PCB天线以及应用该PCB天线的电子装置的制作方法

pcb天线以及应用该pcb天线的电子装置
技术领域
1.本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种pcb天线以及应用该pcb天线的电子装置。


背景技术：

2.tws：true wireless stereo的缩写，意为真正的无线立体声。为了满足用户便携性的需求，tws技术在蓝牙耳机领域得到了广泛的应用，故此，tws耳机应运而生。蓝牙天线是tws耳机中的重要组成部分。在现有技术中，蓝牙天线受限于工艺条件，导致其存在占用空间大的问题，对于日益小型化的电子装置来说，电子装置的外型设计容易受限，尤其对于小尺寸的tws耳机而言情况更加严重。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的在于提供一种pcb天线以及应用该pcb天线的电子装置，旨在解决现有技术中的蓝牙天线占用空间大，难以应用在日益小型化的电子装置上的技术问题。
4.为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：
5.一种pcb天线，包括pcb基板、地板以及通过去除所述pcb基板上的金属导电层而形成的馈电线、耦合线，所述耦合线的一端与所述地板电连接，所述馈电线用于将接收的第一信号以电磁耦合的方式耦合到所述耦合线上，所述耦合线用于在所述馈电线的作用下产生第二信号并激励所述地板产生辐射。
6.其中，所述pcb天线还包括第一阻抗元件，所述馈电线的第一端部和所述pcb基板上的电路电连接，所述馈电线的第二端部和所述第一阻抗元件电连接，其中，所述第一阻抗元件的参数可调；或者，所述馈电线的第二端部悬空。
7.其中，所述馈电线的第一端部的线宽从第一端部往第二端部的方向逐渐变大。
8.其中，所述pcb天线还包括第二阻抗元件，所述耦合线的第一端部和所述地板电连接，所述耦合线的第二端部和所述第二阻抗元件电连接，其中，所述第二阻抗元件的参数可调；或者，所述耦合线的第二端部悬空。
9.其中，所述耦合线的至少两个部分的线宽不同。
10.其中，所述馈电线的线长小于所述辐射的波长的四分之一，和/或，所述耦合线的线长小于所述辐射的波长的四分之一。
11.其中，所述馈电线为弯折结构或者直线结构，和/或，所述耦合线为弯折结构或者直线结构。
12.其中，所述馈电线和耦合线为弯折结构，所述馈电线包括馈电主线体，所述耦合线包括与所述馈电主线体平行布置的耦合主线体，所述馈电主线体的两端分别朝向远离所述耦合主线体所在的一侧延伸出第一馈电线端和第二馈电线端，所述耦合主线体的自由端朝向所述馈电主线体所在的一侧延伸出耦合线端。
13.其中，所述馈电线包括平行布置的第一馈电线体和第二馈电线体，所述第二馈电
线体包括多根相互平行、且具有预设间隔的子线体，所述耦合线设有与各所述子线体一一对应、且供所述子线体从所述耦合线的自由端嵌入的线槽。
14.本发明提供的另一技术方案为：
15.一种电子装置，包括上述的pcb天线。
16.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
17.本发明通过馈电线将接收的第一信号以电磁耦合的方式耦合到耦合线上，耦合线在馈电线的作用下产生第二信号并激励地板产生辐射，因此，本发明只需在pcb基板上预留较小的使用面积进行馈电，即可通过耦合线激励地板产生辐射，从而降低pcb天线的使用面积，使其的空间占用小，能够应用在日益小型化的电子装置上。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
19.图1是实施例一的pcb天线的俯视图；
20.图2是实施例一的pcb天线的仰视图；
21.图3是实施例一的pcb天线的另一俯视图；
22.图4是实施例二的pcb天线的俯视图；
23.图5是实施例二的pcb天线中的馈电线和耦合线的局部放大图；
24.图6是实施例三的pcb天线的俯视图；
25.图7是实施例四的pcb天线中的馈电线和耦合线的局部放大图；
26.图8是实施例五的pcb天线的俯视图；
27.图9是实施例五的pcb天线的仰视图。
28.10、pcb天线；1、pcb基板；11、第一表面；12、第二表面；2、馈电线；21、馈电线的第一端部；22、馈电线的第二端部；23、馈电点；24、第一馈电线；25、第二馈电线；26、第三馈电线；27、第四馈电线；28、第五馈电线；3、耦合线；31、耦合线的第一端部；32、耦合线的第二端部；33、第一耦合线；34、第二耦合线；35、第三耦合线；36、第四耦合线；4、地板；5、净空区域。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
30.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
31.另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，全文中的“和/或”包括三个方案，以a和/或b为例，包括a技术方案、b技术方案，以及a和b同时满足的技术方案；另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
32.实施例一：
33.如图1至图3所示，本实施例提供了一种pcb天线10，pcb天线10包括pcb基板1、地板4以及通过去除pcb基板1上的金属导电层而形成的馈电线2、耦合线3，耦合线3的一端与地板4电连接，馈电线2用于将接收的第一信号以电磁耦合的方式耦合到耦合线3上，耦合线3在馈电线2的作用下用于产生第二信号并激励地板4产生辐射。
34.本实施例通过馈电线2将接收的第一信号以电磁耦合的方式耦合到耦合线3上，耦合线3在馈电线2的作用下产生第二信号并激励地板4产生辐射，因此，本实施例只需在pcb基板1上预留较小的使用面积进行馈电，即可通过耦合线3激励地板4产生辐射，从而降低pcb天线10的使用面积，使其的空间占用小，能够应用在日益小型化的电子装置上。
35.pcb基板1包括相对设置的第一表面11(如图1所示)和第二表面12(如图2所示)，换句话说，也就是pcb基板1提供布线的二侧表面。馈电线2和耦合线3设置在pcb基板1的第一表面11上，将馈电线2和耦合线3设置在pcb基板1的同一表面上，可实现馈电线2和耦合线3之间较佳的电磁耦合效果，从而提高pcb天线10的性能。
36.如图1所示，pcb基板1在第一表面11上设有净空区域5，馈电线2和耦合线3设置在净空区域5上。其中，馈电线2和耦合线3互不连接。
37.在本实施例中，馈电线2和耦合线3水平相对设置，并且馈电线2位于耦合线3之上。
38.在本实施例中，馈电线2和耦合线3为弯折结构，馈电线2包括馈电主线体，耦合线3包括与馈电主线体平行布置的耦合主线体，馈电主线体的两端分别朝向远离耦合主线体所在的一侧延伸出第一馈电线端和第二馈电线端，耦合主线体的自由端朝向馈电主线体所在的一侧延伸出耦合线端。
39.pcb天线10还包括第一阻抗元件(图未示出)，馈电线2为布植于pcb基板1之第一表面11上的导体线路(conductive trace)，馈电线2的第一端部21和pcb基板1上的电路(图未示出)电连接，馈电线2的第二端部22和第一阻抗元件电连接，其中，第一阻抗元件的参数可调。pcb基板1上的电路通过馈电线2的第一端部21即可将pcb基板1上的第一信号传到馈电线2上，以使馈电线2产生电磁场，从而实现馈电线2和耦合线3之间的电磁耦合。通过调节第一阻抗元件的参数，以使pcb天线10在需求的频段范围内辐射的信号性能达到最佳，从而提高pcb天线10的稳定性。可以了解，馈电线2的第二端部22也可以悬空。
40.具体地，馈电线2的第一端部21焊接在pcb基板1的电路上，焊接点名为馈电点23。第一阻抗元件为以下至少之一：电感、电容以及电阻。馈电线2的第二端部22和电感、电容、电阻或者其他组合方式电连接。
41.馈电线2的第一端部21的线宽从第一端部21往第二端部22的方向逐渐变大，通过第一端部21线宽渐变的馈电线2，从而使馈电线2和耦合线3实现阻抗匹配。阻抗匹配是指负载阻抗(耦合线3)和激励源(馈电线2)内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。阻抗匹配具有以下效果：1、使馈电线2得到最大功率输出；2、可有效减少、消除馈电线2
上的高频信号反射；从而显著提高pcb天线10的性能。
42.在现有技术中，当天线的线长为信号波长的1/4时，天线的发射转换效率和接收转换效率最高。因此，天线的线长将根据所发射和接收信号的频率即波长来决定。在本实施例中，由于辐射是通过耦合线3激励地板4产生的，而不是通过耦合线3激励辐射天线产生的，因此馈电线2的线长可远远小于辐射的波长的四分之一，从而降低pcb天线10的使用面积，使其的空间占用小，能够应用在日益小型化的电子装置上。
43.馈电线2为弯折结构，以进一步降低pcb天线10的使用面积，使其能够应用在更小的电子装置上。可以了解，馈电线2也可以为直线结构。具体地，如图3所示，馈电线2包括相对耦合线3水平设置的第一馈电线24、自第一馈电线24的末端向耦合线3垂直延伸的第二馈电线25、自第二馈电线25的末端相对耦合线3水平向外延伸的第三馈电线26以及自第三馈电线26的末端背向耦合线3垂直延伸的第四馈电线27。其中，第三馈电线26为上述馈电主线体，第二馈电线25为上述第一馈电线端，第四馈电线27为上述第二馈电线端，第一馈电线24的首端和pcb基板1上的电路电连接，第四馈电线27的末端和第一阻抗元件电连接。换句话说，第一馈电线24的首端也就是馈电线2的第一端部21，第四馈电线27的末端也就是馈电线2的第二端部22。第一馈电线24的线宽《第三馈电线26的线宽《第二馈电线25的线宽《第四馈电线27的线宽。
44.在本实施例中，耦合线3靠近馈电线2设置，不仅能够使馈电线2和耦合线3之间实现较佳的电磁耦合效果，从而提高pcb天线10的性能；而且能够降低pcb天线10的使用面积，使其的空间占用小，能够应用在日益小型化的电子装置上。
45.pcb天线10还包括第二阻抗元件(图未示出)，如图1所示，耦合线3为布植于pcb基板1之第一表面11上的导体线路(conductive trace)，耦合线3的第一端部31和地板4电连接，耦合线3的第二端部32和第二阻抗元件电连接，其中，第二阻抗元件的参数可调。耦合线3产生的第二信号通过耦合线3的第一端部31激励地板4，从而使地板4产生辐射。通过调节第二阻抗元件的参数，以使pcb天线10在需求的频段范围内辐射的信号性能达到最佳，从而提高pcb天线10的稳定性。可以了解，耦合线3的第二端部32也可以悬空。
46.具体地，耦合线3的第一端部31焊接在地板4上，第二阻抗元件为以下至少之一：电感、电容以及电阻。耦合线3的第二端部32和电感、电容、电阻或者其他组合方式电连接。
47.耦合线3的至少两个部分的线宽不同，通过至少两个部分线宽不同的耦合线3，从而使耦合线3和馈电线2实现阻抗匹配。效果如上，此处不再赘述。
48.耦合线3的线长小于辐射的波长的四分之一，效果如上，此处不再赘述。
49.耦合线3为弯折结构，效果如上，此处不再赘述。可以了解，耦合线3也可以为直线结构。
50.具体地，如图3所示，耦合线3包括相对馈电线2水平设置的第一耦合线33以及自第一耦合线33的末端向馈电线2垂直延伸的第二耦合线34。其中，第一耦合线33为上述耦合主线体，第二耦合线34为上述耦合线端，第一耦合线33的首端和地板4电连接，第二耦合线34的末端和第二阻抗元件电连接。换句话说，第一耦合线33的首端也就是耦合线3的第一端部31，第二耦合线34的末端也就是耦合线3的第二端部32。第一耦合线33的宽度《第二耦合线34的宽度。
51.在本实施例中，地板4为pcb基板1上的铜箔层，地板4和电子装置的壳体电连接，从
而使其接地。将pcb基板1上的整个铜箔层作为地板4，可提高地板4产生辐射的强度，从而提高pcb天线10的性能。
52.辐射的频段为2400mhz-2500mhz。该频段为蓝牙工作的频段范围，从而保证pcb天线10的正常工作。
53.实施例二：
54.实施二与实施一的区别在于，馈电线2和耦合线3的形状、位置关系不同。
55.在本实施例中，馈电线2包括平行布置的第一馈电线体和第二馈电线体，第二馈电线体包括多根相互平行、且具有预设间隔的子线体，耦合线3设有与各子线体一一对应、且供子线体从耦合线3的自由端嵌入的线槽。
56.具体地，如图4和图5所示，馈电线2包括水平设置的第一馈电线24、自第一馈电线24的末端向下垂直延伸的第二馈电线25、自第二馈电线25从上往下依次水平向外延伸的第三馈电线26、第四馈电线27以及第五馈电线28，第五馈电线28设置在第二馈电线25的末端上。其中，第一馈电线24为上述第一馈电线体，第三馈电线26为上述第二馈电线体，第四馈电线27和第五馈电线28为上述子线体，第一馈电线24的首端和pcb基板1上的电路电连接，第三馈电线26的末端、第四馈电线27的末端以及第五馈电线28的末端只需其中一个与第一阻抗元件电连接即可，第三馈电线26的末端、第四馈电线27的末端以及第五馈电线28的末端也可以与不同的第一阻抗元件电连接。换句话说，第一馈电线24的首端也就是馈电线2的第一端部21，第三馈电线26的末端、第四馈电线27的末端以及第五馈电线28的末端也就是馈电线2的第二端部22。第二馈电线25的线宽《第三馈电线26的线宽＝第四馈电线27的线宽＝第五馈电线28的线宽《第一馈电线24的线宽。
57.在本实施例中，耦合线3包括从上往下依次水平设置的第一耦合线33、第二耦合线34、第三耦合线35以及第四耦合线36。其中，第一耦合线33的首端、第二耦合线34的首端、第三耦合线35的首端以及第四耦合线36的首端分别与地板4电连接，第一耦合线33的末端、第二耦合线34的末端、第三耦合线35的末端以及第四耦合线36的末端只需其中一个与第二阻抗元件电连接，第一耦合线33的末端、第二耦合线34的末端、第三耦合线35的末端以及第四耦合线36的末端也可以与不同的第二组件元件电连接。换句话说，第一耦合线33的首端、第二耦合线34的首端、第三耦合线35的首端以及第四耦合线36的首端也就是耦合线3的第一端部31，第一耦合线33的末端、第二耦合线34的末端、第三耦合线35的末端以及第四耦合线36的末端也就是耦合线3的第二端部32。第二耦合线34的宽度＝第三耦合线35的宽度《第一耦合线33的宽度＝第四耦合线36的宽度。
58.具体地，第三馈电线26、第四馈电线27以及第五馈电线28对应嵌入第一耦合线33、第二耦合线34、第三耦合线35以及第四耦合线36形成的线槽中，第二耦合线34和第三耦合线35对应嵌入第三馈电线26、第四馈电线27以及第五馈电线28形成的线槽中。
59.在本实施例中，通过相互嵌入的馈电线2和耦合线3，不仅能够使馈电线2和耦合线3之间实现较佳的电磁耦合效果，从而提高pcb天线10的性能；而且能够降低pcb天线10的使用面积，使其的空间占用小，能够应用在日益小型化的电子装置上。
60.实施例三：
61.实施三与实施一的区别在于，馈电线2和耦合线3的形状不同。
62.如图6所示，在本实施例中，馈电线2包括相对耦合线3垂直设置的第一馈电线24以
及自第一馈电线24的末端相对耦合线3水平向外延伸的第二馈电线25。其中，第一馈电线24的首端和pcb基板1上的电路电连接，第二馈电线25的末端和第一阻抗元件电连接。换句话说，第一馈电线24的首端也就是馈电线2的第一端部21，第二馈电线25的末端也就是馈电线2的第二端部22。第二馈电线25的线宽《第一馈电线24的线宽。
63.在本实施例中，耦合线3包括相对馈电线2水平设置的第一耦合线33以及自第一耦合线33的末端向馈电线2垂直延伸的第二耦合线34。其中，第一耦合线33的首端和地板4电连接，第二耦合线34的末端和第二阻抗元件电连接。第一耦合线33的宽度《第二耦合线34的宽度。耦合线3和地板4限定出包围馈电线2的边界，且耦合线3的端部与地板4之间具有断口。地板4上构成该边界的部分朝向地板4的本体内部凹陷，以形成与馈电线2的第一端部21位置对应，且供该第一端部21嵌入的凹口。
64.实施例四：
65.实施四与实施一的区别在于，馈电线2和耦合线3的形状、位置关系不同。
66.如图7所示，馈电线2和耦合线3水平相对设置，并且馈电线2位于耦合线3之下。
67.在本实施例中，馈电线2包括相对耦合线3垂直设置的第一馈电线24以及自第一馈电线24的末端相对耦合线3水平向外延伸的第二馈电线25。其中，第一馈电线24的首端和pcb基板1上的电路电连接，第二馈电线25的末端和第一阻抗元件电连接。换句话说，第一馈电线24的首端也就是馈电线2的第一端部21，第二馈电线25的末端也就是馈电线2的第二端部22。第二馈电线25的线宽《第一馈电线24的线宽。
68.在本实施例中，耦合线3为直线结构。地板4限定出包围馈电线2和耦合线3的边界，地板4上构成该边界的部分朝向地板4的本体内部凹陷，以形成与馈电线2的第一端部21位置对应，且供该第一端部21嵌入的凹口。
69.实施例五：
70.实施五与实施一的区别在于，馈电线2和耦合线3的位置关系不同。
71.馈电线2和耦合线3设置在pcb基板1的不同表面上，如图8所示，馈电线2设置在pcb基板1的第一表面11上；如图9所示，耦合线3设置在pcb基板1的第二表面12上。馈电线2是通过将部分覆铜层去除而得到，馈电线2的主体部分为平直段，比如该主体部分的一端通过保留下来的一段横截面较大的覆铜层与pcb基板1的电路电连接。耦合线3也是通过将部分覆铜层去除而得到，耦合线3包括呈直立布置的直立段、从直立段的末端往右侧延伸出的第一水平段和从直立段的两端之间部分往左延伸出的第二水平段，并且第一水平段的长度远大于第二水平段的长度。
72.实施例六：
73.本实施例提供了一种电子装置，该电子装置可以设置有如前述任一项实施例的pcb天线。
74.在本实施例中，电子装置为蓝牙耳机。可以理解，电子装置也可以为手环、手表等其他电子装置。
75.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。