CN103066378A

CN103066378A - 一种蓝牙天线和一种蓝牙天线频带扩宽方法

Info

Publication number: CN103066378A
Application number: CN2013100142703A
Authority: CN
Inventors: 郭湘荣; 杜冰
Original assignee: Qingdao Goertek Co Ltd
Current assignee: Qingdao Goertek Acoustic Technology Co Ltd; Qingdao Goertek Co Ltd
Priority date: 2013-01-15
Filing date: 2013-01-15
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2033-01-15
Also published as: CN103066378B

Abstract

本发明提供一种蓝牙天线，包括主体天线、第一调谐天线及第二调谐天线，所述主体天线与第一调谐天线可以产生第一个调谐点，所述主体天线与第二调谐天线可以产生第二个调谐点，使主体天线的谐振中心的附近再出现一个谐振峰，从而达到拓宽蓝牙天线频带带宽的目的。本发明还提供一种蓝牙天线频带扩宽方法，在原本蓝牙天线的两端分别铺设第一调谐天线与第二调谐天线，通过这两段结构的作用，使原本蓝牙天线的谐振中心的附近再出现一个谐振峰，从而达到拓宽蓝牙天线频带带宽的目的。

Description

一种蓝牙天线和一种蓝牙天线频带扩宽方法

技术领域

本发明涉及蓝牙技术领域，尤其涉及一种蓝牙天线和蓝牙天线频带扩宽方法。

背景技术

蓝牙是一种支持设备短距离通信(一般是10m之内)的无线电技术，能在设备之间进行无线信息交换，其工作频段是2.4~2.483GHz的全球通信自由频段，目前已广泛应用在无线设备(如PDA、手机、智能电话、无绳电话)、图象处理设备(数码照相机、打印机、扫描仪)、安全产品(智能卡、身份识别、票据管理、安全检查)、消费娱乐(耳机、MP3、游戏)、汽车产品(GPS、ABS、动力***、安全气袋)、家用电器(电视机、电冰箱、电烤箱、微波炉、音响)、医疗健身、建筑、玩具等领域。蓝牙技术让原本独立的数字设备可以与其他设备联网交换信息，这使得蓝牙技术的应用领域更加开阔。

在蓝牙技术的应用中．天线是影响蓝牙通信性能的关键器件。然而，现在的蓝牙产品越来越轻薄，导致蓝牙天线与PCB电路板的距离很近，蓝牙天线的带宽变得相对较窄，进而降低了蓝牙通信性能。请参考图1至图3，在一块50mm×50mm的PCB上，一高度为2mm的普通PIFA天线的-10dB带宽为86MHz，而-6dB带宽也只有157MHz。

因此，需要一种新的蓝牙天线和一种蓝牙天线频带扩宽方法，以避免上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蓝牙天线和一种蓝牙天线频带扩宽方法，可以拓宽蓝牙天线的带宽。

为解决上述问题，本发明提供一种蓝牙天线，包括：

主体天线，包括设置在一PCB第一板边的辐射臂、平行设置在辐射臂与PCB之间的馈电部和接地部，所述接地部连接所述PCB的地；

第一调谐天线，一端按照预定义间隔紧挨所述馈电部一侧的辐射臂末端设置，另一端沿所述PCB第一板边以及所述馈电部一侧的PCB第二板边延伸并接所述PCB的地；

第二调谐天线，一端连接所述接地部一侧的辐射臂末端，另一端沿所述PCB第一板边以及所述接地部一侧的PCB第三板边延伸且为自由端。

进一步的，所述预定义间隔小于0.5mm。

进一步的，所述主体天线为IFA天线或PIFA天线，所述辐射臂设置在所述PCB的板面内、PCB的上方或者PCB的下方。

进一步的，所述第一调谐天线在所述馈电部一侧的PCB第二板边方向上的延伸长度为所述主体天线的工作波长的四分之一。

进一步的，所述第二调谐天线在所述接地部一侧的PCB第三板边方向上的延伸长度取决于所述主体天线与第一调谐天线的调谐频率的大小。

本发明还提供一种蓝牙天线频带扩宽方法，包括：

提供一待扩宽蓝牙天线，所述蓝牙天线包括设置在一PCB第一板边的辐射臂、平行设置在辐射臂与PCB之间的馈电部和接地部，所述接地部连接所述PCB的地；

按照预定义间隔紧挨所述馈电部一侧的辐射臂末端铺设第一调谐天线，所述第一调谐天线另一端沿所述PCB第一板边以及所述馈电部一侧的PCB第二板边延伸并接所述PCB的地；

在所述接地部一侧的辐射臂末端连接第二调谐天线，所述第二调谐天线另一端沿所述PCB第一板边以及所述接地部一侧的PCB第三板边延伸且为自由端。

进一步的，所述预定义间隔小于0.5mm。

进一步的，所述蓝牙天线为IFA天线或PIFA天线，所述辐射臂设置在所述PCB的板面内、PCB的上方或者PCB的下方。

进一步的，所述第一调谐天线在所述馈电部一侧的PCB第二板边方向上的延伸长度为所述蓝牙天线的工作波长的四分之一。

与现有技术相比，本发明提供的蓝牙天线，其主体天线与第一调谐天线可以产生第一个调谐点，其主体天线与第二调谐天线可以产生第二个调谐点，使主体天线的谐振中心的附近再出现一个谐振峰，从而达到拓宽蓝牙天线频带带宽的目的。本发明还提供一种蓝牙天线频带扩宽方法，在原本蓝牙天线的两端分别铺设第一调谐天线与第二调谐天线，通过这两段结构的作用，使原本蓝牙天线的谐振中心的附近再出现一个谐振峰，从而达到拓宽蓝牙天线频带带宽的目的。

附图说明

图1是现有技术中的一PIFA天线结构的俯视图；

图2是图1所示的PIFA天线结构的主视图；

图3是图1所示的PIFA天线仿真的频率特性图；

图4是本发明实施例一的蓝牙天线结构的主视图；

图5是图4所示的蓝牙天线结构的俯视图；

图6是图4所示的蓝牙天线中主体天线与第一调谐天线谐振仿真的频率特性图；

图7是图4所示的蓝牙天线中主体天线与第二调谐天线谐振仿真的频率特性图；

图8是图4所示的蓝牙天线仿真的频率特性图；

图9是现有技术中的一IFA天线结构的主视图；

图10是图9所示的IFA天线仿真的频率特性图；

图11是本发明实施例二的蓝牙天线结构的主视图；

图12是图11所示的蓝牙天线中主体天线与第一调谐天线谐振仿真的频率特性图；

图13是图11所示的蓝牙天线中主体天线与第二调谐天线谐振仿真的频率特性图；

图14是图11所示的蓝牙天线仿真的频率特性图。

具体实施方式

本发明的核心思想是公开一种蓝牙天线及蓝牙天线频带扩宽方法，在原本蓝牙天线的两端分别铺设第一调谐天线与第二调谐天线，通过这两段结构的作用，使原本蓝牙天线的谐振中心的附近再出现一个谐振峰，从而达到拓宽蓝牙天线频带带宽的目的，主要适用于倒F型天线的频带扩宽。

为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明，然而，本发明可以用不同的形式实现，不应认为只是局限在所述的实施例。

实施例一

请参考图4和图5，本实施例提供一种蓝牙天线，包括三段天线，分别为主体天线、第一调谐天线22以及第二调谐天线23。

本实施例中，主体天线为PIFA天线（Planar Inverted F Antenna，平面倒F天线），包括设置在一PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）20第一板边的平面状的辐射臂21、平行设置在辐射臂21与PCB20之间的馈电部211以及接地部210，所述接地部210连接所述PCB20的地。主体天线的馈电部211、接地部210以及平面化的辐射臂21，从侧面看去，像一个倒放在PCB20上大写的英文字母“F”。

本实施例中，第一调谐天线22一端221按照预定义间隔紧挨所述馈电部211一侧的辐射臂21末端212设置，另一端222沿所述PCB20第一板边以及所述馈电部211一侧的PCB20第二板边延伸并接所述PCB20的地；第二调谐天线23一端连接所述接地部210一侧的辐射臂21末端，另一端230沿所述PCB20第一板边以及所述接地部210一侧的PCB20第三板边延伸且为自由端。

优选的，第一调频天线22与主体天线21之间的所述预定义间隔小于0.5mm。

优选的，所述第一调谐天线22在所述馈电部一侧的PCB20第二板边方向上的延伸长度h2为所述主体天线21的工作波长的四分之一。

优选的，所述第二调谐天线23在所述接地部210一侧的PCB20第三板边方向上的延伸长度w3取决于所述主体天线21与第一调谐天线22的调谐频率的大小。

本实施例中，PCB20的规格为50mm×50mm；主体天线21设置于PCB20的上方，其辐射臂21的线宽h1-h0为1mm，馈电部211与接地部210之间的辐射臂21部分为开口框形结构，馈电部211与第一调频天线22之间的辐射臂21长度w0为25mm，馈电部211与接地部210之间的开口框形结构的长w1为6mm，宽h0为2mm；第一调频天线22俯视面呈“L”形，一端（起始端）221与所述馈电部211一侧的辐射臂21末端212之间的预定义间隔d为0.2mm，第一调频天线22在PCB20第一板边方向上的延伸长度w2为17.8mm，在PCB20第二板边方向上的延伸长度h2为10mm；第二调频天线23为直线型，在PCB20第一板边方向上的延伸长度为0，在PCB20第三板边方向上的延伸长度w3为24mm。第一调频天线22和第二调频天线23的线宽均为1mm。在其他实施例中，第一调频天线22与第二调频天线23也可以是其他形状，例如，拐角处是平滑的转弯，而非直角。

本实施例中，首先，第一调谐天线22与主体天线21作用产生第一个谐振点，约在2.6GHz附近。带宽如图6所示。其次，第二调谐天线23与主体天线21作用产生第二个谐振点，约在2.4GHz左右，如图7所示。最后第一调谐天线22和第二调谐天线23两天线和主体天线21共同作用拓宽了蓝牙天线频带，如图8所示，该蓝牙天线的-10dB带宽为339MHz，比普通PIFA天线（请参考图1至3所示）增加253MHz，而-6dB带宽为501MHz，比普通PIFA天线（请参考图1至3所示）增加344MHz。

由此可见，本发明提供的蓝牙天线，其主体天线与第一调谐天线可以产生第一个调谐点，其主体天线与第二调谐天线可以产生第二个调谐点，使主体天线的谐振中心的附近再出现一个谐振峰，从而达到拓宽蓝牙天线频带带宽的目的。

需要说明的是，本发明的主体天线其实质为现有的蓝牙天线，因此其形状不仅仅限于图1、2以及图4、5中限制的形状，其辐射臂的形状可以是现有蓝牙产品中设置的PIFA天线的形状，例如回旋型等，第一调谐天线以及第二调谐天线设置在PIFA天线两侧外即可，即第一调谐天线设置在馈电部侧的PIFA天线最外侧，第二调谐天线设置在接地部侧的PIFA天线最外侧。调节第一调谐天线和第二调谐天线的延伸长度，可调节其各自谐振峰的带宽和谐振点，从而有不同的扩宽效果。

本发明还提供一种PIFA蓝牙天线频带扩宽方法，包括：

提供一待扩宽PIFA天线，所述PIFA天线包括设置在一PCB第一板边的辐射臂、平行设置在辐射臂与PCB之间的馈电部和接地部，所述接地部连接所述PCB的地；

其中，所述PIFA天线可以设置在PCB的上方或者下方。

优选的，所述预定义间隔小于0.5mm；所述第一调谐天线在所述馈电部一侧的PCB第二板边方向上的延伸长度为所述蓝牙天线的工作波长的四分之一；所述第二调谐天线在所述接地部一侧的PCB第三板边方向上的延伸长度取决于所述主体天线与第一调谐天线的调谐频率的大小。

需要说明的是，本实施例提供的PIFA蓝牙天线频带扩宽方法中，可以在设置好第一调谐天线后，即使得第一调谐天线与待扩宽PIFA天线的谐振频率落在蓝牙频段之后，在铺设第二调谐天线时，可以通过检测频带带宽来调整第二调谐天线的长度，使得第一调谐天线和第二调谐天线与待扩宽PIFA天线共同作用的频带带宽满足要求；也可以反向操作，实现频带扩宽的目的；还可以同时调节第一调谐天线和第二调谐天线的延伸长度，可调节其各自谐振峰的带宽和谐振点，从而有不同的扩宽效果。

综上所述，本实施例提供的PIFA蓝牙天线频带扩宽方法，在原本PIFA蓝牙天线的两端分别铺设第一调谐天线与第二调谐天线，通过这两段结构的作用，使原本蓝牙天线的谐振中心的附近再出现一个谐振峰，从而达到拓宽蓝牙天线频带带宽的目的。

实施例二

IFA天线（Inverted F Antenna，倒F天线）是另外一种常用到蓝牙产品中的天线之一，包括辐射臂、平行设置在辐射臂与PCB之间的馈电部和接地部。现在的蓝牙产品越来越轻薄，IFA天线应用到蓝牙产品中时，与PCB电路板的距离同样变得很近，因而其带宽变得相对较窄，降低了蓝牙通信性能。请参考图9和图10，现有技术中的一种普通的IFA天线31设置在一块50mm×50mm的PCB30的板面内（即PCB30与IFA天线在同一平面内），其-10dB带宽为260MHz，-6dB带宽为451MHz。

请参考图11，本实施例提供一种蓝牙天线，包括三段天线，分别为主体天线、第一调谐天线32以及第二调谐天线33。

本实施例中，主体天线为IFA天线，包括设置在一PCB30第一板边的辐射臂31、平行设置在辐射臂31与PCB30之间的馈电部311以及接地部310，所述接地部310连接所述PCB30的地；第一调谐天线32一端321按照预定义间隔紧挨所述馈电部311一侧的辐射臂31末端312设置，另一端322沿所述PCB30第一板边以及所述馈电部311一侧的PCB30第二板边延伸并接所述PCB30的地；第二调谐天线33一端331连接所述接地部310一侧的辐射臂31末端，另一端330沿所述PCB30第一板边以及所述接地部310一侧的PCB30第三板边延伸且为自由端（自由伸展）。本实施例中，第一调频天线32与第二调频天线33均为“L”形。在其他实施例中，第一调频天线32与第二调频天线33也可以是其他形状，例如，拐角处是平滑的转弯，而非直角。

优选的，第一调频天线32与主体天线31之间的所述预定义间隔D小于0.5mm。

优选的，所述第一调谐天线32在所述馈电部一侧的PCB30第二板边方向上的延伸长度H为所述主体天线31的工作波长的四分之一。

优选的，所述第二调谐天线33在所述接地部310一侧的PCB30第三板边方向上的延伸长度取决于所述主体天线31与第一调谐天线32的调谐频率的大小。

本实施例中，首先，第一调谐天线32与主体天线31作用产生第一个谐振点，约在2.46GHz附近。带宽如图12所示。其次，第二调谐天线33与主体天线31作用产生第二个谐振点，约在2.44GHz左右，如图13所示。最后第一调谐天线32和第二调谐天线33两天线和主体天线31共同作用拓宽了蓝牙天线频带，如图14所示，该蓝牙天线的-10dB带宽为364MHz，比普通IFA天线（请参考图9至10所示）增加105MHz，而-6dB带宽为500MHz，比普通IFA天线（请参考图9至10所示）增加50MHz。。调节第一调谐天线32和第二调谐天线33的延伸长度，可调节其各自谐振峰的带宽和谐振点，从而有不同的扩宽效果。

需要说明的是，本发明的主体天线其实质为现有的蓝牙天线，因此其形状不仅仅限于图9以及图11中限制的形状，其辐射臂的形状可以是现有蓝牙产品中设置的IFA天线的形状，例如回旋型等，第一调谐天线以及第二调谐天线设置在IFA天线两侧外即可，即第一调谐天线设置在馈电部侧的IFA天线最外侧，第二调谐天线设置在接地部侧的IFA天线最外侧。

本发明还提供一种IFA蓝牙天线频带扩宽方法，包括：

提供一待扩宽IFA天线，所述IFA天线包括设置在一PCB第一板边的辐射臂、平行设置在辐射臂与PCB之间的馈电部和接地部，所述接地部连接所述PCB的地；

优选的，所述预定义间d隔小于0.5mm；所述第一调谐天线在所述馈电部一侧的PCB第二板边方向上的延伸长度为所述蓝牙天线的工作波长的四分之一；所述第二调谐天线在所述接地部一侧的PCB第三板边方向上的延伸长度取决于所述主体天线与第一调谐天线的调谐频率的大小。

需要说明的是，本实施例提供的IFA蓝牙天线频带扩宽方法中，可以在设置好第一调谐天线后，即使得第一调谐天线与待扩宽PIFA天线的谐振频率落在蓝牙频段之后，在铺设第二调谐天线时，可以通过检测频带带宽来调整第二调谐天线的长度，使得第一调谐天线和第二调谐天线与待扩宽PIFA天线共同作用的频带带宽满足要求；也可以反向操作，实现频带扩宽的目的；还可以同时调节第一调谐天线和第二调谐天线的延伸长度，可调节其各自谐振峰的带宽和谐振点，从而有不同的扩宽效果。

综上所述，本实施例提供的IFA蓝牙天线频带扩宽方法，在原本IFA蓝牙天线的两端分别铺设第一调谐天线与第二调谐天线，通过这两段结构的作用，使原本蓝牙天线的谐振中心的附近再出现一个谐振峰，从而达到拓宽蓝牙天线频带带宽的目的。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种蓝牙天线，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的蓝牙天线，其特征在于，所述预定义间隔小于0.5mm。

3.如权利要求1所述的蓝牙天线，其特征在于，所述主体天线为IFA天线或PIFA天线，所述辐射臂设置在所述PCB的板面内、PCB的上方或者PCB的下方。

4.如权利要求1所述的蓝牙天线，其特征在于，所述第一调谐天线在所述馈电部一侧的PCB第二板边方向上的延伸长度为所述主体天线的工作波长的四分之一。

5.如权利要求1所述的蓝牙天线，其特征在于，所述第二调谐天线在所述接地部一侧的PCB第三板边方向上的延伸长度取决于所述主体天线与第一调谐天线的调谐频率的大小。

6.一种蓝牙天线频带扩宽方法，其特征在于，包括：

7.如权利要求6所述的蓝牙天线频带扩宽方法，其特征在于，所述预定义间隔小于0.5mm。

8.如权利要求6所述的蓝牙天线频带扩宽方法，其特征在于，所述蓝牙天线为IFA天线或PIFA天线，所述辐射臂设置在所述PCB的板面内、PCB的上方或者PCB的下方。

9.如权利要求6所述的蓝牙天线频带扩宽方法，其特征在于，所述第一调谐天线在所述馈电部一侧的PCB第二板边方向上的延伸长度为所述蓝牙天线的工作波长的四分之一。

10.如权利要求6所述的蓝牙天线频带扩宽方法，其特征在于，所述第二调谐天线在所述接地部一侧的PCB第三板边方向上的延伸长度取决于所述主体天线与第一调谐天线的调谐频率的大小。