天线振子的馈线网络的制作方法

1.本发明涉及一种用于电子设备的天线振子，包括导电结构，其中，所述导电结构包括孔和至少部分延伸穿过孔的耦合装置。


背景技术：

2.平板电脑和手机等电子设备的尺寸是设计电子设备时的一个重要考虑因素。电子设备屏幕占比尽可能大，这样会使得天线可用空间非常有限，不得不减小天线的尺寸，影响其性能，或者显示屏的大部分不活动。
3.此外，电子设备需要支持越来越多的无线信号技术，如2g/3g/4g无线信号。对于即将到来的5g无线技术，频段将扩大到覆盖高达40ghz的频率，因此需要在现有天线之外增加一些新的宽带天线。
4.此外，至少为了美观性，电子设备通常包括金属外壳。这点以及大显示屏导致显示屏和框架之间介电间隙小，限制了天线发射或接收的可用电场。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种改进的天线振子。上述和其它目的通过独立权利要求的特征实现。根据从属权利要求、说明书以及附图，其它实现方式是显而易见的。
6.根据第一方面，提供了一种用于电子设备的天线振子，包括：导电结构，包括孔；耦合装置，至少部分延伸穿过所述孔，所述耦合装置包括：用于激励第一电场的第一耦合元件和用于激励第二电场的第二耦合元件；第一天线馈线和第二天线馈线，所述第一天线馈线与所述第一耦合元件相连，所述第二天线馈线与所述第二耦合元件相连。
7.该技术方案有利于在相同的辐射结构中使用更多来自毫米波无线射频集成电路(radio frequency integrated circuit，rfic)等的射频输出。因此，与现有技术相比，需要减少辐射结构的数量，从而释放宝贵空间，例如容纳天线振子的电子设备内的空间。通过使用更多的射频输出，所述天线振子产生更高的增益和目标辐射功率。此外，这样降低了对分立功分器、合路器或开关或任何其它占用空间的电路的需求。
8.在所述第一方面的一种可能的实现方式中，所述第一电场和所述第二电场具有相等的幅度和相同或相反的相位，使得由馈线和耦合元件激发的辐射耦合到天线的相同辐射模式。
9.在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述第一耦合元件和所述第二耦合元件为电流耦合和电容耦合中的一种。
10.在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述第一耦合元件和所述第二耦合元件在彼此之后连续延伸或平行延伸穿过所述孔。连续配置使得所述馈线可以放置在更靠近所述腔的开口端的地方，而并联配置则改善了阻抗匹配以降低阻抗，并受益于将所述馈线移动到更靠近短路壁或表面中的任何一个。
11.在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述导电结构包括第一壁，所述孔
包括延伸穿过所述第一壁的槽，所述槽由第一封闭端边缘和侧边缘限定，所述侧边缘在所述第一封闭端边缘和第二封闭或开放端之间延伸，所述第一耦合元件和所述第二耦合元件至少部分从第一侧边缘延伸到第二侧边缘，有利于形成在空间上极高效且需要尽可能少的组件的天线振子。
12.在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述导电结构包括第一壁、第二壁和连接所述第一壁和所述第二壁的封闭端面，所述孔具有开口端，并由所述封闭端面和所述第一壁和所述第二壁限定，所述第一耦合元件和所述第二耦合元件至少部分在所述第一壁和所述第二壁之间延伸，有利于形成保护耦合元件免受外部影响并充分利用现有结构的天线振子。
13.在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述第一天线馈线延伸到邻近所述第一壁，所述第一耦合元件至少部分在所述第一壁和所述第二壁之间延伸，使得所述第一壁可以用作参考地。
14.在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述第二天线馈线延伸到邻近所述第一壁，所述第二耦合元件至少部分在所述第一壁和所述第二壁之间延伸，使得所述第一壁可以用作参考地。
15.在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述天线振子还包括在所述孔内延伸且平行于所述第一壁和所述第二壁的接地平面，其中，所述第一耦合元件至少部分在所述第一壁和所述接地平面之间延伸，所述第二耦合元件至少部分在所述接地平面和所述第二壁之间延伸。
16.在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述第一壁和所述接地平面中的至少一个是参考地。
17.在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述第一天线馈线和所述第二天线馈线延伸到相对于第二壁更靠近所述第一壁。
18.在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述第一天线馈线和所述第二天线馈线延伸到相对于所述第一壁和所述第二壁更靠近所述接地平面。
19.在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述第一天线馈线延伸到相对于所述接地平面更靠近所述第一壁，所述第二天线馈线延伸到相对于所述第二壁更靠近所述接地平面。
20.在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述第一天线馈线延伸到邻近所述接地平面的第一表面或延伸到邻近所述第一壁，
21.所述第二天线馈线延伸到邻近所述接地平面的相对的第二表面，使得所述馈线可以使用相同的参考地。
22.在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述第一天线馈线和所述第二天线馈线中的至少一个延伸到所述孔的外部；
23.所述第一耦合元件和所述第二耦合元件通过通孔，延伸穿过所述第一壁和/或所述第二壁。
24.在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述天线振子还包括第三天线馈线和第四天线馈线，所述第一天线馈线和所述第三天线馈线延伸到邻近所述接地平面的第一表面或延伸到邻近所述第一壁，所述第二天线馈线和所述第四天线馈线延伸到邻近所述接
地平面的相对的第二表面或延伸到邻近所述第二壁，有利于产生其它的电场。
25.在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述第一天线馈线与所述第一耦合元件相连，使得所述第一耦合元件在所述第一天线馈线和所述第二天线馈线之间延伸，所述第三天线馈线与所述第二耦合元件相连，使得所述第二耦合元件在所述第三天线馈线和所述第四天线馈线之间延伸。
26.在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述第一耦合元件包括第一子耦合元件，所述第二耦合元件包括第二子耦合元件，所述第一子耦合元件中的一个和所述第二子耦合元件中的一个在所述第一壁和所述接地平面之间延伸，所述第一子耦合元件中的一个和所述第二子耦合元件中的一个在所述接地平面和所述第二壁之间延伸，所述第一天线馈线与一个第一子耦合元件相连，所述第二天线馈线与另一个第一子耦合元件相连，所述第三天线馈线与一个第二子耦合元件相连，所述第四天线馈线与另一个第二子耦合元件相连，有利于所述天线振子在空间上尽可能高效。
27.根据第二方面，提供了一种电子设备，包括显示屏、外壳和任意一个上述天线振子，其中，所述天线振子的导电结构的至少一部分是机械结构和固体或柔性印刷电路板中的至少一个。该技术方案有利于在一个辐射结构中使用更多来自毫米波无线射频集成电路(radio frequency integrated circuit，rfic)等的射频输出，所述辐射结构可以包括在其它已经存在的设备组件中。
28.在所述第二方面的一种可能的实现方式中，所述外壳包括后盖和在所述显示屏和所述后盖的周缘之间延伸的导电框架，所述显示屏通过介电间隙与所述导电框架分离，所述天线振子延伸到邻近所述显示屏的表面，所述介电间隙使得由所述天线振子激励的第一电场和/或第二电场辐射通过所述导电框架，利用电子设备的现有配置，而不必仅仅为了天线辐射而添加人工间隙。
29.在所述第二方面的另一种可能的实现方式中，所述电子设备包括天线阵列中的多个天线振子，所述天线阵列的所述天线振子共用所述天线振子的所述第一壁、所述第二壁或在所述第一壁和所述第二壁之间延伸的第三壁中的至少一个，有利于提供一种包括尽可能多的天线振子的改进的天线。
30.根据下文描述的实施例，这一方面和其它方面是显而易见的。
附图说明
31.在本发明的以下详细部分中，将参考附图中示出的示例性实施例更详细地解释各方面、实施例和实现方式，其中：
32.图1为本发明实施例提供的电子设备的透视图；
33.图2为本发明实施例提供的天线振子的透视图；
34.图3为本发明实施例提供的天线振子的透视图；
35.图4为本发明实施例提供的天线振子的透视图；
36.图5为本发明实施例提供的天线振子的透视图；
37.图6为本发明实施例提供的天线阵列的透视图；
38.图7为本发明实施例提供的天线振子的透视图；
39.图8为本发明实施例提供的天线振子的透视图；
40.图9为本发明实施例提供的天线振子的透视图；
41.图10为本发明实施例提供的天线振子的透视图；
42.图11为本发明实施例提供的天线阵列的透视图。
具体实施方式
43.图1为电子设备11的示意性透视图。电子设备11包括显示屏12、外壳13和下文详细描述的任意至少一个天线振子1。天线振子1延伸到邻近显示屏12的表面。外壳13包括后盖13a和在显示屏12和后盖13a的周缘之间延伸的导电框架13b。显示屏12通过介电间隙与导电框架13b分离，该介电间隙使得由天线振子1激励的第一电场和/或第二电场辐射通过导电框架13b。天线振子1的导电结构2的至少一部分可以包括在电子设备11的机械结构和/或固体或柔性印刷电路板中。
44.图2至图5和图7至图10示出了天线振子1的不同实施例。天线振子1包括导电结构2，导电结构2包括孔3和至少部分延伸穿过孔3的耦合装置。耦合装置包括：用于激励第一电场的第一耦合元件4和用于激励第二电场的第二耦合元件7。在一个实施例中，第一电场和第二电场具有相同的振幅以及相同或相反的相位。这是为了确保由一对耦合元件激发的辐射耦合到同一天线的相同辐射模式。
45.天线振子1还包括至少一个第一天线馈线5和至少一个第二天线馈线6。第一天线馈线5与第一耦合元件4相连，第二天线馈线6与第二耦合元件7相连。
46.如图10所示，导电结构2可以包括第一壁2a，例如板。孔3包括延伸穿过第一壁2a的槽9。槽9可以由第一封闭端边缘9a和侧边缘9c、9d限定，侧边缘9c、9d在第一封闭端边缘9a和相对的第二封闭端9b之间延伸。槽9也可以由第一封闭端边缘9a和侧边缘9c、9d限定，同时具有与第一封闭边缘9a(未示出)相对的开口端9b。第一耦合元件4和第二耦合元件7部分或完全从第一侧边缘9c延伸到第二侧边缘9d，即基本上与第一壁2a平行。第一耦合元件4和第二耦合元件7可以是电容耦合，如图10所示，也可以是电流耦合(未示出)。天线振子1可以包括多个具有对应的第一耦合元件4和第二耦合元件7的第一天线馈线5和/或第二天线馈线6。
47.电子设备11可以包括天线阵列16中的多个天线振子1。天线阵列16中的天线振子1可以具有一个共用的第一壁2a，包括多个孔3，如图11所示。
48.天线阵列16有利于通过设置在一个辐射结构中的多个馈线使用大量的射频输出，例如，8至16。这样降低了对分立功分器、合路器或开关或任何其它占用空间的电路的需求。天线阵列16中的每个天线振子1包括两个或两个以上馈线，馈线的相位和放置被配置成使它们耦合到天线的相同辐射模式。相位角可以在天线振子1之间偏移，使得相位波束可以转向。在一个实施例中，多个信号中的一个信号的极性被反转。
49.如图2至图5以及图7至图9所示，导电结构2可以包括：优选平行延伸的第一壁2a和第二壁2b，以及连接第一壁2a和第二壁2b的封闭端面2c，优选垂直于第一壁2a和第二壁2b延伸。导电结构2还可以包括在第一壁2a和第二壁2b之间延伸的第三壁2e，优选垂直于第一壁2a、第二壁2b和封闭端面2c延伸。导电结构2还可以包括在第一壁2a和第二壁2b之间延伸的第四壁2f(未示出)，优选平行于第三壁2e延伸。因此，第一壁2a、第二壁2b、封闭端面2c、第三壁2e和第四壁2f基本上形成开口空腔。空腔，即孔3，具有开口端2d，并至少由第一壁
2a、第二壁2b和封闭端面2c限定。第一耦合元件4和第二耦合元件7至少部分在第一壁2a和第二壁2b之间延伸，下文进一步详细描述。第一耦合元件4和第二耦合元件7可以是电流耦合，如图2所示，也可以是电容耦合，如图3所示。
50.电子设备11可以包括天线阵列16中的多个天线振子1。天线阵列16的天线振子1可以共用天线振子1的第一壁2a、第二壁2b或在第一壁2a和第二壁2b之间延伸的第三壁2e中的至少一个。天线振子1还可以共用封闭端面2c。如图6所示，所有天线振子1可以共用相同的第一壁2a和第二壁2b，而每对相邻的天线振子1在它们之间共用一个壁，该壁包括第三壁2e和第四壁2f中的至少一个。
51.第一耦合元件4和第二耦合元件7可以设置成使它们在彼此之后连续延伸穿过孔3，即串联延伸，如图4、图5和图9中所示，或平行穿过孔3，如图2、图3和图7至图10所示。连续/串联配置使得馈线可以放置在更靠近空腔的开口端的地方。并联配置提升了阻抗匹配以降低阻抗，并可以将馈线移动到更靠近短路壁或表面2a、2b、2c、2e中的任何一个。
52.如图2、图3、图5和图7至图9，第一天线馈线5可以延伸到邻近第一壁2a，第一耦合元件4至少部分在第一壁2a和第二壁2b之间延伸。第一壁2a可以是第一天线馈线5的参考地。
53.如图2、图3和图7至图9，第二天线馈线6还可以延伸到邻近第一壁2a，第二耦合元件7至少部分在第一壁2a和第二壁2b之间延伸。第一壁2a可以是第二天线馈线6的参考地。
54.如图4、图5和图9所示，天线振子1还可以包括接地平面10，该接地平面10在孔3内延伸，平行于第一壁2a和第二壁2b。第一耦合元件4至少部分在第一壁2a和接地平面10之间延伸，第二耦合元件7至少部分在接地平面10和第二壁2b之间延伸。
55.第一天线馈线5和第二天线馈线6可以延伸到相对于第二壁2b更靠近第一壁2a，如图2至图5和图7至图9中所示，使得第一壁2a是参考地。
56.第一天线馈线5和第二天线馈线6也可以延伸到相对于第一壁2a和第二壁2b更靠近接地平面10，如图4所示。在本实施例中，接地平面10是第一天线馈线5和第二天线馈线6的参考地。
57.如图5所示，第一天线馈线5可以延伸到相对于接地平面10更靠近第一壁2a，第二天线馈线6延伸到相对于第二壁2b更靠近接地平面10。
58.第二天线馈线6可以延伸到邻近接地平面10的第二表面，如图4和图5中所示，第一天线馈线5延伸到邻近接地平面10的相对第一表面，如图4所示，或延伸到邻近第一壁2a，如图5所示。
59.如图8所示，第一天线馈线5和第二天线馈线6中的至少一个可以延伸到孔3的外部，即，在第一壁2a和/或第二壁2b不面对孔空间的一侧上。第一耦合元件4和第二耦合元件7通过通孔，即垂直互连接入开口(未示出)延伸穿过第一壁2a和/或第二壁2b，使得它们到达并至少部分延伸穿过孔3。
60.如图7至图9所示，天线振子1可以包括第三天线馈线14和第四天线馈线15。第三天线馈线14与第一馈线5相似(优选为相同)，第四天线馈线15与第二馈线6相似(优选为相同)。
61.第一天线馈线5和第三天线馈线14延伸到邻近接地平面10的第一表面(未示出)，或延伸到邻近第一壁2a。第二天线馈线6和第四天线馈线15延伸到邻近接地平面10的第二
表面，如图9所示，或延伸到邻近第二壁2b，如图7和图8所示。
62.第一天线馈线5与第一耦合元件4相连，使得第一耦合元件4在第一天线馈线5和第二天线馈线6之间延伸。第三天线馈线14与第二耦合元件7相连，使得第二耦合元件7在第三天线馈线14和第四天线馈线15之间延伸。
63.第一耦合元件4可以包括第一子耦合元件4a、4b，第二耦合元件7可以包括第二子耦合元件7a、7b，如图9所示。第一子耦合元件4a和第二子耦合元件7a可以在第一壁2a和接地平面10之间延伸。另一个第一子耦合元件4b和另一个第二子耦合元件7b可以在接地平面10和第二壁2b之间延伸。第一天线馈线5与第一子耦合元件4a相连，第二天线馈线6与另一个子耦合元件4b相连。第三天线馈线14与第二子耦合元件7a相连，第四天线馈线15与另一个第二子耦合元件7b相连。
64.第三天线馈线14可以与第一天线馈线5一样，延伸到邻近第一壁2a，第二耦合元件7平行于第一耦合元件4延伸，并且至少部分在第一壁2a和第二壁2b之间延伸。第一壁2a可以是第三天线馈线14的参考地。第三天线馈线14可以延伸到相对于第二壁2b更靠近第一壁2a，如图7至图9中所示，使得第一壁2a是参考地。第三天线馈线14还可以延伸到相对于第一壁2a(未示出)更靠近接地平面10。在这样的实施例中，接地平面10是第三天线馈线14的参考地。第四天线馈线15可以延伸到相对于第二壁2b更靠近接地平面10。第四天线馈线15可以延伸到邻近接地平面10的第二表面，第三天线馈线14延伸到邻近接地平面10的相对第一表面，或延伸到邻近第一壁2a(未示出)。
65.本文已经结合各种实施例描述了各个方面和实现方式。但本领域技术人员通过实践本主题，研究附图、本发明以及所附的权利要求，能够理解并获得公开实施例的其它变体。在权利要求书中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，“一”不排除多个元件或步骤。在仅凭某些措施被记载在相互不同的从属权利要求书中这个单纯的事实并不意味着这些措施的结合不能在有利的实现方式中使用。
66.权利要求书中所用的参考符号不应解释为限制了范围。