天线导体21。

在其他实施方式中，所述介质基板2全部整体低损耗介质基材加工制得，其包括第一介质基板区域18和第二介质基板区域19，其中所述天线导体21设置于所述第二介质基板区域19的表面，第一介质基板区域18至少设置有2.4GHz～2.5GHz频段的射频模块，如Wi-Fi通讯射频模块或蓝牙通讯射频模块等。

其内置型的天线导体21的选型设计如下：

请一并参阅图3和图4，为介质基板的第一表面的俯视图和第二表面的俯视图，其中两表面均包含部分天线导体布局。所述天线导体21包括一变形偶极天线振子30(参考图2)、一接地部41、与所述接地部41对应设置的馈电部43及一体成型的信号传输单元45及一反射器38，所述变形偶极天线振子30包括设置于所述介质基板2的第一表面31上的一第一变形单极天线振子35和设置于所述介质基板2的第二表面33上的一第二变形单极天线振子37，所述信号传输单元45设置于所述介质基板2的第一表面31上，且与设置于所述介质基板2的第二表面33上的导体部39形成所述天线导体21的微带线，所述导体部39与所述反射器38一体成型设置。

本发明所述低损耗介质基板的设计：

为了降低天线单元的能量损耗，提高整个天线的性能，采用低介电常数低损耗介质基板，要求天线介质基板在1GHz频率下工作，具有≤4.0的标称介电常数和≤0.008的电损耗正切量。所述介质基板包括玻纤布、环氧树脂及包含与所述环氧树脂发生交联反应的化合物。所述介质基板第一类实施方式如下：

所述介质基板制作工艺如下：首先，提供一浸润溶液包括：第一组份，包含有环氧树脂；第二组份，包含与所述环氧树脂发生交联反应的化合物；及一种或者多种溶剂。其中第一组份和第二组份按照一定比例配置混合。

所述浸润溶液经过搅拌后、将所述一玻纤布浸润所述浸润溶液中使第一组份与第二组份吸附在玻纤布中或者表面上；然后烘拷所述玻纤布使所述一种或者多种溶剂挥发，并使第一组份与第二组份相互化合交联形成半固化片或者固化片。半固化片是指将吸附第一组份与第二组份的玻纤布在烘拷温度相对较低环境中，第一组份包含环氧树脂与第二组份包含化合物部分发生化合交联反应的软性混合物。固化物是指将吸附第一组份与第二组份的玻纤布在烘拷温度相对较高环境中，第一组份包含环氧树脂与第二组份包含化合物部分发生化合交联反应的相对较硬的混合物。

在本实施方式中，所述浸润过的玻纤布通过低温烘烤形成半固化物(呈片状)，然后所述半固化物剪裁成剪裁片，根据厚度需要将所述多片剪裁片叠合并进行热压成本实施所述的多层介质基板(即多层层压板或片)。

在具体的实施例中，所述第二组份的化合物可选用包含由极性高分子与非极性高分子化合的共聚物，如苯乙烯马来酸酐共聚物。可以理解的是，可以与环氧树脂发生化合交联反应的共聚物均可用于本实施方式的配方成份。其中本实施方式的苯乙烯马来酸酐共聚物，其分子式如下：

在上述苯乙烯马来酸酐共聚物分子式中包含4个苯乙烯。在其他实施方式中，可以选择相应分子量，如苯乙烯马来酸酐共聚物分子式中包含6、8个苯乙烯或者任意个数。环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物。

在其他的实施例中，所述第二组份的化合物还可以选用氰酸酯预聚体或者选用苯乙烯马来酸酐共聚物与氰酸酯预聚体按照任意比例混合的混合物。

在具体的实施例中，所述环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物按照官能值的比例进行配制，然后加入一定量的溶剂配成溶液。所述环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物混合工艺采用常规设备进行加工，如普通搅拌桶以及反应釜使环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物均匀混合，从而使所述溶液中的环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物均匀混合。

在具体的实施例中，通过加入一定的促进剂促使上述浸润溶液200-400秒时间内胶化(选用胶化环境温度171℃)，其中促进上述浸润溶液胶化时间260秒左右(如258-260秒、或250-270秒等)效果较好。所述促进剂可选用包括但不限于叔胺类，咪唑类以及三氟化硼单乙胺中的任意一类或他们之间混合物。

所述一种或者多种溶剂可以选用包括但不限于丙酮、丁酮、N，N-二甲基甲酰胺、乙二醇甲醚、甲苯中任意一种或上述两种以上溶剂之间混合形成的混合溶剂。

在另一实施例中，所述浸润溶液包括：第一组份，包含环氧树脂；第二组份，包含与所述环氧树脂发生交联反应的化合物；及一种或者多种溶剂。所述第二组份的化合物选用苯乙烯马来酸酐共聚物与氰酸酯预聚体按照任意比例混合的混合物。其中所述氰酸酯预聚体浓度75％。促进剂选用二甲基咪唑；所述溶剂选用丁酮。该实施方式浸润溶液具体配方如下表：

在上述配方中同时加入了苯乙烯马来酸酐共聚物和氰酸酯预聚体，两者均与环氧树脂均能发生化合交联反应。

第二类实施方式如下：

在本发明第二类实施方式中，所述低介电常数低损耗的介质基板制造过程还包括如下工艺：首先，将第二组份包含与所述环氧树脂发生交联的反应的化合物与所述环氧树脂按照官能值的比例进行配制，然后加入一定量的溶剂配成溶液。在具体的实施例中，所述化合物包含极性高分子与非极性高分子化合的共聚物，其中较佳实施例的共聚物可以选用苯乙烯马来酸酐共聚物。所述环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物混合工艺采用常规设备进行加工，如普通搅拌桶以及反应釜使环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物均匀混合。其中本实施方式的苯乙烯马来酸酐共聚物，其分子式如下：

在上述苯乙烯马来酸酐共聚物分子式中包含4个苯乙烯。在其他实施方式中，可以选择相应分子量，如苯乙烯马来酸酐共聚物分子式中包含6、或8个苯乙烯。环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物。

在其他的实施例中，所述第二组份的化合物还可以选用氰酸酯预聚体或者选用苯乙烯马来酸酐共聚物与氰酸酯预聚体按照任意比例混合的混合物。

在具体的实施例中，使所述溶液中的环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物在一定条件下能进行化合交联反应，发生化合交联反应后依附于所述玻纤布，从而形成本发明的介质基板。

所述一种或者多种溶剂可以选用包括但不限于丙酮、丁酮、N，N-二甲基甲酰胺、乙二醇甲醚、甲苯中任意一种或上述之间混合溶剂。

所述溶液一具体实施例各种成分比例如下表：

上述溶液配方包括环氧树脂、苯乙烯马来酸酐共聚物、氰酸酯预聚体、促进剂二甲基咪唑及一种溶剂丁酮。在上述配方中同时加入了苯乙烯马来酸酐共聚物和氰酸酯预聚体，两者均与环氧树脂能化合交联。

然后，从上述溶液中提取所述少量测试样本，在某一特定温度环境测试所述溶液胶化时间，通过添加促进剂来调节所述溶液在该定温度环境胶化时间。可以通过加入一种或多种促进剂促使上述溶液在200-400秒时间内胶化，其中所述某一特定温度环境可是单一一温度值或者一选定的特定温度范围，在本实施方式，通过设定在171摄氏度环境进行胶化时间，使得上述溶液在胶化时间260秒左右(如258-260秒、或250-270秒等)效果较佳。所述促进剂可选用包括但不限于选用叔胺类，咪唑类以及三氟化硼单乙胺中的任意一类或他们之间混合物。

第三步，当上述测试样本在200-400秒时间范围内胶化时，将玻纤布在所述溶液中浸润后取出烘干，形成组合物。在该具体步骤中，将玻纤布浸入溶液中充分浸润保证所述环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物吸附在玻纤布中或者表面上，然后浸入溶液的玻璃布通过悬挂于鼓风干燥箱在180℃烘烤5分钟左右，目的就是将溶剂丁酮充分挥发，并且使得所述环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物化合交联反应，玻璃布与所述化合交联反应的产物制得半固化组合物。可以理解的是，延长烘烤时间和或提高烘烤温度，即可形成固化组合物。一般大量工业生产采用垂直上胶机中浸胶子系统和烘箱子系统中完成。

最后，将烘干的化组合物与导电箔进行压合。在该具体步骤中，将烘干的化组合物(半固化板或半固化片)与导电箔在真空热压机中压合。所述导电箔选用包含铜、银、金、铝或上述材料合金材料等制得的导电材料。由于铜材料的价格相对较低，因此选用铜制成的导电箔适用大规模量产。

请一并参阅图5和图6，是对本发明为内置环境的天线导体21在2.4GHz～2.5GHz频段的仿真方向图及史密斯圆图仿真测试结果如下：通过添加反射器，天线方向图主瓣向前方倾斜20度，在不改变天线和主板布局的条件下，实现了天线尽可能前向辐射，所述天线导体21在2.4GHz～2.5GHz频段的谐振电驻波比1.2，体现了很好配皮效果。具体参数如下图：

从整体的测试结果看出，通过添加反射器，天线方向图主瓣向前方倾斜20度，在不改变天线和主板布局的条件下，实现了天线尽可能前向辐射，极大地提高了天线增益，进一步采用低损耗的介质基板，使得天线的辐射损耗降低，有效地提高了天线导体的性能。

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，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (6)

1.一种具有内置型天线的电子装置，其特征在于，包括：

一电路主板；

一介质基板，固定设置于所述电路主板上，包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；

一天线导体，设置于所述介质基板的第一表面和第二表面；包括一变形偶极天线振子、一接地部、与所述接地部对应设置的馈电部及与所述馈电部一体成型的信号传输单元及一反射器，

其中，所述介质基板为一低损耗介质基板，其在1GHz频率下工作，具有≤0.008的电损耗正切量以及≤4.0的标称介电常数；

其中，所述变形偶极天线振子包括设置于所述介质基板的第一表面上的一第一变形单极天线振子和设置于所述介质基板的第二表面上的一第二变形单极天线振子；

其中，所述接地部和所述馈电部设置于所述介质基板的第一表面上；

所述反射器设置于所述介质基板的第二表面上；

所述信号传输单元设置于所述介质基板的第一表面上，且与设置于所述介质基板的第二表面上的导体部形成所述天线导体的微带线；以及

所述信号传输单元连接所述第一变形单极天线振子；

位于所述第二表面的所述导体部连接所述第二变形单极天线振子。

2.根据权利要求1所述的具有内置型天线的电子装置，其特征在于，所述导体部与所述反射器一体成型设置。

3.根据权利要求2所述的具有内置型天线的电子装置，其特征在于，所述介质基板通过一支撑柱架设于所述电路主板上。

4.根据权利要求3所述的具有内置型天线的电子装置，其特征在于，所述介质基板包括第一介质基板和第二介质基板，所述第一介质基板采用PCB板材加工制得；所述第二介质基板采用低损耗介质基材加工制得。

5.根据权利要求3所述的具有内置型天线的电子装置，其特征在于，所述介质基板全部由低损耗介质基材加工制得，其包括第一介质基板区域和第二介质基板区域，其中所述天线导体设置于所述第二介质基板区域的表面，第一介质基板区域至少设置有2.4GHz～2.5GHz频段的射频模块。

6.一种内置型天线，其特征在于，所述内置型天线包括

一低损耗介质基板，包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，在1GHz频率下工作，具有≤0.008的电损耗正切量以及≤4.0的标称介电常数；

一天线导体，设置于所述介质基板的第一表面和第二表面；包括一变形偶极天线振子、一接地部、与所述接地部对应设置的馈电部及与所述馈电部一体成型的信号传输单元及一反射器，所述信号传输单元设置于所述介质基板的第一表面上，且与设置于所述介质基板的第二表面上的导体部形成所述天线导体的微带线，所述导体部与所述反射器一体成型设置；

所述变形偶极天线振子包括设置于所述介质基板的第一表面上的一第一变形单极天线振子和设置于所述介质基板的第二表面上的一第二变形单极天线振子；

其中，所述接地部和所述馈电部设置于所述介质基板的第一表面上；

所述反射器设置于所述介质基板的第二表面上；以及

所述信号传输单元连接所述第一变形单极天线振子；

位于所述第二表面的所述导体部连接所述第二变形单极天线振子。