外置天线及通讯设备的制作方法

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1.本实用新型属于通信技术领域，更具体地说，是涉及一种外置天线及通讯设备。

背景技术：

2.经过测试发现，组合使用水平极化天线与垂直极化天线可以提升路由器的性能，因此设计一款用于路由器产品的工作在5g全带宽的外置水平极化高增益天线是很有必要的。这样的天线需要具备小型化，水平极化，水平全向，高增益，宽带等特点。目前具有这种特点的天线主要为柱状缝隙天线，通过将开缝导体片弯折成圆柱形，使得绕圆柱周长的路径阻抗非常低，使大多数的电流趋于围绕圆柱呈水平环状流动。
3.如果要使用柱状缝隙天线实现工作在5ghz的水平极化全向天线，所需圆柱的直径要足够小，所以该方法会面临着难以加工的问题。如果使用激光在铜箔上开缝，然后再制作成圆柱状，其加工尺寸和平面度几乎不能控制；如果直接在铜管上开槽，一是需要特意定制铜管会提升成本，二是因为铜管壁过薄，在加工时难免会出现卷边等问题，使得天线的性能难以保证。

技术实现要素：

4.本实用新型实施例的目的在于提供一种外置天线及通讯设备，以解决现有技术中存在的5g水平极化全向缝隙天线难以加工的技术问题。
5.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种外置天线，包括金属件和介质板，所述金属件包括底板和分别连接于所述底板两侧的两个侧板，所述介质板搭接固定于两个所述侧板上，所述介质板的背向所述金属件一侧具有金属覆盖层，所述金属覆盖层的两个相对设置的边缘分别与两个所述侧板导通，所述金属覆盖层沿其长度方向开设有窄缝，所述金属覆盖层于所述窄缝的两侧分别为所述金属覆盖层的第一侧和第二侧，所述外置天线的馈电结构的两端分别导通于所述金属覆盖层的第一侧和第二侧。
6.可选地，所述侧板远离所述底板的一侧具有第一凹凸部，所述介质板的两侧均具有第二凹凸部，所述第一凹凸部和所述第二凹凸部插接设置。
7.可选地，所述第二凹凸部处的金属覆盖层与所述第一凹凸部焊接。
8.可选地，所述窄缝包括第一缝隙和两个第二缝隙，其中一个所述第二缝隙、所述第一缝隙和另一个所述第二缝隙依次连接，所述第一缝隙的宽度小于所述第二缝隙的宽度。
9.可选地，所述介质板的正对所述第二缝隙处开设有镂空孔。
10.可选地，所述镂空孔靠近所述介质板中部的一端与所述第一缝隙平齐，且所述镂空孔的长度小于所述第二缝隙的长度。
11.可选地，所述第一缝隙的宽度为1.3
±
0.2mm，所述第二缝隙的宽度为2.9
±
0.2mm。
12.可选地，所述窄缝的长度为40mm至100mm。
13.可选地，所述介质板在所述金属覆盖层的第一侧处设置有第一金属过孔，所述金属覆盖层的第二侧开设有馈电开口，所述介质板在所述馈电开口处设置有第二金属过孔，
所述介质板的面向所述金属件一侧具有金属带条，所述金属带条的两端分别与所述第一金属过孔和所述第二金属过孔连接导通，所述馈电结构的一端与所述金属覆盖层的第二侧连接导通，所述馈电结构的另一端与所述第二金属过孔连接导通。
14.本实用新型还提供一种通讯设备，包括上述的外置天线。
15.本实用新型提供的外置天线及通讯设备的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型外置天线包括金属件和介质板，金属件包括底板和分布连接于底板两侧的两个侧板，介质板搭接在两个侧板上，且介质板上有一层金属覆盖层，通过在金属覆盖层上开设有窄缝，形成缝隙天线，该种缝隙天线在保证水平极化、水平全向、高增益、宽带的前提下，采用金属件和覆盖金属的介质板搭接、且在金属覆盖层上开设有窄缝的方式形成缝隙天线，金属件和在介质板上覆盖金属均比较容易加工，而且尺寸精度较高，因此可以避免使用铜管壁加工，从而避免出现质量问题，也无需使用铜管加工，原材料成本较低。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本实用新型实施例提供的外置天线的立体结构图；
18.图2为本实用新型实施例提供的外置天线的爆炸结构图；
19.图3为本实用新型实施例提供的外置天线在theta＝90
°
时的辐射方向图；
20.图4为本实用新型实施例提供的外置天线在phi＝0
°
时天线的辐射方向图。
21.其中，图中各附图标记：
22.1-金属件；11-底板；12-侧板；121-第一凹凸部；1211-凸起部；1212-凹槽；2-介质板；21-第二凹凸部；211-插入齿；212-凹陷部；22-镂空孔；23-第一金属过孔；24-第二金属过孔；3-金属覆盖层；31-窄缝；311-第一缝隙；312-第二缝隙；32-馈电开口；33-金属块；4-金属带条。
具体实施方式
23.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
24.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
25.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
26.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性
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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
27.现对本实用新型实施例提供的外置天线进行说明。
28.请一并参阅图1及图2，外置天线包括金属件1和介质板2，介质板2固定在金属件1上。金属件1包括底板11和两个侧板12，两个侧板12分别连接于底板11的相对两侧，使金属件1的横截面呈u形，介质板2搭接在两个侧板12上，介质板2的两侧分别与两个侧板12固定连接，如此，介质板2和金属件1的底板11正对设置，使该外置天线呈长方体形。横截面为u形的金属件1比较容易加工，不会出现卷边等问题，成本也相对较低。介质板2的背向金属件1一侧具有金属覆盖层3，金属覆盖层3的两个相对设置的边缘与两个侧板12分别导通，从而使金属覆盖层3和金属件1导通。
29.其中，金属覆盖层3沿其长度方向开设有窄缝31，金属覆盖层3在窄缝31的相对两侧分别定义为金属覆盖层3的第一侧和金属覆盖层3的第二侧。该外置天线的馈电结构的两端分别与金属覆盖层3的第一侧和金属覆盖层3的第二侧导通。如此，使该外置天线为缝隙天线，该天线在窄缝31的相对两侧馈电，在窄缝31的相对两侧形成电势差，从而形成水平环流。需要说明的是，水平环流是指在xoy平面的电流。
30.上述实施例中的外置天线，包括金属件1和介质板2，金属件1包括底板11和分布连接于底板11两侧的两个侧板12，介质板2搭接在两个侧板12上，且介质板2上有一层金属覆盖层3，通过在金属覆盖层3上开设有窄缝31，形成缝隙天线，该种缝隙天线在保证水平极化、水平全向、高增益、宽带的前提下，采用金属件1和覆盖金属的介质板2搭接、且在金属覆盖层3上开设有窄缝31的方式形成缝隙天线，金属件1和在介质板2上覆盖金属均比较容易加工，而且尺寸精度较高，因此可以避免使用铜管壁加工，从而避免出现质量问题，也无需使用铜管加工，原材料成本较低。
31.在本实用新型的其中一个实施例中，请参阅图1及图2，侧板12远离底板11的一侧具有第一凹凸部121，介质板2的两侧均具有第二凹凸部21，第一凹凸部121和对应的第二凹凸部21相互插接，使介质板2和金属件1的固定连接更加容易实现，连接也更加稳定。
32.可选地，侧板12远离底板11的一侧开设有多个凹槽1212，多个凹槽1212沿侧板12的长度方向依次排列，相邻的两个凹槽1212之间形成有凸起部1211，凸起部1211和凹槽1212交替排列形成第一凹凸部121。介质板2的两侧凸起设置有多个插入齿211，多个插入齿211沿介质板2的长度方向依次排列，相邻的插入齿211之间形成有凹陷部212，插入齿211和凹陷部212交替排列形成第二凹凸部21。第一凹凸部121和对应的第二凹凸部21相互插接，即，介质板2的插入齿211插入侧板12的凹槽1212中，侧板12的凸起部1211插入介质板2的凹陷部212中。
33.可选地，第二凹凸部21处的金属覆盖层3与侧板12的第一凹凸部121焊接，在使金属覆盖层3和金属件1导通的同时，使介质板2和金属件1相互固定。通过第一凹凸部121和第二凹凸部21的插接，使得金属覆盖层3和侧板12的焊接也更加容易，焊接面积更大，虚焊的可能性更小，焊接之后侧板12和介质板2的连接也更加稳定。
34.在本实用新型的其中一个实施例中，窄缝31的长度为40mm至100mm。该外置天线的辐射由围绕着天线的水平环流产生，因此窄缝31的长度会对天线的增益产生很大的影响。
该外置天线的总尺寸设置为长120mm、宽12mm、高6mm，其中介质板2材质为fr-4，介质板2尺寸为长120mm、宽12mm、厚0.8mm，窄缝31的宽度设置为1.3mm，在电磁仿真软件中调整窄缝31的长度进行仿真计算，得到窄缝31长度与天线增益的对照表(表1)。由表1可以得出，当窄缝31的长度较短时，天线增益随着窄缝31长度成正相关，但当窄缝31长度继续增长时，金属的表面会出现反向电流使方向图分裂，天线增益反而下降。
35.表1窄缝长度与天线最大增益对照表
[0036][0037]
可选地，介质板2与窄缝31正对处开设有长条孔。因为电磁波的波长与传播媒介有关，在介质中电磁波的波长会比空气中短，因此通过在电流较强的区域裁去部分介质板2，形成长条孔，可以有效抑制反向电流的产生以避免方向图分裂，使该天线具有较高的增益。
[0038]
其中，长条孔的长度小于窄缝31的长度。也就是说，介质板2与窄缝31正对处被镂空形成长条孔，但介质板2与窄缝31正对区域的两端处保留部分介质板2，此处的电流较弱，保留一些介质板2则可以确保在方向图不分裂的前提下提升窄缝31的有效长度，进而提高天线的增益。
[0039]
在本实用新型的其中一个实施例中，请参阅图1及图2，窄缝31包括第一缝隙311和两个第二缝隙312，其中一个第二缝隙312、第一缝隙311和另外一个第二缝隙312依次连接，且沿窄缝31的长度方向依次连接。第一缝隙311的宽度小于第二缝隙312的宽度，即，窄缝31的中间段较窄，窄缝31的两端较宽。缝隙天线的谐振频率与水平环流路径的长度相关，为了实现一个能够完整覆盖5g全频段的天线，将窄缝31分成依次相连的第二缝隙312、第一缝隙311和第二缝隙312，第一缝隙311的宽度较窄，可以制造一个频率较低的谐振点，第二缝隙312的宽度较宽，可以制造一个频率较高的谐振点，通过两个谐振点的叠加使该天线能够在较宽的频段内实现良好的谐振。
[0040]
可选地，第一缝隙311的宽度为1.3
±
0.2mm，如1.1mm、1.2mm、1.5mm等，第二缝隙312的宽度为2.9
±
0.2mm，如2.7mm、2.9mm、3.1mm等，使该天线的频段在5ghz至7.3ghz之间。
[0041]
可选地，介质板2与第二缝隙312正对处开设有镂空孔22。因为电磁波的波长与传播媒介有关，在介质中电磁波的波长会比空气中短，因此通过在电流较强的区域(第二缝隙312正对的介质板2区域)裁去部分介质板2，形成镂空孔22，可以有效抑制反向电流的产生以避免方向图分裂，使该天线具有较高的增益。
[0042]
其中，镂空孔22靠近介质板2中部的一端与第一缝隙311平齐，且镂空孔22的长度小于第二缝隙312的长度。也就是说，介质板2与第二缝隙312正对处仅部分被镂空形成镂空孔22，与第二缝隙312正对且远离第一缝隙311的一端处保留部分介质板2，此处的电流较弱，保留一些介质板2则可以确保在方向图不分裂的前提下提升窄缝31的有效长度，进而提高天线的增益。
[0043]
在本实用新型的其中一个实施例中，请参阅图1及图2，介质板2在金属覆盖层3的第一侧开设有第一金属过孔23。金属覆盖层3的第二侧开设有馈电开口32，也就是说，介质板2在馈电开口32处未覆盖金属，介质板2在馈电开口32处设置有第二金属过孔24。介质板2的面向金属件1一侧具有金属带条4，金属带条4也可通过覆盖金属的方式形成于介质板2的
表面。金属带条4的两端分别和第一金属过孔23和第二金属过孔24连接，使第一金属过孔23和第二金属过孔24相互导通。也就是说，金属覆盖层3的第一侧通过第一金属过孔23与金属带条4及第二金属过孔24导通。
[0044]
其中，馈电结构的第一端与第二金属过孔24连接导通，馈电结构的第二端与金属覆盖层3的第二侧(可连接在靠近馈电开口32处)连接导通，通过金属带条4、第一金属过孔23和第二金属过孔24的设置，使金属覆盖层3的第一侧通过第一金属过孔23与金属带条4及第二金属过孔24导通，馈电结构的第一端则与金属覆盖层3的第一侧连接导通，即，馈电结构的两端分别与金属覆盖层3的第一侧和第二侧连接导通，形成对缝隙天线的馈电。馈电结构可为同轴线，同轴线的内芯和外皮分别连接于第二金属过孔24和金属覆盖层3的第二侧，第二金属过孔24和金属覆盖层3的第二侧距离较近，较容易连接。其中，介质板2在第二金属过孔24处可覆盖金属块33，方便同轴线与第二金属过孔24焊接。金属块33可位于馈电开口32的内部。
[0045]
为了验证天线的性能，对本实用新型中五种尺寸不同的外置天线进行了实际加工和测试。a型天线的尺寸如下：外置天线的长为120mm、宽为12mm、高为6mm。介质板2材质为fr-4，介质板2长为120mm、宽为12mm、厚为0.8mm，窄缝31总长度为100mm。其中，第一缝隙311的宽度为1.3mm、长度为20mm，第二缝隙312的宽度为2.9mm，两个第二缝隙312的长度均为40mm，两段镂空孔22的长度均为36mm，金属带条4长为5.25mm、宽为1mm，金属过孔的直径为0.2mm。金属件1的长为120mm、宽为10mm、高为6mm，其中，金属件1的厚度为0.3mm，金属件1的凸起部1211的高为1.5mm、长为10mm，金属件1的凹槽1212的长度为10mm。b型天线的第一缝隙311宽度为1.2mm，其余参数与a型天线相同；c型天线的第一缝隙311宽度为1.4mm，其余参数与a型天线相同；d型天线的第二缝隙312宽度为2.7mm，其余参数与a型天线相同；e型天线的第二缝隙312宽度为3.1mm，其余参数与a型天线相同。馈电结构为同轴线，同轴线的长度为175mm，辐射效率及水平面(xoy平面)平均增益的测试频段为5150mhz～5900mhz，五种构型的天线的测试结果如表2所示，作为对比，现有技术实现的最好的天线性能如表3所示。
[0046]
表2天线性能测试结果
[0047][0048][0049]
表3对比天线的性能
[0050][0051]
其中，a型天线工作在5.4ghz时天线增益的垂直极化分量和水平极化分量分别如图3和图4所示。图3为theta＝90
°
(xoy平面)时天线的辐射方向图，图4为phi＝0
°
(xoz平面)时天线的辐射方向图。需要说明的是，在图3及图4中，外圈曲线为水平极化分量，内圈曲线
为垂直极化分量。
[0052]
测试的结果表明，本实用新型提供的外置天线可以很好的覆盖5gwifi的全频段，具有良好的水平极化全向特性。与现有技术相比，本实用新型的天线极大的改善了驻波性能，且提高了天线的峰值增益和水平面平均增益。此外，实验测试的五种构型的天线性能波动较小，对于常见的介质板2的走线误差(
±
2mil)具有较高的容忍度。
[0053]
本实用新型还提供一种通讯设备，通讯设备包括上述任一实施例中的外置天线。通讯设备可为路由器等。
[0054]
本实用新型提供的通讯设备，采用了上述的外置天线，外置天线包括金属件1和介质板2，金属件1包括底板11和分布连接于底板11两侧的两个侧板12，介质板2搭接在两个侧板12上，且介质板2上有一层金属覆盖层3，通过在金属覆盖层3上开设有窄缝31，形成缝隙天线，该种缝隙天线在保证水平极化、水平全向、高增益、宽带的前提下，采用金属件1和覆盖金属的介质板2搭接、且在金属覆盖层3上开设有窄缝31的方式形成缝隙天线，金属件1和在介质板2上覆盖金属均比较容易加工，而且尺寸精度较高，因此可以避免使用铜管壁加工，从而避免出现质量问题，也无需使用铜管加工，原材料成本较低。
[0055]
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种外置天线，其特征在于：包括金属件和介质板，所述金属件包括底板和分别连接于所述底板两侧的两个侧板，所述介质板搭接固定于两个所述侧板上，所述介质板的背向所述金属件一侧具有金属覆盖层，所述金属覆盖层的两个相对设置的边缘分别与两个所述侧板导通，所述金属覆盖层沿其长度方向开设有窄缝，所述金属覆盖层于所述窄缝的两侧分别为所述金属覆盖层的第一侧和第二侧，所述外置天线的馈电结构的两端分别导通于所述金属覆盖层的第一侧和第二侧。2.如权利要求1所述的外置天线，其特征在于：所述侧板远离所述底板的一侧具有第一凹凸部，所述介质板的两侧均具有第二凹凸部，所述第一凹凸部和所述第二凹凸部插接设置。3.如权利要求2所述的外置天线，其特征在于：所述第二凹凸部处的金属覆盖层与所述第一凹凸部焊接。4.如权利要求1所述的外置天线，其特征在于：所述窄缝包括第一缝隙和两个第二缝隙，其中一个所述第二缝隙、所述第一缝隙和另一个所述第二缝隙依次连接，所述第一缝隙的宽度小于所述第二缝隙的宽度。5.如权利要求4所述的外置天线，其特征在于：所述介质板的正对所述第二缝隙处开设有镂空孔。6.如权利要求5所述的外置天线，其特征在于：所述镂空孔靠近所述介质板中部的一端与所述第一缝隙平齐，且所述镂空孔的长度小于所述第二缝隙的长度。7.如权利要求4所述的外置天线，其特征在于：所述第一缝隙的宽度为1.3
±
0.2mm，所述第二缝隙的宽度为2.9
±
0.2mm。8.如权利要求1-7任一项所述的外置天线，其特征在于：所述窄缝的长度为40mm至100mm。9.如权利要求1-7任一项所述的外置天线，其特征在于：所述介质板在所述金属覆盖层的第一侧处设置有第一金属过孔，所述金属覆盖层的第二侧开设有馈电开口，所述介质板在所述馈电开口处设置有第二金属过孔，所述介质板的面向所述金属件一侧具有金属带条，所述金属带条的两端分别与所述第一金属过孔和所述第二金属过孔连接导通，所述馈电结构的一端与所述金属覆盖层的第二侧连接导通，所述馈电结构的另一端与所述第二金属过孔连接导通。10.一种通讯设备，其特征在于：包括权利要求1-9任一项所述的外置天线。

技术总结

本实用新型提供了一种外置天线及通讯设备，外置天线包括金属件和介质板，金属件包括底板和两个侧板，介质板搭接固定于两个侧板上，介质板的背向金属件一侧具有金属覆盖层，金属覆盖层的两个相对设置的边缘分别与两个侧板导通，金属覆盖层沿其长度方向开设有窄缝，金属覆盖层于窄缝的两侧分别为金属覆盖层的第一侧和第二侧，外置天线的馈电结构的两端分别导通于金属覆盖层的第一侧和第二侧。本实用新型提供的外置天线及通讯设备，该天线在保证水平极化、水平全向、高增益、宽带的前提下，采用金属件和覆盖金属的介质板搭接、且在金属覆盖层上开设有窄缝的方式形成缝隙天线，金属件和在介质板上覆盖金属均比较容易加工，而且尺寸精度较高。尺寸精度较高。尺寸精度较高。