贴覆式天线结构

技术领域

本发明涉及天线技术领域，具体涉及一种贴覆式天线结构。

背景技术

天线传输很容易受到金属干扰，因此产品设计时会留给天线净空区域，此区域的周边会避免放置金属对象，以免影响天线辐射效率，甚至造成天线工作失效。

传统FR4板材为硬板，在天线设计上多为平面设计，若是要有垂直面的设计，需要额外的加入立体的铁件，或是将天线设计成两个部分，一个水平的部分，一个垂直的部分再将天线接起。然而这样设计天线需要额外的加工步骤，制作上就会增加复杂度。

随着智慧家庭的生活概念普及，家电开关希望可以通过远程的方式遥控，因此会有大量的天线需求。智能家电通过天线与用户联机，用户通过手机及计算机等终端机遥控智能家电功能，达到远程控制目的。

在专利号为CN201510288532.4的中国专利中，公开了一种全金属外壳移动终端及其天线系统。全金属外壳天线系统，包括全金属外壳、馈入端和接地端。全金属外壳包括：三段金属外壳，三段金属外壳在同一平面内，且通过非金属材料连接。在全金属外壳的内侧面，分别在每两段相邻金属外壳之间的连接处设置馈入端以及与馈入端对应的接地端，此专利将移动终端的全金属外壳设计成三段，相邻两段之间用非金属材料连接，通过该方法形成的全金属外壳，不会对移动终端的射频信号辐射产生不良影响。

在专利申请号为CN201310323272.0的中国专利中，公开了一种全金属外壳天线装置，包括装设在通信设备背面的金属外壳、天线分支和馈入端，金属外壳的四周边缘处设有从通信设备的背面延伸至侧面的金属边框，金属外壳分段隔开为第一金属外壳、第二金属外壳和第三金属外壳，馈入端分别位于第一金属外壳与第二金属外壳之间和第二金属外壳与第三金属外壳之间，设置在第一金属外壳的天线分支一和设置在第三金属外壳的天线分支二分别与设置在第二金属外壳上的PCB主板的射频信号源连接并对应地将信号经馈入端馈入第一金属外壳和第三金属外壳。此专利采用三段式全金属外壳结构，金属边框成为了天线的一部分，第一金属外壳和第三金属外壳可同时作为天线使用，具有低频带宽和高频带宽超宽的优点。

上述两个专利不会对移动终端的射频信号辐射产生不良影响，具有低频带宽和高频带宽超宽的优点，而智慧家电只需要在原本家电上增加一组联机模块与天线就可以达成，然而大部分的家电金属制的部分很多，天线设计上会受限与干扰。智能开关的外观不仅使用金属制作还需要将天线设计在开关的内部，因此本发明提出一种贴覆式天线结构。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开了一种贴覆式天线结构，设计一个在2.4GHz操作的平面型倒F型天线(PIFA)。因金属的外壳会严重的影响天线辐射的能力，所以使用LCP(Liquid Crystal Polymer，液晶高分子聚合物)软板进行制作，LCP材料除了稳定性好之外，还具有可弯折的特性，因此天线可以使用垂直面，使天线可以靠近金属开口，增加天线的辐射能力。

本发明提供一种贴覆式天线结构，包括：一天线盖板，由盖板及平面型天线组成，该平面型天线一部分贴附在该天线盖板外表面，另一部分折入该天线盖板内表面；一金属壳体，与该天线盖板结合，且该金属壳体上开设至少一槽孔用于辐射。

在本发明的一个实施例中，该天线盖板为金属或金属材质表面处理。

在本发明的一个实施例中，该平面型天线为倒F型，并包含LCP材料。

在本发明的一个实施例中，该平面型天线设有接地端、馈入端及天线分支路径。

在本发明的一个实施例中，该平面型天线做折弯处理，该接地端和该馈入端折入该天线盖板内表面，该天线分支路径贴附在该天线盖板外表面。

在本发明的一个实施例中，该平面型天线的天线路径上包裹有保护胶片。

在本发明的一个实施例中，该平面型天线为基于Zigbee的设计。

在本发明的一个实施例中，该面倒F型天线的操作频率为2.4GHz到2.46GHz。

在本发明的一个实施例中，该天线盖板的尺寸小于该金属壳体的尺寸，该天线盖板套设于该金属壳体内而结合。

在本发明的一个实施例中，该天线盖板套设于该金属壳内，该天线盖板与该金属壳体套合后二者之间距离大于0。在本发明的一个实施例中，该天线盖板外表面贴附该天线分支路径处，与该金属壳体的宽度为2mm～3mm。

在本发明的一个实施例中，该金属壳体上开设至少一槽孔用于辐射，该天线盖板与该金属壳体套合时，该天线分支路径贴附在该天线盖板外表面，其走势与该槽孔一致，该槽孔使该天线分支路径部分或全部露出以增加辐射。

本发明的有益效果为：本发明在全金属的环境下以LCP为材料设计的天线，使用平面倒F的型式设计天线，分支的接地路径与天线尾端的分支路径可提供天线良好的匹配。LCP具有热塑性的特性，因此将天线弯折成垂直面，使天线位置可以贴近金属壳体开口增加辐射效率。所设计的平面倒F天线具有良好的返回损耗以及良好的天线增益，且天线可以在全金属环境中有效的工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的贴覆式天线结构的天线架构示意图。

图2为本发明实施例提供的贴覆式天线结构的智慧开关为金属壳体的结构示意图。

图3为本发明实施例提供的贴覆式天线结构的天线盖板的主视示意图。

图4为本发明实施例提供的贴覆式天线结构的天线盖板的内部示意图。

图5为本发明实施例提供的贴覆式天线结构的水平放置天线(硬板)示意图。

图6为本发明实施例提供的贴覆式天线结构的垂直放置天线(软板)示意图。

图7为本发明实施例提供的贴覆式天线结构的天线返回损耗频率响应示意图。

图8为本发明实施例提供的贴覆式天线结构的天线增益3D辐射示意图。

图9为本发明实施例提供的贴覆式天线结构的天线放置在金属壳体内底侧面的示意图。

主要元件符号说明：

1为金属壳体；1A为槽孔；3为天线盖板；5为接地端；6为馈入端；7为天线分支路径。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参见图2、3和4，本发明提供了一种贴覆式天线结构，包括由盖板及平面型天线组成的天线盖板3，平面型天线4做折弯处理，一部分折入天线盖板3内表面，另一部分贴附在天线盖板3外表面。金属壳体1，开设槽孔1A用于辐射，金属壳体1与天线盖板3接合。

在本实施例中，平面型天线由软质材料组成，用于折弯处理，进一步的平面型天线由LCP材料设计组成。

在本实施例中，平面型天线4设有接地端5、馈入端6及天线分支路径7。参见图3和图4，平面型天线4做折弯处理，其接地端5和馈入端6折入天线盖板3内侧面，天线分支路径4贴附在天线盖板3侧边面的外表面。

在一实施例中，如图9所示，平面倒F型天线4做折弯处理，其接地端5和馈入端6折入天线盖板3内底侧面，天线分支路径7贴附在天线盖板3顶面的表面。

在本实施例中，提出的天线是以平面倒F型式(PIFA)设计，如图1所示，分支的接地路径以及天线尾端的分支路径均提供天线良好的匹配。天线以LCP材料设计而成，LCP材料具有低损耗与低吸水的良好特性，并且拥有加热后可以塑形的特性，提供天线较稳定的特性与可弯折的应用。

在本实施例中，平面型天线的天线路径上包裹有保护胶片。平面型天线为基于Zigbee(基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议)的设计，操作频率为2.4GHz到2.46GHz。

在本实施例中，天线盖板3的尺寸小于金属壳体1的尺寸。天线盖板3套设在金属壳体1内，金属壳体1与天线盖板3之间的距离为2mm-3mm。

在本实施例中，天线盖板3为金属或金属材质表面处理。进一步的，天线盖板3可以是由金属制成，或是以聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯或丙烯腈─丁二烯─苯乙烯共聚合物中的一种或多种组成的塑料盖板，表面再以金属材料喷涂、电镀等处理工艺，使表面具有金属质感。

在其他实施例中，平面型天线4的弯折部位若长度较长，且长于天线盖体3的侧边，可将天线的弯折部位进行多次弯折设计，使接地端5和馈入端6折入天线盖板3的内面，天线分支路径7贴附在天线盖板3的外表面。

在本实施例中，参见图2，智慧开关为金属壳体1的环境，开关的天线盖体3与金属壳体1间有一圈宽约2.5mm的开口，天线可以由此开口2辐射，天线馈入位置与天线盖体3是同一个平面，由于使用平面型倒F型天线(PIFA)的形式设计天线，天线除了一个馈入端6还有一个接地的分支。

进一步地，开关的天线盖体3与金属壳体1之间选择一圈宽约2mm的开口，天线可以由此开口2辐射，以进行适应性的迎合天线的频率。

进一步地，开关的天线盖体3与金属壳体1之间选择一圈宽约3mm的开口，天线可以由此开口2辐射，以进行适应性的迎合天线的频率。

在一实施例中，如图5所示，一开始天线的馈入在水平平面，但天线整体大多在垂直上盖的垂直平面，相较于使用传统FR4的天线，可以弯曲的LCP材料更适合需要不同平面上设计。

进一步地，平面型天线4做折弯处理，其接地端5和馈入端6折入该天线盖板3内表面，天线分支路径7贴附在该天线盖板3外表面。

在本实施例中，如图5所示，使用传统硬板设计天线为水平式摆放，使用软板材料设计天线可以弯折，如图6所示，天线可以垂直摆放，使得天线接近金属壳体1与天线盖板3的开口2，增加天线辐射的能力。

在本实施例中，天线盖板3与金属壳体1套合时，天线分支路径7贴附在天线盖板3外表面，其走势与开口2一致，天线的馈入位置在天线盖板3的内部，天线沿着金属上盖到边缘后转成垂直平面的形式，以接近金属壳体1与天线盖板3间的开口2，增加辐射。

在本实施例中，在全金属的外壳中，天线使用软板LCP以平面型倒F型式设计，其操作频率为2.4GHz到2.46GHz。

在一实施例中，天线的仿真响应图如图7所示，天线的中心频率为2.43GHz其返回损耗为-31.43dB，其带宽为2.46％。使用硬板天线水平摆放与软板天线垂直摆放比较发现，软板天线垂直摆放的匹配较好。在全金属的包围下天线在2.4GHz的3D场型辐射图可以得知其天线增益可以达到7.2dBi，如图8所示。由结果得知本发明设计的天线可以有效在全金属壳体1的环境中工作。

在一实施例中，全金属的外壳1上有复数个宽度为介于2mm～3mm的槽孔1A用于辐射，使该天线盖板3与该金属壳体1套合后，该槽孔1A使该平面型天线4部分或全部露出，较佳地，各该槽孔1A的宽度为2.5mm。

在一实施例中，天线使用平面型倒F型式设计，在馈入平面会有一个馈入位置6与一个接地位置5，其中该馈入位置6路径较长，而接地位置5的路径较短。天线大部分的架构是垂直在侧面，天线的尾端具有复数个分支7，其主要功能是用来与天线匹配。该天线分支路径7贴附在该天线盖板3外表面，其走势与该槽孔1A一致，该槽孔1A使该天线分支路径部分或全部露出以增加辐射。

综上，本发明提出在全金属壳体1的环境下以LCP为材料，使用平面倒F的型式设计天线，天线的接地路径与天线尾端的分支路径提供天线良好的匹配。由于LCP具有热塑性的特性，因此天线可以设计在不同的平面上。

本发明将天线弯折，使天线位置可以靠近金属壳体1与天线盖板3间的开口2，以利提升天线的辐射效率。天线使用LCP的优势还不只可弯折，还有低损耗与低吸水率的特性，使得所设计的天线具有良好的返回损耗。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。