CN105470633B - 2g、3g、4g整合多频天线及无线通讯终端 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种2G、3G、4G整合多频天线及无线通讯终端，通过合理设计天线的走线形状从而实现了将2G\3G\4G独立的3个频段合成为2个频段且整合在一个天线中，由于四个辐射单元合成在一个天线中，因此也就不存在天线与天线之间的干扰问题。加之整体结构的优化，天线占用产品的空间更小，从而当其设置在无线终端产品中时，可与其它GPS\BD\BT等天线有着相对较远的距离，进一步的通过调整该天线产品在无线终端中的位置，结合终端产品本身的电路处理掉GPS\BD\BT天线的同频段干扰。此外，该布线结构的天线有着较好的带宽和谐振，GPS\BD\BT的二次谐波也没影响。

Description

2G、3G、4G整合多频天线及无线通讯终端

【技术领域】

本发明涉及无线通讯信号接收设备技术领域，尤其是指一种2G、3G、4G整合多频天线及无线通讯终端。

【背景技术】

在当前的移动通讯技术领域，终端通信更新换代非常迅速、功能集中。传统的无线单频天线由于出现天线和天线之间的互扰，以无法满足集成多功能终端无线产品，随着时代的发展，人们对无线终端产品的多功能及信号要求越来越高，目前很多无线终端产品受到多个天线之间的互扰无法实现，导致产品信号较差传输、通话、定位中断等一些现象、例如手机、无线话机、无线终端定位等一些设备。

【发明内容】

本发明的目的在于克服了上述缺陷，提供一种2G、3G、4G整合多频天线及无线通讯终端。

本发明的目的是这样实现的：一种2G、3G、4G整合多频天线，它包括天线，所述天线为一主要由从左至右分隔排布的第一辐射单元、第二辐射单元、第三辐射单元及第四辐射单元构成的立体结构；

所述第一辐射单元展开呈“h”字形，其包括长臂及连接于长臂上的弯折臂，其中长臂的端部与第三辐射单元相连；

所述第二辐射单元展开呈“几”字形，“几”字形第二辐射单元的中部设置于“h”字形的第一辐射单元的长臂与弯折臂之间；第二辐射单元包括依次相连的第一侧臂、连接臂及第二侧臂，所述第一侧臂连接于第一辐射单元的长臂上，第二侧臂端部设有第一馈电端；

所述第三辐射单元展开呈“F”字形，其包括竖直壁及连接于竖直壁右侧的第一水平臂于第二水平臂，其中第一水平臂连接于竖直壁的一端，第二水平臂与第一水平臂间隔设置，竖直壁的另一端设有第二馈电端；所述“h”字形的第一辐射单元的长臂对应连接于竖直臂连接第一水平臂一端的左侧；

所述第四辐射单元展开呈“L”字形，其设置于第三辐射单元的竖直壁与第二水平臂的内侧；第四辐射单元包括的第一臂、第二臂，其中第一臂与第三辐射单元的竖直壁相平行，第二臂则与第三辐射单元的第二水平臂相平行，于第一臂的端部设有第三馈电端；

上述结构中，所述第一辐射单元的长臂长45.42mm±3mm，折弯臂长22.15mm±3mm；所述“F”字形的第三辐射单元的竖直壁长20.22mm±3mm；

上述结构中，所述第一侧臂的垂直段加连接臂及第二侧臂的垂直段总长20.22mm±3mm，所述第一侧臂的水平段长12.15mm±3mm，第二侧臂的水平段长23.47mm±3mm；

上述结构中，所述第三辐射单元的竖直臂长20.22mm±3mm,第一水平臂长23.9mm±3mm，第二水平臂长18.12mm±3mm±3mm；

上述结构中，所述第四辐射单元的第一臂长11.79mm±3mm，第二臂长8.5mm±3mm；

上述结构中，所述第二辐射单元的第一侧臂与第二侧臂均包括相连的水平段与垂直段，第一侧臂、第二侧臂的水平段及第一辐射单元的长臂相互平行，第一侧臂、第二侧臂的垂直段与连接臂相互平行；第一侧臂的垂直段连接于第一辐射单元的长臂上，第二侧臂的水平段一端连接连接臂，另一端延伸至第一辐射单元的折弯臂外部连接垂直段；

上述结构中，所述天线呈长方体；所述第一辐射单元的长臂、第二辐射单元的第一侧臂以及第三辐射单元的第一水平臂部分位于长方体前侧面；所述第一辐射单元弯折臂、第二辐射单元的连接臂、第二辐射单元的第二侧臂的水平段以及第三辐射单元的第二水平臂、竖直臂部分以及第四辐射单元的第二臂位于长方体上侧面；所述第二辐射单元的垂直段、第三辐射单元的竖直臂的其余部分以及第四辐射单元的第一臂通过长方体后侧面延伸至长方体底侧面；所述第三辐射单元的第一水平臂其余部分位于长方体右侧面上；所述第一馈电端、第二馈电端、第三馈电端设置于长方体底侧面上；

上述结构中，它还包括呈长方体的支架及连接器；所述天线设置于支架上，所述连接器分别对应连接天线的第一馈电端、第二馈电端及第三馈电端设置；

上述结构中，所述支架前侧面设有内凹位，支架下部对应内凹位设有用于支撑第一馈电端、第二馈电端、第三馈电端的横肋；所述连接器设置于支架下部，于支架下侧面设有倒钩卡柱；所述天线贴敷于支架外表面且第二辐射单元的垂直段、第三辐射单元的竖直臂的其余部分以及第四辐射单元的第一臂与内凹位相对应；

上述结构中，所述PCB板上设有如权利要求1-9任意一项所述的2G、3G、4G整合多频天线。

本发明还涉及一种无线通讯终端，它包括PCB板，所述PCB板上设有如上所述的2G、3G、4G整合多频天线。

本发明的有益效果在于通过合理设计天线的走线形状从而实现了将2G\3G\4G独立的3个频段合成为2个频段且整合在一个天线中，由于四个辐射单元合成在一个天线中，因此也就不存在天线与天线之间的干扰问题。加之整体结构的优化，天线占用产品的空间更小，从而当其设置在无线终端产品中时，可与其它GPS\BD\BT等天线有着相对较远的距离，进一步的通过调整该天线产品在无线终端中的位置，结合终端产品本身的电路处理掉GPS\BD\BT天线的同频段干扰。此外，该布线结构的天线有着较好的带宽和谐振，GPS\BD\BT的二次谐波也没影响。

【附图说明】

下面结合附图详述本发明的具体结构

图1为本发明天线的平面展开结构示意图1；

图2为本发明天线的平面展开结构示意图2；

图3为本发明天线的立体结构下的立体示意图1；

图4为本发明天线的立体结构下的立体示意图2；

图5为本发明天线的立体结构下的俯视图；

图6为本发明天线的立体结构下的仰视图；

图7为本发明支架的立体结构示意图；

图8为本发明支架的立体结构后视图；

图9为本发明整体结构立体示意图1；

图10为本发明整体结构立体示意图2；

图11为本发明的天线的S11参数图；

图12为本发明的天线的回波损耗图。

1-第一辐射单元；2-第二辐射单元；3-第三辐射单元；4-第四辐射单元；5-支架；11-长臂；12-折弯臂；21-第一侧臂；22-连接臂；23-第二侧臂；24-第一馈电端；31-第一水平臂；32-第二水平臂；33-竖直壁；34-第二馈电端；41-第二臂；42-第一臂；43-第三馈电端；51-内凹位；52-横肋；53-倒钩卡柱。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明具体实施例进行详细阐述。

本发明涉及一种2G、3G、4G整合多频天线，它包括如图1-6所示的天线，所述天线为一主要由从左至右分隔排布的第一辐射单元1、第二辐射单元2、第三辐射单元3及第四辐射单元4构成的立体结构。

所述第一辐射单元1展开呈“h”字形，其包括长臂11及连接于长臂11上的弯折臂12，其中长臂11的端部与第三辐射单元3相连。

所述第二辐射单元2展开呈“几”字形，“几”字形第二辐射单元2的中部设置于“h”字形的第一辐射单元1的长臂11与弯折臂12之间；第二辐射单元2包括依次相连的第一侧臂21、连接臂22及第二侧臂23，所述第一侧臂21连接于第一辐射单元1的长臂11上，第二侧臂23端部设有第一馈电端24。

所述第三辐射单元3展开呈“F”字形，其包括竖直壁33及连接于竖直壁33右侧的第一水平臂31于第二水平臂32，其中第一水平臂31连接于竖直壁33的一端，第二水平臂32与第一水平臂31间隔设置，竖直壁33的另一端设有第二馈电端34；所述“h”字形的第一辐射单元1的长臂11对应连接于竖直臂33连接第一水平臂31一端的左侧。

所述第四辐射单元4展开呈“L”字形，其设置于第三辐射单元3的竖直壁33与第二水平臂32的内侧；第四辐射单元4包括的第一臂42、第二臂41，其中第一臂42与第三辐射单元3的竖直壁33相平行，第二臂41则与第三辐射单元3的第二水平臂32相平行，于第一臂42的端部设有第三馈电端43。

通过上述布线设计，使得本专利的整合多频天线的工作频段可同时支持GSM\DCS\PCS\EVDO\CDMA\WCDMA\TD\LTE(FDD\TDD)的频率。且具备接收角度宽，能有效抑制设备地所产生的共模噪声，极大地简化匹配电路，安装环境需求最少的优点。是移动多频段接收发射机在GSM\DCS\PCS\EVDO\CDMA\WCDMA\TD\LTE(FDD\TDD)下较理想的内置天线。

具体的说，合成前2G\3G\4G各自频段为：

2G天线 824MHZ-960MHZ 1710MHZ-1990MHZ

3G天线 824MHZ-960MHZ 1710MHZ-2170MHZ

4G天线 791MHZ-960MHZ 1710MHZ-2690MHZ

而通过上述走线结构，通过简单常用手段调整后，整天线可合成频段涵盖：

2G\3G\4G：791MHZ-960MHZ 1710MHZ-2690MHZ

可见本专利天线实现了将2G\3G\4G独立的3个频段合成为2个频段且整合在一个天线中，由于四个辐射单元合成在一个天线中，因此也就不存在天线与天线之间的干扰问题。加之整体结构的优化，天线占用产品的空间更小，从而当其设置在无线终端产品中时，可与其它GPS\BD\BT等天线有着相对较远的距离，进一步的通过调整该天线产品在无线终端中的位置，结合终端产品本身的电路处理掉GPS\BD\BT天线的同频段干扰。此外，该布线结构的天线有着较好的带宽和谐振，GPS\BD\BT的二次谐波也没影响。

为了适应不同频段的接收需求，每个频段天线的尺寸通常应当符合长度取对应频段波长的四分之一，即λ/4的规律，根据公式λ＝c/f，随着频率的升高，对应的长度越短。因此：

在一实施例中，所述第一辐射单元1的长臂11长C＝45.42mm±3mm，折弯臂12长A＝22.15mm±3mm；所述“F”字形的第三辐射单元3的竖直壁33长H＝20.22mm±3mm。

由此，自第一辐射单元1的折弯臂12端部通过长臂11再到第三辐射单元3的竖直臂33的第二馈电端34构成一个完整的天线，其长度通过调整于需要匹配的频段相对应。

在一实施例中，所述第三辐射单元3的竖直臂33长H＝20.22mm±3mm，第一水平臂31长I＝23.9mm±3mm，第二水平臂32长G＝18.12mm±3mm±3mm。

由此，自第三辐射单元3的第一水平臂31端部至竖直臂33的第二馈电端34构成一个完整的天线，其长度通过调整于需要匹配的频段相对应。

在一实施例中，所述第四辐射单元4的第一臂42长J＝11.79mm±3mm，第二臂41长K＝8.5mm±3mm。

由此，自第四辐射单元4的第二臂41端部至第一臂42的第三馈电端43构成一个完整的天线，其长度通过调整于需要匹配的频段相对应。

在一实施例中，进一步的“几”字形的第二辐射单元2结构如下：

其第一侧臂21与第二侧臂23均包括相连的水平段与垂直段；第一侧臂21、第二侧臂23的水平段及第一辐射单元1的长臂11相互平行，第一侧臂21、第二侧臂23的垂直段与连接臂22相互平行；第一侧臂21的垂直段连接于第一辐射单元1的长臂11上，第二侧臂23的水平段一端连接连接臂22，另一端延伸至第一辐射单元的折弯臂12外部连接垂直段。

在一实施例中，基于上述第二辐射单元2的结构，第二辐射单元2中，第一侧臂21的垂直段加连接臂22及第二侧臂23的垂直段总长F＝20.22mm±3mm，所述第一侧臂21的水平段长D＝12.15mm±3mm，第二侧臂23的水平段长E＝23.47mm±3mm。所述第一侧臂21的垂直段至第三辐射单元3的竖直臂33长12mm±3mm；所述第三辐射单元3的竖直臂33长H＝20.22mm±3mm。

由此，自第二辐射单元2的第二侧臂23的第一馈电端24至第三辐射单元3的竖直臂33的第二馈电端34构成一个完整的天线，其长度通过调整于需要匹配的频段相对应。

在一实施例中，提供了一种本专利天线的折叠方式，如图3-6所示，天线可折叠呈长方体。所述第一辐射单元1的长臂11、第二辐射单元2的第一侧臂21以及第三辐射单元3的第一水平臂31部分位于长方体前侧面。

而第一辐射单元1弯折臂12、第二辐射单元2的连接臂22、第二辐射单元22的第二侧臂23的水平段以及第三辐射单元3的第二水平臂32、竖直臂33部分以及第四辐射单元4的第二臂41位于长方体上侧面。

所述第二辐射单元2的垂直段、第三辐射单元3的竖直臂33的其余部分以及第四辐射单元4的第一臂42通过长方体后侧面延伸至长方体底侧面；所述第三辐射单元3的第一水平臂31其余部分位于长方体右侧面上；所述第一馈电端24、第二馈电端34、第三馈电端43设置于长方体底侧面上。

由此，本专利天线可很好的进行立体折叠从而形成一个形状规整的长方体，规整的形状更便于在设备内设置。此外第一馈电端、第二馈电端、第三馈电端弯曲至下侧面可进一步方便天线安装时与外部电连接。整个产品结构设计更为紧凑合理。

在一实施例中，如图7、8所示，本专利的2G、3G、4G整合多频天线，除上述天线外，还包括呈长方体的支架5及连接器。所述天线设置于支架5上，所述连接器分别对应连接天线的第一馈电端24、第二馈电端34、第三馈电端43端设置。由此，天线通过安装在支架上可更方便的成为模块安装在所需终端中应用。

在一实施例中，进一步的，在上述结构中，支架5前侧面设有内凹位51，支架5下部对应内凹位51设有用于支撑第一馈电端24、第二馈电端34、第三馈电端43的横肋52。所述连接器设置于支架5下部，于支架5下侧面设有倒钩卡柱53，所述天线贴敷于支架5外表面且第二辐射单元2的垂直段、第三辐射单元3的竖直臂33的其余部分以及第四辐射单元4的第一臂42与内凹位51相对应。由此，当天线贴敷于支架后，整个模块可通过倒钩卡柱53很方便的卡接安装在终端设备的PCB板上，而横肋52则可确保第一馈电端、第二馈电端和第三馈电端可较好的与对应设置在终端PCB板上的天线连接器电接触。

本专利天线完全贴敷于支架5上的结构如图9、10所示。可见天线通过支架很好的立体折叠在一个长方体上，天线产品整体模块性强。便于安装使用。

参见图11、12为上述结构天线的测试图。图11、12从不同角度来描述天线的驻波、阻抗。对进入传输线的功率来说，在传输线和终端负载知道阻抗完全匹配时，才能形成行波传输，从而达到最大功率传输，而驻波比是在表示馈电线与负载的失配程度。在不匹配的情况下,馈线上同时存在入射波和反射波。在入射波和反射波相位相同的地方，电压振幅相加为最大电压振幅Vmax，形成波腹；而在入射波和反射波相位相反的地方电压振幅相减为最小电压振幅Vmin，形成波节。其它各点的振幅值则介于波腹与波节之间。这种合成波称为行驻波。当天线输入阻抗和馈线的特性阻抗不一致时，产生的反射波和入射波在馈线上叠加形成的磁波，其相邻电压的最大值和最小值之比是电压驻波比，它是检验馈线传输效率的依据，电压驻波比过大，将缩短通信距离，而且反射功率将返回发射机功放部分，容易烧坏功放管，影响通信***正常工作。无线终端内置天线这指标在3以下就达到设计要求，而如图11所示可见，本专利天线在低频170兆带宽的SWR在3以下，高频段在980兆超带宽的SWR在2.5以下，以良好的阻抗匹配无线终端产品，从阻抗可以看出，此天线满足各类无线通讯、数据传输等产品功能的需求。

本发明还涉及一种无线通讯终端，它包括PCB板，所述PCB板上设有如上所述的2G、3G、4G整合多频天线。通过配备本专利多频天线，可使得无线通讯终端同时支持GPS、北斗、BT 2G、WIFI 2G/5G信号的低互扰，高稳定性工作。

可见，无线通讯终端使用了本专利特征的天线后，可同时支持GSM\DCS\PCS\EVDO\CDMA\WCDMA\TD\LTE(FDD\TDD)的频率。实现了将2G\3G\4G独立的3个频段合成为2个频段且整合在一个天线中，覆盖791MHZ-960MHZ及1710MHZ-2690MHZ频段。此外，由于采用的本专利天线由四个辐射单元合成，因此也就不存在天线与天线之间的干扰问题。加之整体结构的优化，天线占用产品的空间更小，减少无线终端通信产品的空间，使此类产无线终端产品更小型化，多功能化。此外，小体积的天线还可使其设置在无线终端产品中时，可与其它GPS\BD\BT等天线有着相对较远的距离，进一步的通过调整该天线产品在无线终端中的位置，结合终端产品本身的电路处理掉GPS\BD\BT天线的同频段干扰。此外，该布线结构的天线有着较好的带宽和谐振，GPS\BD\BT的二次谐波也没影响。

产品特性如下：

·2G频率 824MHz-960MHz 1710MHz-1990MHz

·3G频率 824MHz-960MHz 1710MHz-2170MHz

·4G频率 790MHz-960MHz 1710MHz-2690MHz

·小型化、多频段

·50Ω非平衡输入接口

·符合R0HS标准

·参数指标

需要指出的是，本发明文中上、下、左、右、前、后只代表其相对位置而不表示其绝对位置，即本发明技术方案不限于上述实施方式，任何熟悉本专业的技术人员在基于本发明技术方案内对上述实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种2G、3G、4G整合多频天线，其特征在于：它包括天线，所述天线为一主要由从左至右分隔排布的第一辐射单元、第二辐射单元、第三辐射单元及第四辐射单元构成的立体结构；

所述第一辐射单元展开呈“h”字形，其包括长臂及连接于长臂上的弯折臂，其中长臂的端部与第三辐射单元相连；

所述第二辐射单元展开呈“几”字形，“几”字形第二辐射单元的中部设置于“h”字形的第一辐射单元的长臂与弯折臂之间；第二辐射单元包括依次相连的第一侧臂、连接臂及第二侧臂，所述第一侧臂连接于第一辐射单元的长臂上，第二侧臂端部设有第一馈电端；

所述第三辐射单元展开呈“F”字形，其包括竖直壁及连接于竖直壁右侧的第一水平臂于第二水平臂，其中第一水平臂连接于竖直壁的一端，第二水平臂与第一水平臂间隔设置，竖直壁的另一端设有第二馈电端；所述“h”字形的第一辐射单元的长臂对应连接于竖直臂连接第一水平臂一端的左侧；

所述第四辐射单元展开呈“L”字形，其设置于第三辐射单元的竖直壁与第二水平臂的内侧；第四辐射单元包括第一臂、第二臂，其中第一臂与第三辐射单元的竖直壁相平行，第二臂则与第三辐射单元的第二水平臂相平行，于第一臂的端部设有第三馈电端；

其中，所述第二辐射单元的第一侧臂与第二侧臂均包括相连的水平段与垂直段，第一侧臂、第二侧臂的水平段及第一辐射单元的长臂相互平行，第一侧臂、第二侧臂的垂直段与连接臂相互平行；第一侧臂的垂直段连接于第一辐射单元的长臂上，第二侧臂的水平段一端连接连接臂，另一端延伸至第一辐射单元的折弯臂外部连接垂直段；

所述天线呈长方体；所述第一辐射单元的长臂、第二辐射单元的第一侧臂以及第三辐射单元的第一水平臂部分位于长方体前侧面；所述第一辐射单元弯折臂、第二辐射单元的连接臂、第二辐射单元的第二侧臂的水平段以及第三辐射单元的第二水平臂、竖直臂部分以及第四辐射单元的第二臂位于长方体上侧面；所述第二辐射单元的垂直段、第三辐射单元的竖直臂的其余部分以及第四辐射单元的第一臂通过长方体后侧面延伸至长方体底侧面；所述第三辐射单元的第一水平臂其余部分位于长方体右侧面上；所述第一馈电端、第二馈电端、第三馈电端设置于长方体底侧面上。

2.如权利要求1所述的2G、3G、4G整合多频天线，其特征在于：所述第一辐射单元的长臂长45.42mm±3mm，折弯臂长22.15mm±3mm；所述“F”字形的第三辐射单元的竖直壁长20.22mm±3mm。

3.如权利要求1所述的2G、3G、4G整合多频天线，其特征在于：所述第三辐射单元的竖直臂长20.22mm±3mm,第一水平臂长23.9mm±3mm，第二水平臂长18.12mm±3mm±3mm。

4.如权利要求1所述的2G、3G、4G整合多频天线，其特征在于：所述第四辐射单元的第一臂长11.79mm±3mm，第二臂长8.5mm±3mm。

5.如权利要求1所述的2G、3G、4G整合多频天线，其特征在于：所述第一侧臂的垂直段加连接臂及第二侧臂的垂直段总长20.22mm±3mm，所述第一侧臂的水平段长12.15mm±3mm，第二侧臂的水平段长23.47mm±3mm；所述第一侧臂的垂直段至第三辐射单元的竖直臂长12mm±3mm；所述第三辐射单元的竖直臂长20.22mm±3mm。

6.如权利要求1所述的2G、3G、4G整合多频天线，其特征在于：它还包括呈长方体的支架及连接器；所述天线设置于支架上，所述连接器分别对应连接天线的第一馈电端、第二馈电端及第三馈电端设置。

7.如权利要求6所述的2G、3G、4G整合多频天线，其特征在于：所述支架前侧面设有内凹位，支架下部对应内凹位设有用于支撑第一馈电端、第二馈电端、第三馈电端的横肋；所述连接器设置于支架下部，于支架下侧面设有倒钩卡柱；所述天线贴敷于支架外表面且第二辐射单元的垂直段、第三辐射单元的竖直臂的其余部分以及第四辐射单元的第一臂与内凹位相对应。

8.一种无线通讯终端，它包括PCB板，其特征在于：所述PCB板上设有如权利要求1-7任意一项所述的2G、3G、4G整合多频天线。