CN109728424B - 四端口吸盘组合天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种四端口吸盘组合天线，包括天线外罩、底盖、护线套、电缆护被、第一端口馈电电缆、第二端口馈电电缆、第三端口馈电电缆和第四端口馈电电缆，天线外罩内的中间位置安装固定有3G频段线路板，3G频段线路板的两边各安装有一个ABS支撑柱，每个ABS支撑柱的外侧各安装固定有一个WlAN频段线路板，3G频段线路板的上端安装固定有一个GPS频段线路板，GPS频段线路板固定在圆形塑料板上，所述圆形塑料板的两端分别与对应WlAN频段线路板的上端固定配合。实施本发明的四端口吸盘组合天线，具有以下有益效果：结构较为简单、尺寸较小且能提供较好的辐射性能指标、能与收发信机设备内的连接端匹配。

Description

四端口吸盘组合天线

技术领域

本发明涉及天线领域，特别涉及一种四端口吸盘组合天线。

背景技术

在移动通信***和无线网络覆盖的终端设备中，内置在收发信机设备内的天线，通常要求天线的外形尺寸和传输线上的电尺寸小型化，在性能方面要和收发信机设备匹配，以获得良好的电性能指标；在3G、WLAN和GPS频段等多频的一些较为复杂的通信模块***中，***需要多模工作，就需要在馈入天线前额外的阻抗匹配网络的设计，但阻抗匹配网络额外地增加了电子***的馈线设计，增大了射频***的面积，同时匹配网络还引入了不少的能量损耗，很难满足低功耗的***设计要求，因此小型化多模的技术成了当代通信模块集成***最主要的技术之一，以实现小型化的三频段天线。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种结构较为简单、尺寸较小且能提供较好的辐射性能指标、能与收发信机设备内的连接端匹配的四端口吸盘组合天线。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种四端口吸盘组合天线，包括天线外罩、底盖、护线套、电缆护被、第一端口馈电电缆、第二端口馈电电缆、第三端口馈电电缆和第四端口馈电电缆，所述第一端口馈电电缆、第二端口馈电电缆、第三端口馈电电缆和第四端口馈电电缆均套摄于所述电缆护被内，所述底盖内装有磁铁，所述天线外罩的底部固定在所述底盖上，所述天线外罩内的中间位置安装固定有3G频段线路板，所述3G频段线路板的两边各安装有一个ABS支撑柱，所述ABS支撑柱的一端与所述底盖安装固定，所述ABS支撑柱的另一端与圆形塑料板安装固定，每个所述ABS支撑柱的外侧各安装固定有一个WlAN频段线路板，所述3G频段线路板的上端安装固定有一个GPS频段线路板，所述GPS频段线路板固定在所述圆形塑料板上，所述圆形塑料板的两端分别与对应所述WlAN频段线路板的上端固定配合；

所述WlAN频段线路板为高频单面覆铜PCB板，所述WlAN频段线路板上设有高频段辐射振子、S弯形传输线路和低频段辐射振子，所述高频段辐射振子由1/4波长的第一长方形辐射面和1/4波长的U字形辐射面构成，所述第一长方形辐射面和U字形辐射面的中间部分是所述第一端口馈电电缆的绝缘层，所述S弯形传输线路的一端与所述高频段辐射振子的一端连接导通，所述S弯形传输线路的另一端与所述低频段辐射振子的一端连接导通，所述低频段辐射振子由一个1/4波长的第二长方形辐射面构成，所述高频段辐射振子上设有第一馈电连接点和第一接地连接处，所述第一端口馈电电缆的一端与第一接头连接导通并焊接固定，所述第一端口馈电电缆的另一端穿过所述护线套后，其内导体与远离所述护线套的第一馈电连接点连接导通并焊接固定，外导体与远离所述护线套的第一接地连接处连接导通并焊接固定；

所述GPS频段线路板为高频单面覆铜PCB板，所述GPS频段线路板上设有GPS频段辐射振子，所述GPS频段辐射振子由两个1/4波长的扇形梅花状辐射面构成，两个所述扇形梅花状辐射面的中间部分是所述第二端口馈电电缆的绝缘层，所述GPS频段辐射振子上设有第二馈电连接点和第二接地连接处，所述第二端口馈电电缆的一端与第二接头连接导通并焊接固定，所述第二端口馈电电缆的另一端通过所述护线套并穿过所述圆形塑料板，其内导体与所述第二馈电连接点连接导通并焊接固定，外导体与所述第二接地连接处连接导通并焊接固定；

所述3G频段线路板为高频单面覆铜PCB板，所述3G频段线路板上设有3G频段辐射振子，所述3G频段辐射振子由两个1/4波长的个字形辐射面构成，两个所述个字形辐射面的中间部分是所述第三端口馈电电缆的绝缘层，所述3G频段辐射振子上设有第三馈电连接点和第三接地连接处，所述第三端口馈电电缆的一端与第三接头连接导通并焊接固定，所述第三端口馈电电缆的另一端穿过所述护线套，其内导体与所述第三馈电连接点连接导通并焊接固定，外导体与所述第三接地连接处连接导通并焊接固定；

所述第四端口馈电电缆的一端和第四接头连接导通并焊接固定，所述第四端口馈电电缆的另一端穿过所述护线套，其内导体与靠近所述护线套的第一馈电连接点连接导通并焊接固定，外导体与靠近所述护线套的第一接地连接处连接导通并焊接固定。

在本发明所述的四端口吸盘组合天线中，所述高频段辐射振子、低频段辐射振子、GPS频段辐射振子和3G频段辐射振子的长度为1/4λ₀，其中，λ₀为中心频点的空间自由波长；所述高频段辐射振子、GPS频段辐射振子和3G频段辐射振子中，其相邻两组馈电后为半波辐射振子，所述半波辐射振子以微带线印制在所述高频单面覆铜PCB板的正面上。

在本发明所述的四端口吸盘组合天线中，所述高频单面覆铜PCB板的厚度为1.00mm～1.40mm，所述高频单面覆铜PCB板的材料为F4BM-2单面覆铜板，介电常数为2.65。

在本发明所述的四端口吸盘组合天线中，所述圆形塑料板的厚度为1.0mm～1.5mm，直径为92mm～98mm，采用的材料为防紫外线ABS。

在本发明所述的四端口吸盘组合天线中，所述ABS支撑柱的高度为110mm～130mm，直径为7.5mm～8.5mm。

在本发明所述的四端口吸盘组合天线中，所述天线外罩的高度为160mm～175mm，所述底盖的直径为130mm～145mm，所述底盖采用的材料为防紫外线ABS。

在本发明所述的四端口吸盘组合天线中，所述磁铁的厚度为6.5mm～8.5mm，直径为55mm～65mm。

实施本发明的四端口吸盘组合天线，具有以下有益效果：由于天线外罩内设有3G频段线路板、WLAN频段线路板和GPS频段线路板；WLAN频段线路板是由一个低频段的1/4波长的辐射振子、S弯形传输线以及一个高频段的半波长的辐射振子构成，S弯形传输线路的一端与WlAN频段线路板中的高频段辐射振子的一端连接导通，S弯形传输线路的另一端与WlAN频段线路板中的低频段辐射振子的一端连接导通；3G频段线路板上的3G频段辐射振子和GPS频段线路板上的GPS频段辐射振子均为半波辐射振子，通过利用介质微带技术、宽频带技术和耦合谐振技术，将辐射振子和接地处的微带传输线设计成不规则形状，通过改变辐射振子的形状、介质基板上的微带传输线的大小和形状以及传输线的间距，来获得天线较好的电性能参数，省去阻抗匹配网络的复杂设计，保证其小型化，使其能够应用在尺寸受限的移动终端之中，且天线辐射面积利用率高，抗干扰能力强，因此结构较为简单、尺寸较小且能提供较好的辐射性能指标、能与收发信机设备内的连接端匹配。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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为本发明四端口吸盘组合天线一个实施例中的结构示意图；

图2为所述实施例中四端口吸盘组合天线的内部结构俯视图；

图3为所述实施例中WLAN频段线路板的结构示意图；

图4为所述实施例中圆形塑料板和GPS频段线路板的结构示意图；

图5为所述实施例中3G频段线路板的结构示意图；

图6为所述实施例中第一端口实测的驻波图；

图7为所述实施例中第二端口实测的驻波图；

图8为所述实施例中第三端口实测的驻波图；

图9为所述实施例中第四端口实测的驻波图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明四端口吸盘组合天线实施例中，该四端口吸盘组合天线的结构示意图如图1所示，该四端口吸盘组合天线的内部结构俯视图如图2所示。本实施例中，该四端口吸盘组合天线包括天线外罩1、底盖2、护线套3、电缆护被4、第一端口馈电电缆15、第二端口馈电电缆16、第三端口馈电电缆17和第四端口馈电电缆18，第一端口馈电电缆15、第二端口馈电电缆16、第三端口馈电电缆17和第四端口馈电电缆18均套摄于电缆护被4内，底盖2内装有磁铁(图中未示出)，天线外罩1的底部固定在底盖2上，天线外罩1内的中间位置安装固定有3G频段线路板10，3G频段线路板10的两边各安装有一个ABS支撑柱12，ABS支撑柱12的一端与底盖2安装固定，ABS支撑柱12的另一端与圆形塑料板14安装固定，每个ABS支撑柱12的外侧各安装固定有一个WlAN频段线路板11，3G频段线路板10的上端安装固定有一个GPS频段线路板13，GPS频段线路板13固定在圆形塑料板14上，圆形塑料板14的两端分别与对应WlAN频段线路板11的上端固定配合。

值得一提的是，本实施例中，每个端口馈电电缆的一端与其对应端口的接头连接导通并焊接固定，另一端与其对应端口的线路板连接导通并焊接固定，关于具体的连接，后续会进行详细描述。

图3为本实施例中WLAN频段线路板的结构示意图，本实施例中，WlAN频段线路板11为高频单面覆铜PCB板，WlAN频段线路板上11设有高频段辐射振子、S弯形传输线路116和低频段辐射振子，高频段辐射振子由1/4波长的第一长方形辐射面115和1/4波长的U字形辐射面111构成，第一长方形辐射面115和U字形辐射面111的中间部分是第一端口馈电电缆的绝缘层113，S弯形传输线路116的一端与高频段辐射振子的一端连接导通，S弯形传输线路116的另一端与低频段辐射振子的一端连接导通，低频段辐射振子由一个1/4波长的第二长方形辐射面117构成，高频段辐射振子上设有第一馈电连接点114和第一接地连接处112，第一端口馈电电缆15的一端与第一接头5连接导通并焊接固定，第一端口馈电电缆15的另一端穿过护线套3后，其内导体与远离护线套3的第一馈电连接点114连接导通并焊接固定，外导体与远离护线套3的第一接地连接处112连接导通并焊接固定。WlAN频段线路板11中低频段对应的频率为2400MHz～2500MHz，高频段对应的频率为5150MHz～5850MHz。

图4为本实施例中圆形塑料板和GPS频段线路板的结构示意图，本实施例中，GPS频段线路板13为高频单面覆铜PCB板，GPS频段线路板13上设有GPS频段辐射振子，GPS频段辐射振子由两个1/4波长的扇形梅花状辐射面134构成，两个扇形梅花状辐射面134的中间部分是第二端口馈电电缆的绝缘层132，GPS频段辐射振子上设有第二馈电连接点133和第二接地连接处131，第二端口馈电电缆16的一端与第二接头6连接导通并焊接固定，第二端口馈电电缆16的另一端通过护线套3并穿过圆形塑料板14，其内导体与第二馈电连接点133连接导通并焊接固定，外导体与第二接地连接处131连接导通并焊接固定。

图5为本实施例中3G频段线路板的结构示意图，本实施例中，3G频段线路板10为高频单面覆铜PCB板，3G频段线路板10上设有3G频段辐射振子，3G频段辐射振子由两个1/4波长的个字形辐射面104构成，两个个字形辐射面104的中间部分是第三端口馈电电缆的绝缘层102，3G频段辐射振子上设有第三馈电连接点103和第三接地连接处101，第三端口馈电电缆17的一端与第三接头7连接导通并焊接固定，第三端口馈电电缆17的另一端穿过护线套3，其内导体与第三馈电连接点103连接导通并焊接固定，外导体与第三接地连接处101连接导通并焊接固定。

本实施例中，第四端口馈电电缆18的一端和第四接头8连接导通并焊接固定，第四端口馈电电缆18的另一端穿过护线套3，其内导体与靠近护线套3的第一馈电连接点114连接导通并焊接固定，外导体与靠近护线套3的第一接地连接处112连接导通并焊接固定。两个WlAN频段线路板上11的馈电方法和材料结构是一样的，在此不再叙述。

本发明利用介质微带技术、宽频带技术、耦合谐振技术和频带隔离技术，将辐射振子和接地处的微带传输线设计成不规则形状，通过改变高频单面覆铜介质基板上微带传输线的大小和形状以及微带传输线的间距，来获得天线较好的电性能参数，省去阻抗匹配网络的复杂设计，保证其小型化，使其能够应用在尺寸受限的移动通信和无线网络覆盖的终端之中，且天线辐射面积利用率高，抗干扰能力强，实现天线和收发信机设备的共轭匹配。本发明可以很好的满足设备运营商在有限的体积和空间内设置四副天线，而且每副天线对应的频段和收发信机设备内的连接端匹配，同时提供良好的电性能指标，且相互之间不会互相干扰。

本实施例中，在WlAN频段线路板上11中，S弯形传输线路116把高频段辐射振子的一端和低频段辐射振子的一端连接导通，S弯形传输线路116是利用传输线弯形设计法，可以在有效的体积和空间内达到较好的电性能指标，可弥补传输线因在有限空间内长度的不足，既可增加带宽，又可在阻抗匹配方面起到耦合谐振的作用。

本实施例中，3G频段线路板10的两个辐射面均呈个字形，GPS频段线路板13的两个辐射面均呈扇形梅花状，把辐射振子的辐射面设计成有锥度和弧度的外形，使得馈电连接点到达各顶部的电长度是渐变的，等于该辐射振子的上部接上了不同的平滑过渡段，使得沿天线表面电流反射很小，从而有效地展宽了阻抗和带宽，实现了天线的宽频特性。把辐射振子的辐射面设计成有锥度和弧度的外形，既可增加带宽，同时在阻抗的匹配方面也起到了耦合谐振的作用，形成低驻波和宽频带的特性，可以在有限空间和体积内达到完美的电性能指标。

本实施例中，WlAN频段线路板11、GPS频段线路板13和3G频段线路板10皆为高频单面覆铜PCB板，高频单面覆铜PCB板的厚度为1.00mm～1.40mm，所述高频单面覆铜PCB板的材料为旺灵F4BM-2单面覆铜板，介电常数为2.65。

本实施例中，高频段辐射振子、低频段辐射振子、GPS频段辐射振子和3G频段辐射振子的长度为1/4λ0，其中，λ₀为中心频点的空间自由波长；高频段辐射振子、GPS频段辐射振子和3G频段辐射振子中，其相邻两组馈电后为半波辐射振子，半波辐射振子以微带线印制在高频单面覆铜PCB板的正面上。

值得一提的是，本实施例中，圆形塑料板14的厚度为1.0mm～1.5mm，直径为92mm～98mm，采用的材料为防紫外线ABS。ABS支撑柱12的高度为110mm～130mm，直径为7.5mm～8.5mm。天线外罩1的高度为160mm～175mm，底盖2的直径为130mm～145mm，底盖2采用的材料为防紫外线ABS。磁铁的厚度为6.5mm～8.5mm，直径为55mm～65mm。

本发明应用在移动通信***、GPS定位以及无线网络覆盖的收发信机设备里的通信模块***中，由于受模块***腔体的体积和空间的限制，要求在有限的体积和空间内用介质基板和以微带线印制在介质基板上的传输线上设置多副天线，而且每副天线对应的频段和收发信机设备相对应的一个模块电性连接，同时提供良好的电性能指标，且相互之间不会互相干扰，使得天线的阻抗和收发信机设备的特性阻抗形成共轭匹配，从而在有限的体积和空间内达到完美的电性能指标。

本发明的四端口吸盘组合天线包含3G频段(1920MHz～2170MHz)，WLAN频段(2400MHz～2500MHz/5150MHz～5850MHz)和GPS频段(1575.42MHz±1.023MHz)，在天线和收发信机设备的配套测试中，驻波比在1.50以下，如图6、图7、图8和图9所示，图6为实施例中第一端口实测的驻波图；图7为实施例中第二端口实测的驻波图；图8为实施例中第三端口实测的驻波图；图9为实施例中第四端口实测的驻波图。每个端口由相应的接头、端口馈电电缆和线路板构成(比如：第二端口由第二接头6、第二端口馈电电缆16和GPS频段线路板13构成)。本发明的四端口吸盘组合天线具有体积较小、结构较为简单、成本较低和性能指标较好的优点。

本发明省去阻抗匹配网络的复杂设计，通过改变介质基板微带传输线的大小和形状以及微带传输线的间距，来获得天线较好的电性能参数，保证其小型化，使其能够应用在尺寸受限的移动通信和无线网络覆盖的终端之中，且天线辐射面积的利用率较高，抗干扰能力较强。

本发明的样品经多次改进和完善，最后经仪器的检测验证，涉及包含了3G频段(1920MHz～2170MHz)，WLAN频段(2400MHz～2500MHz/5150MHz～5850MHz)和GPS频段(1575.42MHz±1.023MHz)，驻波比在1.50以下，可以很好的满足设备运营商在有限的体积和空间内设置四副天线，而且每副天线对应的频段和收发信机设备内的连接端电性连接匹配，同时提供良好的电性能指标的需求。

总之，本发明省去阻抗匹配网络的复杂设计，通过改变介质基板微带传输线的大小和形状以及微带传输线的间距，来获得天线较好的电性能参数，保证其小型化，使其能够应用在尺寸受限的移动通信、GPS定位和无线网络覆盖的终端之中，且天线辐射面积的利用率高，抗干扰能力强。本发明的四端口吸盘组合天线体积较小，成本低廉，生产制作简单，易于规模生产；焊接时只需一人操作，便可一步到位，使得焊接操作的效率高，能大大地提高生产效率，同时也能提升产品的品质，能满足设备运营商低成本和高性能的要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种四端口吸盘组合天线，其特征在于，包括天线外罩、底盖、护线套、电缆护被、第一端口馈电电缆、第二端口馈电电缆、第三端口馈电电缆和第四端口馈电电缆，所述第一端口馈电电缆、第二端口馈电电缆、第三端口馈电电缆和第四端口馈电电缆均套摄于所述电缆护被内，所述底盖内装有磁铁，所述天线外罩的底部固定在所述底盖上，所述天线外罩内的中间位置安装固定有3G频段线路板，所述3G频段线路板的两边各安装有一个ABS支撑柱，所述ABS支撑柱的一端与所述底盖安装固定，所述ABS支撑柱的另一端与圆形塑料板安装固定，每个所述ABS支撑柱的外侧各安装固定有一个WlAN频段线路板，所述3G频段线路板的上端安装固定有一个GPS频段线路板，所述GPS频段线路板固定在所述圆形塑料板上，所述圆形塑料板的两端分别与对应所述WlAN频段线路板的上端固定配合；

所述WlAN频段线路板为高频单面覆铜PCB板，所述WlAN频段线路板上设有高频段辐射振子、S弯形传输线路和低频段辐射振子，所述高频段辐射振子由1/4波长的第一长方形辐射面和1/4波长的U字形辐射面构成，所述第一长方形辐射面和U字形辐射面的中间部分是所述第一端口馈电电缆的绝缘层，所述S弯形传输线路的一端与所述高频段辐射振子的一端连接导通，所述S弯形传输线路的另一端与所述低频段辐射振子的一端连接导通，所述低频段辐射振子由一个1/4波长的第二长方形辐射面构成，所述高频段辐射振子上设有第一馈电连接点和第一接地连接处，所述第一端口馈电电缆的一端与第一接头连接导通并焊接固定，所述第一端口馈电电缆的另一端穿过所述护线套后，其内导体与远离所述护线套的第一馈电连接点连接导通并焊接固定，外导体与远离所述护线套的第一接地连接处连接导通并焊接固定；

所述GPS频段线路板为高频单面覆铜PCB板，所述GPS频段线路板上设有GPS频段辐射振子，所述GPS频段辐射振子由两个1/4波长的扇形梅花状辐射面构成，两个所述扇形梅花状辐射面的中间部分是所述第二端口馈电电缆的绝缘层，所述GPS频段辐射振子上设有第二馈电连接点和第二接地连接处，所述第二端口馈电电缆的一端与第二接头连接导通并焊接固定，所述第二端口馈电电缆的另一端通过所述护线套并穿过所述圆形塑料板，其内导体与所述第二馈电连接点连接导通并焊接固定，外导体与所述第二接地连接处连接导通并焊接固定；

所述3G频段线路板为高频单面覆铜PCB板，所述3G频段线路板上设有3G频段辐射振子，所述3G频段辐射振子由两个1/4波长的个字形辐射面构成，两个所述个字形辐射面的中间部分是所述第三端口馈电电缆的绝缘层，所述3G频段辐射振子上设有第三馈电连接点和第三接地连接处，所述第三端口馈电电缆的一端与第三接头连接导通并焊接固定，所述第三端口馈电电缆的另一端穿过所述护线套，其内导体与所述第三馈电连接点连接导通并焊接固定，外导体与所述第三接地连接处连接导通并焊接固定；

所述第四端口馈电电缆的一端和第四接头连接导通并焊接固定，所述第四端口馈电电缆的另一端穿过所述护线套，其内导体与靠近所述护线套的第一馈电连接点连接导通并焊接固定，外导体与靠近所述护线套的第一接地连接处连接导通并焊接固定；

所述高频段辐射振子、低频段辐射振子、GPS频段辐射振子和3G频段辐射振子的长度为1/4λ0，其中，λ0为中心频点的空间自由波长；所述高频段辐射振子、GPS频段辐射振子和3G频段辐射振子中，其相邻两组馈电后为半波辐射振子，所述半波辐射振子以微带线印制在所述高频单面覆铜PCB板的正面上；所述高频单面覆铜PCB板的厚度为1.00mm～1.40mm，所述高频单面覆铜PCB板的材料为F4BM-2单面覆铜板，介电常数为2.65；所述圆形塑料板的厚度为1.0mm～1.5mm，直径为92mm～98mm，采用的材料为防紫外线ABS。

2.根据权利要求1所述的四端口吸盘组合天线，其特征在于，所述ABS支撑柱的高度为110mm～130mm，直径为7.5mm～8.5mm。

3.根据权利要求1所述的四端口吸盘组合天线，其特征在于，所述天线外罩的高度为160mm～175mm，所述底盖的直径为130mm～145mm，所述底盖采用的材料为防紫外线ABS。

4.根据权利要求1所述的四端口吸盘组合天线，其特征在于，所述磁铁的厚度为6.5mm～8.5mm，直径为55mm～65mm。

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