一种螺旋天线、天线阵列及电子设备的制作方法

1.本实用新型涉及无线通讯领域，特别涉及一种螺旋天线、天线阵列及电子设备。


背景技术：

2.在无线数据传输中，天线在传送和接收电磁波中扮演着重要的角色。目前，天线的水平或垂直方向的几何尺寸较大，从而过大的水平尺寸，会导致在天线组成阵列后，天线之间距离过远，在大高度角时会出现严重的整周期模糊现象，不利于天线阵列大高度角的定位效果，并且过大的垂直尺寸，会导致天线过高，不利于天线的小型化。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种螺旋天线、天线阵列及电子设备，以解决以上现有技术中的技术问题。
4.第一方面，根据本实用新型的实施例，提供了一种螺旋天线，包括：
5.本体，所述本体由导电体绕制成的螺旋状结构；
6.第一可拆卸连接件，所述第一可拆卸连接件与所述螺旋状结构的一端连接。
7.具体地，所述导电体的直径为0.45mm
‑
0.65mm，所述螺旋状结构的螺距为1.5mm
‑
2.5mm，所述螺旋状结构的螺旋圈数为4
‑
6圈，所述螺旋状结构的每个螺旋圈的直径为15.5mm
‑
16.5mm，所述螺旋状结构的高度为9.5mm
‑
10.5mm。
8.具体地，所述螺旋天线包括绝缘壳体，所述本体设置在所述绝缘壳体内，所述可拆卸连接件安装在所述绝缘壳体上。
9.具体地，所述绝缘壳体为圆柱状结构，所述第一可拆卸连接件安装在所述圆柱状结构的一端。
10.具体地，所述第一可拆卸连接件为第一射频接头。
11.第二方面，根据本实用新型的实施例，提供了一种天线阵列，包括基板及安装在所述基板上的至少一个上述的螺旋天线。
12.具体地，所述基板上安装有至少一个能够第二可拆卸连接件；
13.所述第二可拆卸连接件的数量与所述螺旋天线的数量相同，且一一对应；
14.每个所述第二可拆卸连接件能够与对应的螺旋天线的第一连接拆卸连接件可拆卸地连接。
15.具体地，所述第二可拆卸连接件为能够与所述第一射频接头可拆卸连接的第二射频接头。
16.具体地，所述螺旋天线的总数量为2
n
，其中，n为大于或等于1的正整数。
17.具体地，所述螺旋天线为多个，多个所述螺旋天线排布成以第一螺旋天线为中心的n个环形阵，其中，n为不小于1的正整数，所述第一螺旋天线为所有所述螺旋天线中的任意一个。
18.具体地，第n个环形阵中的螺旋天线沿所述阵列的基板的外周边缘排布，所述第n
个环形阵为距离所述第一螺旋天线最远的环形阵，其他所述环形阵为圆环阵。
19.具体地，所述基板为多边形。
20.具体地，所述基板为正方形结构，所述正方形结构的每个顶角处均设有避让切角。
21.具体地，所述正方形结构的边长为195mm
‑
205mm，所述圆环阵的半径为51.5mm
‑
52.5mm，所述第n个环形阵中位于所述正方形结构同一边的相邻两个螺旋天线的距离为29.5mm
‑
30.5mm。
22.具体地，所述圆环阵列包括11个均匀分布的螺旋天线，所述第n个环形阵包括20个螺旋天线，且位于所述正方形结构同一边的螺旋天线的数量相同。
23.第三方面，根据本实用新型的实施例，提供了一种电子设备，包括上述的螺旋天线和/或上述的天线阵列。
24.本实用新型提供了一种螺旋天线、天线阵列及电子设备，利用导电体绕制成的螺旋状结构，既能增加天线的接收和发射面积，提高天线的使用效果，又能减小天线的水平和垂直方向的几何尺寸，从而在天线组成阵列后，天线之间距离较小，避免在大高度角时会出现严重的整周期模糊现象发生，提高天线阵列大高度角的定位效果，并且不会导致天线过高，有利于天线的小型化。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本实用新型一实施例提供的一种螺旋天线的结构图；
27.图2为本实用新型一实施例提供的一种天线阵列的结构图；
28.图3为本实用新型一实施例提供的一种天线阵列的排布图。
29.其中，1
‑
螺旋天线，11
‑
本体，12
‑
绝缘壳体，13
‑
第一可拆卸连接件，2
‑
基板，21
‑
避让切角，3
‑
第二可拆卸连接件。
具体实施方式
30.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
31.第一方面，如图1所示，根据本实用新型的实施例，提供了一种螺旋天线，包括：本体11，本体11由导电体绕制成的螺旋状结构；第一可拆卸连接件13，第一可拆卸连接件13与螺旋状结构的一端连接。
32.其中，导电体可采用银、铝、铁、锌或金属合金等导电材料制成，优选使用损耗低的导电材料，如铜或银面，当然也可采用非金属，例如石墨、加入导电物质形成复合塑料材料等，本实施例不限定。
33.具体应用而言，在螺旋状结构的一端增设第一可拆卸连接件13，以方便快速的实
现螺旋天线1的安装，避免工作人员花费很多时间在螺旋天线1的组装过程。
34.在本实现方式中，利用导电体绕制成的螺旋状结构，既能增加天线的接收和发射面积，提高天线的使用效果，又能减小天线的水平和垂直方向的几何尺寸，从而在天线组成阵列后，天线之间距离较小，避免在大高度角时会出现严重的整周期模糊现象发生，提高天线阵列大高度角的定位效果，并且不会导致天线过高，有利于天线的小型化。另外，螺旋状结构具有较大的带宽及良好的圆极化特性。
35.螺旋天线1的辐射方向与螺旋圈的直径与波长的比值有关，当螺旋圈的直径与波长的比值小于0.18时，辐射最强的方向垂直螺旋轴，并在这个平面得到圆形对称的方向图；当螺旋圈的直径与波长的比值在0.25
‑
0.46时，最强辐射出现在螺旋轴方向上，并在轴线方向产生圆极化波。示例性的，导电体的直径为0.45mm
‑
0.65mm，螺旋状结构的螺距为1.5mm
‑
2.5mm，螺旋状结构的螺旋圈数为4
‑
6圈，螺旋状结构的每个螺旋圈的直径为15.5mm
‑
16.5mm，螺旋状结构的高度为9.5mm
‑
10.5mm，由此该螺旋结构整体为15.5mm
‑
16.5mm，高度为9.5mm
‑
10.5mm的一个圆柱形结构。利用仿真软件进行仿真后，该尺寸的螺旋天线1的中心频率在2.45ghz左右，能够满足蓝牙通信的需求，可以广泛的应用于蓝牙通信的电子设备中。
36.可以理解，在其他实施例中，螺旋天线1的各参数可根据实际的需求，由工作人员进行调整，这里不做严格限定。
37.进一步地，如图1所示，螺旋天线1包括绝缘壳体12，本体11设置在绝缘壳体12内，第一可拆卸连接件13安装在绝缘壳体上。
38.利用绝缘壳体12来对螺旋天线1进行保护，以防止将螺旋天线1组装到电子器件上式，因人为或非人为等外力挤压或碰撞的因素而导致螺旋天线1的螺距等结构参数产生变化，影响天线收发信号的质量。
39.可选地，绝缘壳体12为圆柱状结构，可拆卸连接件安装在圆柱状结构的一端。
40.绝缘壳体12采用圆柱状结构方便工作人员拿取，并且没有尖锐的棱角，避免划伤工作人员或对其他部件。并且将可拆卸连接件设置在圆柱状结构的端部，在安装螺旋天线1时，工作人员可将绝缘壳体12的周壁作为握持部分，从而增加了握持面积，提高了安装螺旋天线1时的稳定性，降低了螺旋天线1从工作人员手中脱落的情况的发生。
41.进一步地，第一可拆卸连接件13为第一射频接头。其中，第一射频接头可采用sma公头，其具有频带宽、性能有、高可靠及寿命长的特点。
42.第二方面，根据本实用新型的实施例，如图2所示，提供了一种天线阵列，包括基板2及安装在基板2上的至少一个上述的螺旋天线1。
43.基板2的材质可为双马来酰亚胺三嗪树脂或玻璃纤维强化氧树脂制成的印刷电路板，印制电路板是电子元器件电气连接的提供者，其中电子设备采用印制电路板可大大减小布线和装配的差错；也可以为聚酰亚胺制成的可挠性薄片基板。
44.该天线阵列中包括上述实施例中所阐述的螺旋天线1，因此该天线阵列的天线之间距离较小，避免在大高度角时会出现严重的整周期模糊现象发生，提高天线阵列大高度角的定位效果，并且不会导致天线过高，有利于天线的小型化。
45.进一步地，如图2所示，基板2上安装有至少一个能够第二可拆卸连接件3；第二可拆卸连接件3的数量与螺旋天线1的数量相同，且一一对应；每个第二可拆卸连接件3能够与
对应的螺旋天线1的第一连接拆卸连接件可拆卸地连接。
46.通过在基板2上预先安装能够与第一可拆卸连接件13连接的第二可拆卸连接件3，从而在安装螺旋天线1时，工作人员直降将螺旋天线1的第一可拆卸连接件13与第二可拆卸连接件3连接在一起，即可完成组装，省去了对螺旋天线1定位的流程，进一步提高了组装效率。
47.具体地，第二可拆卸连接件3为能够与第一射频接头可拆卸连接的第二射频接头。其中，在第一射频接头可采用sma公头的情况下，第二射频接头可采用sma母头。
48.进一步地，螺旋天线1的总数量为2
n
，其中，n为大于或等于1的正整数，采用该数量的螺旋天线1，更适合于射频开关阵列的排布。
49.针对具体排布而言，螺旋天线1为多个，多个螺旋天线1排布成以第一螺旋天线1为中心的n个环形阵，其中，n为不小于1的正整数，第一螺旋天线1为所有螺旋天线1中的任意一个。
50.在天线阵列的中心设置一个螺旋天线1，可以使天线阵列在对待特殊帧(例如一般通信帧)或者帧的特殊部分(例如帧的同步头)时，保持尽可能的各向同性，从而保证阵列对各个方向性能的一致性。
51.进一步地，第n个环形阵中的螺旋天线1沿阵列的基板2的外周边缘排布，第n个环形阵为距离第一螺旋天线1最远的环形阵，其他环形阵为圆环阵。
52.位于最外部的环形阵中的螺旋天线1沿基板2的外周边缘排布，可保证阵列具有尽量大的口径，而位于中间的环形阵采用圆环阵，可保证天线尽可能的各向同性。
53.示例性的，如图3所示，假设n＝2,基板2为正方形，则第一个环形阵，即位于中间的环形阵为圆环阵；第二个环形阵，即距离第一个螺旋天线1最远的环形阵为方形阵。
54.进一步地，基板2为多边形。具体地，基板2为正方形结构，正方形结构的每个顶角处均设有避让切角21，这样就可以能够将天线阵列安装在具有圆角的封装绝缘壳体，提高了天线阵列的适用性。
55.示例性的，如图3所示，正方形结构的边长l为195mm
‑
205mm，圆环阵的半径r为51.5mm
‑
52.5mm，第n个环形阵中位于正方形结构同一边的相邻两个螺旋天线1的距离d为29.5mm
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30.5mm。圆环阵列包括11个均匀分布的螺旋天线1，第n个环形阵包括20个螺旋天线1，且位于正方形结构同一边的螺旋天线1的数量相同。
56.在一些较优的实施例中，n＝2,也就是说位于中间的圆环阵列包括11个均匀分布的螺旋天线1；第2个环形阵，即位于距离第一螺旋天线1最远的环形阵包括20个螺旋天线1，并且正方形基板2的每个边设有5个螺旋天线1，从而该天线阵列包括32个螺旋天线1，满足螺旋天线1的总数量为2
n
。
57.可以理解，在其他实施例中，天线阵列的各参数及螺旋天线1的数量可根据实际的需求，由工作人员进行调整，这里不做严格限定。
58.上述的天线阵列可以应用于蓝牙aoa(angle of arrival，达角测距)通信的定位，具体应用而言，上述天线阵列可安装在接收端的电子设备中，在接收到蓝牙信号后，将所接收到的蓝牙馈入至计算模块，计算模块将各个螺旋天线1的蓝牙信号转化为各螺旋天线1接收到信号的相位与频率等信号参数，根据这些信号参数通过aoa算法即可计算得到发射端的精确位置信息。并且，螺旋天线1能够利用导电体绕制成的螺旋状结构，既能增加天线的
接收和发射面积，提高天线的使用效果，又能减小天线的水平和垂直方向的几何尺寸，从而在天线组成阵列后，天线之间距离较小，避免在大高度角时会出现严重的整周期模糊现象发生，提高天线阵列大高度角的定位效果，并且不会导致天线过高，有利于天线的小型化。
59.第三方面，根据本实用新型的实施例，提供了一种电子设备，包括上述的螺旋天线1和/或上述的天线阵列。
60.该电子设备包括但不限于蓝牙定位设备等，该电子设备包括上述实施例中所阐述的天线结构，因此，该电子设备内的螺旋天线1能够利用导电体绕制成的螺旋状结构，既能增加天线的接收和发射面积，提高天线的使用效果，又能减小天线的水平和垂直方向的几何尺寸，从而在天线组成阵列后，天线之间距离较小，避免在大高度角时会出现严重的整周期模糊现象发生，提高天线阵列大高度角的定位效果，并且不会导致天线过高，有利于天线的小型化。
61.本实用新型提供了一种螺旋天线1、天线阵列及电子设备，利用导电体绕制成的螺旋状结构，既能增加天线的接收和发射面积，提高天线的使用效果，又能减小天线的水平和垂直方向的几何尺寸，从而在天线组成阵列后，天线之间距离较小，避免在大高度角时会出现严重的整周期模糊现象发生，提高天线阵列大高度角的定位效果，并且不会导致天线过高，有利于天线的小型化。
62.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本技术旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
63.应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。