CN110504526B - 天线装置和终端 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种天线装置及终端，天线装置包括接地板、辐射体和信号源，辐射体设于接地板上，信号源用于向辐射体馈入第一频段的电磁波信号，接地板上开设第一缝隙和第二缝隙，第一缝隙和第二缝隙均为封闭的缝隙，且环绕在辐射体的周围，第一缝隙和第二缝隙用于遏制接地板上的电流分布，使得第一频段的电磁波信号产生的电流被束缚在第一缝隙和第二缝隙的内部及周围。通过设置环绕辐射体的第一缝隙和第二缝隙，遏制电流向接地板边缘流动，电流被束缚在第一缝隙和第二缝隙内部及周围，从而改变辐射体的方向图，使得辐射体的最大辐射方向向水平面移动，从而提升辐射体的水平面增益。

Description

天线装置和终端
技术领域
本发明属于通讯天线技术领域，尤其涉及一种天线装置和终端。
背景技术
相对于个人移动通讯终端，在车载通讯终端产品中，天线的水平面增益指标是衡量车载天线的主要指标。在已知的单极子天线方案中，当地板的尺寸无限大时，天线最大辐射方向在地板平面上(以下称水平面)，实际应用时，地板尺寸不可能无限大，则天线的最大辐射方向会上翘，水平面上增益较无限大地板会有一定恶化。
发明内容
本申请实施例提供一种天线装置，能够改善天线的方向图，提升水平面上的增益。
第一方面，本申请实施例提供的天线装置包括接地板、辐射体和信号源，所述辐射体设于所述接地板上，所述信号源用于向所述辐射体馈入第一频段的电磁波信号，所述接地板上开设第一缝隙和第二缝隙，所述第一缝隙和所述第二缝隙均为封闭的缝隙，且环绕在所述辐射体的周围，所述第一缝隙和所述第二缝隙用于遏制所述接地板上的电流分布，使得所述第一频段的电磁波信号产生的电流被束缚在所述第一缝隙和所述第二缝隙的内部及周围。
通过设置环绕辐射体的第一缝隙和第二缝隙，遏制电流向接地板边缘流动，电流被束缚在第一缝隙和第二缝隙内部及周围，从而改变辐射体的方向图，使得辐射体的最大辐射方向向水平面移动，从而提升辐射体的水平面增益。
其中，所述第一缝隙和所述第二缝隙以所述辐射体和所述接地板的连接处为中心呈中心对称设置。呈中心对称的第一缝隙和第二缝隙可以使辐射体周围的接地板上产生几乎相同的电流分布，使得天线的方向图在辐射体周围的各个方向上的形状几乎相同。
其中，所述辐射体至所述第一缝隙的径向距离为：0.2-0.3λ1，λ1为所述第一频段的电磁波信号的波长。设置第一缝隙距离辐射体为0.2-0.3λ1，电流从辐射体流向第一缝隙，在流经0.2-0.3λ1的距离时，电流处于较弱状态，电场较强，产生谐振，电流就会被束缚在第一缝隙内及周围，使得第一频段的电磁波信号的电流流过该路径后在第一缝隙处产生谐振，进而使得电流在第一缝隙内部和周围被束缚。
其中，所述第一缝隙为圆弧形，所述第一缝隙的内侧至所述辐射体中心之间的距离为第一半径，所述第一半径为0.25λ1。第一半径为0.25λ1，可使得第一频段的电磁波信号的电流流过该路径后在第一缝隙处产生谐振，因为0.25λ1处的电流最小的，电场最强，谐振效果最好，而使得电流在第一缝隙内部和周围被束缚。
其中，所述第一缝隙在圆周方向上延伸的尺寸为第一电长度，所述第一电长度为0.5λ1。通过设置第一电长度为0.5λ1，使得第一频段的电磁波信号的电流流动到第一缝隙11处时，在第一缝隙11处产生谐振。
其中，所述第一缝隙在径向上的尺寸为第一宽度，所述第一宽度为0.05λ1，所述第一频段为5.9GHz。通过设置第一宽度为0.05λ1，进而得到符合天线工作频段范围的第一频段5.9GHz。
一种实施例中，所述信号源还用于向所述辐射体馈入第二频段的电磁波信号，所述第二频段低于所述第一频段，所述天线装置还包括位于所述第一缝隙和所述第二缝隙的***的第三缝隙和第四缝隙，所述第三缝隙和所述第四缝隙均为封闭的缝隙，所述第三缝隙和所述第四缝隙用于遏制所述接地板上的电流分布，使得所述第二频段的电磁波信号产生的电流被束缚在所述第三缝隙和所述第四缝隙的内部及周围。
通过信号源馈入第二频段的电磁波信号，使得天线装置还可用于辐射第二频段的电磁波信号，使得天线装置可用于多频终端，并且，第二频段的电磁波信号产生的电流被第三缝隙和第四缝隙束缚，同样可以提升第二频段的电磁波信号的水平面的增益。
其中，所述第三缝隙和所述第四缝隙以所述辐射体和所述接地板的连接处为中心呈中心对称设置。呈中心对称的第三缝隙和第四缝隙可以使辐射体周围的接地板上产生几乎相同的电流分布，使得天线的方向图在辐射体周围的各个方向上的形状几乎相同。
其中，所述辐射体至所述第三缝隙的径向距离为：所述辐射体至所述第三缝隙的径向距离为：0.2-0.3λ2，λ2为所述第二频段的电磁波信号的波长。设置第三缝隙距离辐射体为0.2-0.3λ2，电流从辐射体流向第三缝隙，在流经0.2-0.3λ2的距离时，电流处于较弱状态，电场较强，产生谐振，电流就会被束缚在第三缝隙内及周围，使得第二频段的电磁波信号的电流流过该路径后在第三缝隙处产生谐振，进而使得电流在第三缝隙内部和周围被束缚。
其中，所述第三缝隙为圆弧形，所述第三缝隙的内侧至所述辐射体中心之间的距离为第二半径，所述第二半径为0.25λ2。第二半径为0.25λ2，可使得第二频段的电磁波信号的电流流过该路径后在第三缝隙处产生谐振，因为0.25λ2处的电流最小的，电场最强，谐振效果最好，而使得电流在第三缝隙内部和周围被束缚。
其中，所述第三缝隙在圆周方向上延伸的尺寸为第二电长度，所述第二电长度为0.5λ2。通过设置第二电长度为0.5λ2，使得第二频段的电磁波信号的电流流动到第三缝隙处时，在第三缝隙处产生谐振。
其中，所述第三缝隙在径向上的尺寸为第二宽度，所述第二宽度与所述第一宽度相等，所述第二频段为2.45GHz。通过设置第一宽度和第二宽度相同，进而得到符合天线工作频段范围的第二频段2.45GHz。
第二方面，本申请实施例提供的天线装置包括接地板、辐射体、信号源、第一滤波器和第二滤波器，所述辐射体设于所述接地板上，所述信号源用于向所述辐射体馈入第一频段和第二频段的电磁波信号，所述第二频段低于所述第一频段，所述接地板上开设第三缝隙和第四缝隙，所述第三缝隙和所述第四缝隙均为封闭的缝隙，且环绕在所述辐射体的周围，所述第一滤波器设于所述第三缝隙内，并将所述第三缝隙分隔为两段缝隙，所述第二滤波器设于所述第四缝隙内，并将所述第四缝隙分隔为两段缝隙，所述第一滤波器和所述第二滤波器使得所述第三缝隙和所述第四缝隙分别形成两种不同的电长度，使得所述第一频段和所述第二频段的电磁波信号所产生的电流均能被束缚在所述第三缝隙和所述第四缝隙的内部及周围。
通过设置环绕辐射体的第三缝隙和第四缝隙，遏制电流向接地板边缘流动，并通过设置第一滤波器和第二滤波器，使得第三缝隙上产生两种不同的电长度，第四缝隙上产生两种不同的电长度，从而使得辐射体产生第一频段和第二频段两种模态的谐振，满足多频通信需求，此外，由于第三缝隙和第四缝隙对电流的束缚作用，使得第一频段和第二频段的电磁波信号在水平面上的增益提升。
其中，所述第一滤波器和所述第二滤波器均为电感和电容串联的带通滤波器，均用于使得所述第二频段的电磁波信号产生的电流通过，并阻挡所述第一频段的电磁波信号产生的电流，使得所述第二频段的电磁波信号的电长度大于所述第一频段的电磁波信号的电长度。通过设置第一滤波器和第二滤波器为带通滤波器，使得第三缝隙上产生两段电长度，第四缝隙上产生两段电长度，且第三缝隙整体为频率较低的第二频段的电长度，第三缝隙的一部分为频率较高的第一频段的电长度，另一段由于第一滤波器的阻挡作用而没有电流流过，不用于束缚第一频率的电磁波信号。
其中，所述第一滤波器在所述第三缝隙及所述第二滤波器在所述第四缝隙内设置的具***置与所述第一频段的电磁波信号的波长λ1相关，所述第一滤波器设置在距离所述第三缝隙的端点0.5λ1处，所述第二滤波器设置在距离第四缝隙的端点0.5λ1处。通过上述设置，使得第一频段的电磁波信号的第一电长度为0.5λ1，第二频段的电磁波信号的第二电长度为0.5λ2，其中，λ1为第一频段的电磁波信号的波长，λ2为第二频段的电磁波信号的波长。
其中，所述第三缝隙和所述第四缝隙以所述辐射体和所述接地板的连接处为中心呈中心对称设置。呈中心对称的第三缝隙和第四缝隙可以使辐射体周围的接地板上产生几乎相同的电流分布，使得天线的方向图在辐射体周围的各个方向上的形状几乎相同。
其中，所述辐射体至所述第三缝隙的径向距离为：0.2-0.3λ2，λ2为所述第二频段的电磁波信号的波长。设置第三缝隙距离辐射体为0.2-0.3λ2，电流从辐射体流向第三缝隙，在流经0.2-0.3λ2的距离时，电流处于较弱状态，电场较强，产生谐振，电流就会被束缚在第三缝隙内及周围，使得第一频段和第二频段的电磁波信号的电流流过该路径后在第三缝隙处产生谐振，进而使得电流在第三缝隙内部和周围被束缚。
其中，所述第三缝隙为圆弧形，所述第三缝隙的内侧至所述辐射体中心之间的距离为第一半径，所述第一半径为0.25λ2。第一半径为0.5λ1，可使得第一频段的电磁波信号的电流流过该路径后在第三缝隙处产生谐振，因为0.25λ2处的电流最小的，电场最强，谐振效果最好，而使得电流在第三缝隙内部和周围被束缚。
其中，所述第三缝隙在圆周方向上延伸的尺寸为第一电长度，所述第一电长度为0.5λ2。通过设置第一电长度为λ1，使得第二频段的电磁波信号的电流流动到第三缝隙处时，在第三缝隙处产生谐振。
其中，所述第一缝隙在径向上的尺寸为第一宽度，所述第一宽度为0.05λ1，λ1为所述第一频段的电磁波信号的波长，所述第一频段为5.9GHz，所述第二频段为2.45GHz。通过设置第一宽度为0.05λ1，进而得到符合天线工作频段范围的第一频段5.9GHz和第二频段2.45GHz。
第三方面，本申请实施例提供的终端包括PCB板和前述天线装置，所述天线装置的辐射体设在所述PCB板上，所述接地板为所述PCB板的一部分，所述PCB板上设有用于馈电的所述信号源，所述信号源向所述辐射体馈电。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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1a是一种实施例的终端的结构示意图；
图1b是图1a的终端的天线装置的结构示意图；
图2a是一种实施例的天线装置的结构示意图；
图2b是图2a中A处的局部放大结构示意图；
图2c是一种实施例的天线装置的回波损耗(S11)仿真示意图；
图2d是一种实施例的未开缝隙和开缝隙后的接地板上的电流分布仿真示意图，图中左图为未开缝隙的仿真结果、右图为开缝隙后的仿真结果；
图2e是一种实施例的未开缝隙时的天线装置仿真方向图，图中左图为仿真方向图的俯视图、中间图为仿真方向图的侧视图、右图为仿真方向图侧视图(与中间图视角垂直)；
图2f是一种实施例的开缝隙后的天线装置仿真方向图，图中左图为仿真方向图的俯视图、中间图为仿真方向图的侧视图、右图为仿真方向图侧视图(与中间图视角垂直)；
图2g是一种实施例的天线装置未开缝隙和开缝隙后的水平面增益对比示意图；
图3a是另一种实施例的天线装置的结构示意图，图中省略了信号源和匹配电路；
图3b是图3a中A处的局部放大结构示意图；
图3c是一种实施例的天线装置的回波损耗(S11)仿真示意图；
图3d是一种实施例的未开缝隙的接地板上的电流分布仿真示意图，图中左图为2.45GHz模态的未开缝隙的仿真结果、右图为5.9GHz模态未开缝隙的仿真结果；
图3e是一种实施例的开缝隙后的接地板上的电流分布仿真示意图，图中左图为2.45GHz模态的开缝隙后的仿真结果、右图为5.9GHz模态开缝隙后的仿真结果；
图3f是一种实施例的2.45GHz模态未开缝隙时的天线装置仿真方向图，图中左图为仿真方向图的俯视图、中间图为仿真方向图的侧视图、右图为仿真方向图侧视图(与中间图视角垂直)；
图3g是一种实施例的5.9GHz模态未开缝隙时的天线装置仿真方向图，图中左图为仿真方向图的俯视图、中间图为仿真方向图的侧视图、右图为仿真方向图侧视图(与中间图视角垂直)；
图3h是一种实施例的2.45GHz模态开缝隙后的天线装置仿真方向图，图中左图为仿真方向图的俯视图、中间图为仿真方向图的侧视图、右图为仿真方向图侧视图(与中间图视角垂直)；
图3i是一种实施例的5.9GHz模态开缝隙后的天线装置仿真方向图，图中左图为仿真方向图的俯视图、中间图为仿真方向图的侧视图、右图为仿真方向图侧视图(与中间图视角垂直)；
图3j是一种实施例的天线装置的2.45GHz模态和5.9GHz模态的未开缝隙和开缝隙后的水平面增益对比示意图；
图4a是另一种实施例的天线装置的结构示意图；
图4b是图4a中A处的局部放大结构示意图；
图4c是一种实施例的天线装置的回波损耗(S11)仿真示意图；
图4d是一种实施例的未开缝隙的接地板上的电流分布仿真示意图，图中左图为2.45GHz模态的未开缝隙的仿真结果、右图为5.9GHz模态未开缝隙的仿真结果；
图4e是一种实施例的开缝隙后的接地板上的电流分布仿真示意图，图中左图为2.45GHz模态的开缝隙后的仿真结果、右图为5.9GHz模态开缝隙后的仿真结果；
图4f是一种实施例的2.45GHz模态未开缝隙时的天线装置仿真方向图，图中左图为仿真方向图的俯视图、中间图为仿真方向图的侧视图、右图为仿真方向图侧视图(与中间图视角垂直)；
图4g是一种实施例的5.9GHz模态未开缝隙时的天线装置仿真方向图，图中左图为仿真方向图的俯视图、中间图为仿真方向图的侧视图、右图为仿真方向图侧视图(与中间图视角垂直)；
图4h是一种实施例的2.45GHz模态开缝隙并加入滤波器后的天线装置仿真方向图，图中左图为仿真方向图的俯视图、中间图为仿真方向图的侧视图、右图为仿真方向图侧视图(与中间图视角垂直)；
图4i是一种实施例的5.9GHz模态开缝隙并加入滤波器后的天线装置仿真方向图，图中左图为仿真方向图的俯视图、中间图为仿真方向图的侧视图、右图为仿真方向图侧视图(与中间图视角垂直)；
图4j是一种实施例的天线装置的2.45GHz模态和5.9GHz模态的未开缝隙和开缝隙并加入滤波器后的水平面增益对比示意图。
具体实施例
请参考图1a，本申请实施例提供一种终端，该终端可以为汽车、飞机等移动的运输工具，通过提升终端的天线装置的水平面增益，从而使得终端的无线通信效果更好。以终端为汽车为例，该终端的天线装置可以为车载外接天线或车载T-Box，该终端的天线装置可以设置在例如汽车车顶、发动机盖等位置。
请参考图1b，图中省略了外壳，该终端包括PCB板和本申请实施例所提供的天线装置，所述天线装置的辐射体20连接在所述PCB板上，所述接地板10为所述PCB板的一部分，所述PCB板上设有用于馈电的所述信号源，所述信号源向所述辐射体20馈电。
由于终端上的接地板10不可能无限大，在接地板10上的辐射体20的方向图会上翘，造成水平面增益减小，而通过在接地板10上开设缝隙，可以将辐射体20的方向图下拉，使得辐射体20的最大辐射方向接近于水平面，从而增大天线的水平面增益，提升终端的无线通信效果。
请参考图2a和图2b，本申请实施例提供一种天线装置，包括接地板10、辐射体20和信号源30，所述辐射体20设于所述接地板10上，所述信号源30用于向所述辐射体20馈入第一频段的电磁波信号。所述天线装置还可包括匹配电路40，所述匹配电路40电连接在所述辐射体20和所述信号源30之间，用于调节所述辐射体20的谐振状态。所述接地板10上开设第一缝隙11和第二缝隙12，所述第一缝隙11和所述第二缝隙12均为封闭的缝隙，且环绕在所述辐射体20的周围，所述第一缝隙11和所述第二缝隙12用于遏制所述接地板10上的电流分布，使得所述第一频段的电磁波信号产生的电流被束缚在所述第一缝隙11和所述第二缝隙12的内部及周围。
通过设置环绕辐射体20的第一缝隙11和第二缝隙12，遏制电流向接地板10边缘流动，电流被束缚在第一缝隙11和第二缝隙12内部及周围，从而改变辐射体20的方向图，使得辐射体20的最大辐射方向向水平面移动，从而提升辐射体20的水平面增益。
与图1b所示终端类似，接地板10可为PCB板，PCB板上设有覆铜面，辐射体20连接在覆铜面上，从而实现接地，接地板10的尺寸可设置为远大于辐射体20本身的尺寸，使得接地板10尽量模拟无限大地面，利于参照无限大地面的天线辐射理论进行天线设计，其误差相对小。接地板10的形状可为圆形、方形、三角形等任意形状，只要能提供一大约为平面的导电表面作为接地板10的水平面即可。
在接地板10上开设的第一缝隙11和第二缝隙12均为封闭缝隙，即第一缝隙11和第二缝隙12之间不相交，且也不与接地板10的边缘连接，而是位于接地板10的中部，优选的，第一缝隙11和第二缝隙12均环绕接地板10的中心点设置。
具体而言，第一缝隙11和第二缝隙12在接地板10上环绕辐射体20设置的形式可以为第一缝隙11环绕在辐射体20其中一侧，第二缝隙12环绕在辐射体20之与第一缝隙11相对的另一侧，且连接第一缝隙11和第二缝隙12的两端与辐射体20之间的连线形成的角度均小于180°；另一种设置形式为第一缝隙11与第二缝隙12为嵌套结构，第一缝隙11位于第二缝隙12的内侧，即连接第一缝隙11的两端与辐射体20的连接的夹角大于180°，第二缝隙12位于第一缝隙11开口朝向的一侧，并且与第一缝隙11不重合，并在辐射体20的圆周范围内有至少部分区域重叠。不论是何种布置形式，均使得接地板10在开缝区域内和开缝区域外有至少部分连接的区域，以提供辐射体20的支撑结构，且辐射体20上的电流能从开缝区域内流动到第一缝隙11和第二缝隙12内部及开缝区域外的周围区域。
第一缝隙11和第二缝隙12的形状可为圆弧形、波浪形、矩形(即第一缝隙11和第二缝隙12各具有一直线段及一拐角，使得两者组合形成矩形)或锯齿形等均可，应当理解的，第一缝隙11和第二缝隙12需环绕辐射体20设置，故第一缝隙11和第二缝隙12的形状不能为两条直线。第一缝隙11和第二缝隙12的开设方式可以采用机械加工工艺，在接地板10上挖出贯穿接地板10上下表面的通槽，从而形成第一缝隙11和第二缝隙12。
辐射体20可以为单极天线、IFA(倒F)天线、LOOP(环形)天线等类型的天线结构，辐射体20可竖立于接地板10上，即辐射体20的主体结构呈站立状，而非主体贴合在接地板10表面，辐射体20的主体的延伸方向可以相对接地板10所在平面(即地面或水平面)垂直，也可以稍有一较小的倾斜角度，例如，辐射体20延伸方向与接地板10所在平面之间的夹角为45°～90°，如此，可以使得辐射体20与接地板10连接点所占用的面积最小，而辐射体20向远离接地板10的方向延伸出去，尽可能的模拟理想状态(即无限大地面)下的天线的辐射特性，得到近似的天线辐射方向图。
所述第一缝隙11和所述第二缝隙12以所述辐射体20和所述接地板10的连接处为中心呈中心对称设置。呈中心对称的第一缝隙11和第二缝隙12可以使辐射体20周围的接地板10上产生几乎相同的电流分布，使得天线的方向图在辐射体20周围的各个方向上的形状几乎相同。
所述辐射体20至所述第一缝隙11的径向距离为：0.2-0.3λ1，λ1为所述第一频段的电磁波信号的波长。设置第一缝隙11距离辐射体20为0.2-0.3λ1，电流从辐射体20流向第一缝隙11，在流经0.2-0.3λ1的距离时，电流处于较弱状态，电场较强，产生谐振，电流就会被束缚在第一缝隙11内及周围，使得第一频段的电磁波信号的电流流过该路径后在第一缝隙11处产生谐振，进而使得电流在第一缝隙11内部和周围被束缚。
所述第一缝隙11为圆弧形，所述第一缝隙11的内侧至所述辐射体20中心之间的距离为第一半径R1，所述第一半径R1为0.25λ1。第一半径R1为0.25λ1，可使得第一频段的电磁波信号的电流流过该路径后在第一缝隙11处产生谐振，因为0.25λ1处的电流最小的，电场最强，谐振效果最好，而使得电流在第一缝隙11内部和周围被束缚。
所述第一缝隙11在圆周方向上延伸的尺寸为第一电长度，所述第一电长度为0.5λ1。通过设置第一电长度为0.5λ1，使得第一频段的电磁波信号的电流流动到第一缝隙11处时，在第一缝隙11处产生谐振。所述第一缝隙11在径向上的尺寸为第一宽度W1，所述第一宽度W1为0.05λ1，所述第一频段为5.9GHz。通过设置第一宽度W1为0.05λ1，进而得到符合天线工作频段范围的第一频段5.9GHz。
在天线通信领域中，各种应用场景下都具有优先使用的频段，这些频段有的被纳入标准中，强制使用，需有相关资质并申请才可获得相关频段的使用权，有的形成行业惯例，例如，智能手机所使用的频段为低频、中频和高频，且每个频段的上下限都有限制，智能手机的天线需在这些频段内工作；车载天线亦是如此，也有专属的天线工作频段。总而言之，设计天线装置的结构时，需满足天线在规定的频段范围内。本实施例中，第一频段位于该规定频段范围内，例如，在车载天线等终端领域，5.9GHz的频率是常用的通信频率，通过上述设置而得到的5.9GHz频率，位于车载天线的较优频段范围内，可实现较好的无线通信效果。而要得到第一频段，需要设置第一缝隙11和第二缝隙12的结构，更具体的，需限定第一缝隙11及第二缝隙12的尺寸，而设置上述尺寸与馈入辐射体20的第一频段的电磁波信号的波长λ1相关，则使得在达到第一频段的谐振时，第一缝隙11和第二缝隙12可根据λ1的不同得到不同的尺寸，满足各种终端的天线装置的布置的需要。
本实施例中，辐射体20优选使用单极天线，辐射体20的高度优选为0.25λ1。单极天线具有对偶特性，理想状态下(即接地面为无限大平面)时其最大辐射方向为水平面，但在终端上应用时，接地板10的尺寸不可能无限大，故而设置第一缝隙11和第二缝隙12用于改变天线的方向图。具体的，天线10的高度为0.25λ1，第一半径R1为0.2λ1～0.3λ1，优选为0.25λ1，如此可使得电流在辐射体20和接地板10上流过的路径总长度为0.5λ1，此时天线的辐射方向图最接近偶极子天线的辐射形态，此时获得的水平面增益最高。而设置第一缝隙11的第一电长度为0.5λ1，信号源30给辐射体20馈电的同时也给第一缝隙11馈电，使得第一缝隙11上激发的谐振模态与辐射体20的谐振模态是同一模态，接地板10上的电流流到第一缝隙11处，就在第一缝隙11上形成谐振，而不再往更远处流动，相对于接地板10上没有设置缝隙的结构而言，改变了接地板10上的电流分布，使得天线的最大辐射方向向水平面移动，进而提升了水平面增益。
结合图2a和图2b，给出一种具体实施例：接地板10为圆形，其半径R地为65mm，辐射体20为单极天线，其高度H为10mm，第一半径R1为10mm，第一电长度为20mm，第一宽度W1为2mm，对此天线装置进行仿真，其仿真结果参见后续说明。
请参考图2c，天线的回波损耗S11图显示，在未开设缝隙时，天线的回波损耗曲线(虚线所示)中没有形成明显的谐振点，而开设第一缝隙11和第二缝隙12之后的天线回波损耗曲线(实线所示)中，明显可看到谐振频率在6GHz位置附近，而此谐振附近为本实施例中所要得到第一频段，仿真结果与5.9GHz的预期谐振点基本相同，达到了天线装置的设计目的。
请参考图2d，图中左图为未开缝隙时的电流分布图，右图为开缝隙后电流分布图，在无缝隙时，接地板10上电流分布一直延伸到板边，在增加缝隙后，接地板上电流大部分被“束缚”在缝隙内部和周围，缝隙外部电流较弱，缝隙的存在改变了接地板10上电流的分布，进而改变了天线的方向图和水平面增益。
请参考图2e，图中左图为仿真方向图的俯视图、中间图为仿真方向图的侧视图、右图为仿真方向图侧视图(与中间图视角垂直)，在未开缝隙时，天线的最大辐射方向上翘，致使最大辐射方向偏离水平面较远，水平面增益减小。
请参考图2f，图中左图为仿真方向图的俯视图、中间图为仿真方向图的侧视图、右图为仿真方向图侧视图(与中间图视角垂直)，开缝隙后，由于接地板10上的电流分布的变化，使得天线的方向图产生了变化，天线的方向图被下拉，使得天线的最大辐射方向偏离水平面的程度减小，其最大辐射方向更靠近水平面，从而增大了水平面增益。
请参考图2g，图中内侧圆形的圆点连线为未开缝隙时的水平面增益，外侧圆形的圆点连线为开缝隙后的水平面增益，可以看到，开缝隙后水平面增益提升量在2dB以上。
一种实施例中，请参考图3a和图3b，图中省略了信号源30和匹配电路40，与前一实施例类似，不同的是，所述信号源30还用于向所述辐射体20馈入第二频段的电磁波信号，所述第二频段低于所述第一频段，所述天线装置还包括位于所述第一缝隙11和所述第二缝隙12的***的第三缝隙13和第四缝隙14，所述第三缝隙13和所述第四缝隙14均为封闭的缝隙，所述第三缝隙13和所述第四缝隙14用于遏制所述接地板10上的电流分布，使得所述第二频段的电磁波信号产生的电流被束缚在所述第三缝隙13和所述第四缝隙14的内部及周围。
通过信号源30馈入第二频段的电磁波信号，使得天线装置还可用于辐射第二频段的电磁波信号，使得天线装置可用于多频终端，并且，第二频段的电磁波信号产生的电流被第三缝隙13和第四缝隙14束缚，同样可以提升第二频段的电磁波信号的水平面的增益。
本实施例中，第一频段和第二频段均位于规定频段范围内，且规定频段为两段不同的范围的频率范围，两者不重合。
所述第三缝隙13和所述第四缝隙14以所述辐射体20和所述接地板10的连接处为中心呈中心对称设置。呈中心对称的第三缝隙13和第四缝隙14可以使辐射体20周围的接地板10上产生几乎相同的电流分布，使得天线的方向图在辐射体20周围的各个方向上的形状几乎相同。
所述辐射体20至所述第三缝隙13的径向距离为：0.2-0.3λ2，λ2为所述第二频段的电磁波信号的波长。设置第三缝隙13距离辐射体20为0.2-0.3λ2，电流从辐射体20流向第三缝隙13，在流经0.2-0.3λ2的距离时，电流处于较弱状态，电场较强，产生谐振，电流就会被束缚在第三缝隙13内及周围，使得第二频段的电磁波信号的电流流过该路径后在第三缝隙13处产生谐振，进而使得电流在第三缝隙13内部和周围被束缚。
所述第三缝隙13为圆弧形，所述第三缝隙13的内侧至所述辐射体20中心之间的距离为第二半径R2，所述第二半径R2为0.25λ2。第二半径R2为0.25λ2，可使得第二频段的电磁波信号的电流流过该路径后在第三缝隙13处产生谐振，因为0.25λ2处的电流最小的，电场最强，谐振效果最好，使得电流在第三缝隙13内部和周围被束缚。
所述第三缝隙13在圆周方向上延伸的尺寸为第二电长度，所述第二电长度为0.5λ2。通过设置第二电长度为0.5λ2，使得第二频段的电磁波信号的电流流动到第三缝隙13处时，在第三缝隙13处产生谐振。
所述第三缝隙13在径向上的尺寸为第二宽度W2，所述第二宽度W2与所述第一宽度W1相等，所述第二频段为2.45GHz。通过设置第一宽度W1和第二宽度W2相同，进而得到符合天线工作频段范围的第二频段2.45GHz。在车载天线等终端领域，2.45GHz的频率也是常用的通信频率，通过上述设置而得到的2.45GHz频率，位于车载天线的较优频段范围内，可实现较好的无线通信效果。
本实施例中，辐射体20优选使用单极天线，辐射体20的高度优选为0.25λ2。限定第一缝隙11、第二缝隙12、第三缝隙13和第四缝隙14的尺寸，且设置上述尺寸与馈入辐射体20的第一频段的电磁波信号的波长λ1和第二频段的电磁波信号的波长λ2相关，则使得第一缝隙11和第二缝隙12用于形成第一频段的电磁波信号的谐振，第三缝隙13和第四缝隙14用于形成第二频段的电磁波信号的谐振，辐射体20及第一缝隙11、第二缝隙12、第三缝隙13和第四缝隙14可根据λ的不同得到不同的尺寸，满足各种终端的天线装置的布置的需要。
结合图3a和图3b，给出一种具体实施例：接地板10为圆形，其半径R地为100mm，辐射体20为单极天线，其高度H为20mm，第一半径R1为8mm，第一电长度为20mm，第一宽度W1和第二宽度W2为2mm，第二半径R2为20mm，第二电长度为40mm，对此天线装置进行仿真，其仿真结果参见后续说明。
请参考图3c，天线的回波损耗S11图显示，在未开设缝隙时，天线的回波损耗曲线(实线所示)中的谐振点，而开设第一缝隙11、第二缝隙12、第三缝隙13和第四缝隙14之后的天线回波损耗曲线(虚线所示)中，明显可看到在2.5GHz和5.9GHz位置附近产生了2个谐振点，而2.5GHz附近的谐振点为本实施例中预期要得到的第一频段，5.9GHz附近的谐振点为本实施例中预期要得到的第二频段，仿真结果与2.45GHz和5.9GHz的预设谐振点基本相同，达到了天线装置的设计目的。需要说明的是，还产生了4.5GHz位置附近的谐振，这个谐振是由第一缝隙11和第二缝隙12自身的谐振所产生，其与本实施例的主旨不同，可以不予以关注。
请参考图3d，图中左图为未开缝隙时的2.45GHz模态的电流分布图，右图为未开缝隙时的5.9GHz模态的电流分布图，可以看到，在无缝隙时，接地板10上电流分布一直延伸到板边。
请参考图3e，图中左图为开缝隙后的2.45GHz模态的电流分布图，右图为开缝隙后的5.9GHz模态的电流分布图，可以看到，接地板10上电流大部分被“束缚”在缝隙内部和周围，缝隙外部电流较弱，缝隙的存在改变了接地板10上电流的分布，进而改变了天线的方向图和水平面增益。
请参考图3f，图中左图为仿真方向图的俯视图、中间图为仿真方向图的侧视图、右图为仿真方向图侧视图(与中间图视角垂直)，在未开缝隙时，2.45GHz模态的最大辐射方向上翘，致使最大辐射方向偏离水平面较远，水平面增益减小。
请参考图3g，图中左图为仿真方向图的俯视图、中间图为仿真方向图的侧视图、右图为仿真方向图侧视图(与中间图视角垂直)，在未开缝隙时，5.9GHz模态的最大辐射方向上翘，致使最大辐射方向偏离水平面较远，水平面增益减小。
请参考图3h，图中左图为仿真方向图的俯视图、中间图为仿真方向图的侧视图、右图为仿真方向图侧视图(与中间图视角垂直)，开缝隙后，由于接地板10上的电流分布的变化，使得天线的2.45GHz模态方向图产生了变化，天线的方向图被下拉，使得天线的最大辐射方向偏离水平面的程度减小，其最大辐射方向更靠近水平面，从而增大了水平面增益。
请参考图3i，图中左图为仿真方向图的俯视图、中间图为仿真方向图的侧视图、右图为仿真方向图侧视图(与中间图视角垂直)，开缝隙后，由于接地板10上的电流分布的变化，使得天线的5.9GHz模态方向图产生了变化，天线的方向图被下拉，使得天线的最大辐射方向偏离水平面的程度减小，其最大辐射方向更靠近水平面，从而增大了水平面增益。
请参考图3j，图中内侧圆形的圆点连线为未开缝隙时2.45GHz模态的水平面增益，外侧圆形的圆点连线为开缝隙后2.45GHz模态的水平面增益，内侧圆形的实线为未开缝隙时5.9GHz模态的水平面增益，外侧圆形的虚线为开缝隙后5.9GHz模态的水平面增益，可以看到，开缝隙后两种模态的水平面增益提升量均在2dB以上。
请参考图4a和图4b，本发明另一实施例提供一种天线装置，包括接地板10、辐射体20和信号源30，所述辐射体20设于所述接地板10上。所述天线装置还可包括匹配电路40，所述匹配电路40电连接在所述辐射体20和所述信号源30之间，用于调节所述辐射体20的谐振状态。所述信号源30用于向所述辐射体20馈入第一频段和第二频段的电磁波信号，所述第二频段低于所述第一频段，所述接地板10上开设第三缝隙13和第四缝隙14，所述第三缝隙13和所述第四缝隙14均为封闭的缝隙，且环绕在所述辐射体20的周围，所述天线装置还包括第一滤波器131和第二滤波器141，所述第一滤波器131设于所述第三缝隙13内，并将所述第三缝隙13分隔为两段缝隙，所述第二滤波器141设于所述第四缝隙14内，并将所述第四缝隙14分隔为两段缝隙，所述第一滤波器131和所述第二滤波器141使得所述第三缝隙13和所述第四缝隙14分别形成两种不同的电长度，使得所述第一频段和所述第二频段的电磁波信号所产生的电流均能被束缚在所述第三缝隙13和所述第四缝隙14的内部及周围。
通过设置环绕辐射体20的第三缝隙13和第四缝隙14，遏制电流向接地板10边缘流动，并通过设置第一滤波器131和第二滤波器141，使得第三缝隙13上产生两种不同的电长度，第四缝隙14上产生两种不同的电长度，从而使得辐射体20产生第一频段和第二频段两种模态的谐振，满足多频通信需求，此外，由于第三缝隙13和第四缝隙14对电流的束缚作用，使得第一频段和第二频段的电磁波信号在水平面上的增益提升。其中，完整的第三缝隙13和第四缝隙14用于束缚第二频段的电磁波信号所产生的电流，而加入了第一滤波器131和第二滤波器141，使得天线装置可以同时对第一频段的电磁波信号所产生的电流形成遏制作用，使其被束缚在第三缝隙13的一部分和第四缝隙14的一部分内。
本实施例中的第三缝隙13和第四缝隙14与图3a和图3b所示实施例中的基本相同，相当于是取消图3a和图3b中的第一缝隙11和第二缝隙12，并在第三缝隙13和第四缝隙14中加入第一滤波器131和第二滤波器141。
所述第一滤波器131和所述第二滤波器141均为电感和电容串联的带通滤波器，均用于使得所述第二频段的电磁波信号产生的电流通过，并阻挡所述第一频段的电磁波信号产生的电流，使得所述第二频段的电磁波信号的电长度大于所述第一频段的电磁波信号的电长度。通过设置第一滤波器131和第二滤波器141为带通滤波器，使得第三缝隙13上产生两段电长度，第四缝隙14上产生两段电长度，且第三缝隙13整体为频率较低的第二频段的电长度，第三缝隙13的一部分为频率较高的第一频段的电长度，另一段由于第一滤波器131的阻挡作用而没有电流流过，故不用于束缚第一频率的电磁波信号，第四缝隙14与此类似，不再赘述。
第一滤波器131在第三缝隙13及第二滤波器141在第四缝隙14内设置的具***置与第一频段的电磁波信号的波长λ1相关，具体为：第一滤波器131设置在距离第三缝隙13的端点0.5λ1处，第二滤波器141设置在距离第四缝隙14的端点14的端点0.5λ1处。通过上述设置，使得第一频段的电磁波信号的第一电长度为0.5λ1，第二频段的电磁波信号的第二电长度为0.5λ2，其中，λ1为第一频段的电磁波信号的波长，λ2为第二频段的电磁波信号的波长。
所述第三缝隙13和所述第四缝隙14以所述辐射体20和所述接地板10的连接处为中心呈中心对称设置。呈中心对称的第三缝隙13和第四缝隙14可以使辐射体20周围的接地板10上产生几乎相同的电流分布，使得天线的方向图在辐射体20周围的各个方向上的形状几乎相同。
所述辐射体20至所述第三缝隙13的径向距离为：0.2-0.3λ2，λ2为所述第二频段的电磁波信号的波长。设置第三缝隙13距离辐射体20为0.2-0.3λ2，电流从辐射体20流向第三缝隙13，在流经0.2-0.3λ2的距离时，电流处于较弱状态，电场较强，产生谐振，电流就会被束缚在第三缝隙13内及周围，使得第一频段和第二频段的电磁波信号的电流流过该路径后在第三缝隙13处产生谐振，进而使得电流在第三缝隙13内部和周围被束缚。
所述第三缝隙13为圆弧形，所述第三缝隙13的内侧至所述辐射体20中心之间的距离为第一半径R1，所述第一半径为0.25λ2。第一半径R1为0.25λ2，可使得第一频段的电磁波信号的电流流过该路径后在第三缝隙13处产生谐振，因为0.25λ2处的电流最小的，电场最强，谐振效果最好，而使得电流在第三缝隙13内部和周围被束缚。
所述第三缝隙13在圆周方向上延伸的尺寸为第一电长度，所述第一电长度为0.5λ2。通过设置第一电长度为0.5λ2，使得第二频段的电磁波信号的电流流动到第三缝隙13处时，在第三缝隙13处产生谐振。
所述第三缝隙13在径向上的尺寸为第一宽度W1，所述第一宽度W1为0.05λ1，λ1为所述第一频段的电磁波信号的波长，所述第一频段为5.9GHz，所述第二频段为2.45GHz。通过设置第一宽度W1为0.05λ1，进而得到符合天线工作频段范围的第一频段5.9GHz和第二频段2.45GHz。在车载天线等终端领域，2.45GHz和5.9GHz的频率均是常用的通信频率，通过上述设置而得到的2.45GHz和5.9GHz频率，均位于车载天线的较优频段范围内，可实现较好的无线通信效果。
本实施例中，辐射体20优选使用单极天线，辐射体20的高度优选为0.25λ2。
结合图4a和图4b，给出一种具体实施例：接地板10为圆形，其半径R地为100mm，辐射体20为单极天线，其高度H为20mm，第一半径R1为20mm，第一电长度为40mm，第一宽度W1为2mm，第一滤波器131和第二滤波器141均为电感为3.6nH、电容为0.2pF串联的带通滤波器，对此天线装置进行仿真，其仿真结果参见后续说明。
请参考图4c，图中实线为无缝隙时天线的S11曲线，虚线为开了缝隙后并加入滤波器的天线S11曲线，可以看到，开了缝隙并加入了滤波器后，产生的两个谐振点的位置靠近预期的第一频段2.45GHz和第二频段5.9GHz，达到了天线装置的设置目的。
请参考图4d，图中左图为未开缝隙时2.45GHz模态的电流分布图，图中右图为未开缝隙时5.9GHz模态电流分布图，可以看到，在无缝隙时，接地板10上电流分布一直延伸到板边。
请参考图4e，图中左图为开缝隙并加入滤波器后的2.45GHz模态的电流分布图，右图为开缝隙并加入滤波器后的5.9GHz模态的电流分布图，可以看到，在增加缝隙并加入滤波器后，接地板10上电流一定程度上被“束缚”在缝隙内部和周围，缝隙外部电流变弱。其中缝隙自身可改善2.45GHz电流分布，而在缝隙特定位置上增加的滤波器使得5.9GHz的电流也在缝隙上产生谐振，即同一个缝隙在增加滤波器后使两种模态的电流在缝隙周围产生了谐振，从而改变了接地板10上电流的分布，进而改变了天线的方向图和水平面增益。
请参考图4f，图中左图为仿真方向图的俯视图、中间图为仿真方向图的侧视图、右图为仿真方向图侧视图(与中间图视角垂直)，在未开缝隙时，2.45GHz模态的最大辐射方向上翘，致使最大辐射方向偏离水平面较远，水平面增益减小。
请参考图4g，图中左图为仿真方向图的俯视图、中间图为仿真方向图的侧视图、右图为仿真方向图侧视图(与中间图视角垂直)，在未开缝隙时，5.9GHz模态的最大辐射方向上翘，致使最大辐射方向偏离水平面较远，水平面增益减小。
请参考图4h，图中左图为仿真方向图的俯视图、中间图为仿真方向图的侧视图、右图为仿真方向图侧视图(与中间图视角垂直)，开缝隙并加入滤波器后，由于接地板10上的电流分布的变化，使得天线的2.45GHz模态方向图产生了变化，天线的方向图被下拉，使得天线的最大辐射方向偏离水平面的程度减小，其最大辐射方向更靠近水平面，从而增大了水平面增益。
请参考图4i，图中左图为仿真方向图的俯视图、中间图为仿真方向图的侧视图、右图为仿真方向图侧视图(与中间图视角垂直)，开缝隙并加入滤波器后，由于接地板10上的电流分布的变化，使得天线的5.9GHz模态方向图产生了变化，天线的方向图被下拉，使得天线的最大辐射方向偏离水平面的程度减小，其最大辐射方向更靠近水平面，从而增大了水平面增益。
请参考图4j，图中内侧圆形的圆点连线为未开缝隙时2.45GHz模态的水平面增益，外侧圆形的圆点连线为开缝隙后2.45GHz模态的水平面增益，内侧圆形的实线为未开缝隙时5.9GHz模态的水平面增益，外侧圆形的虚线为开缝隙后5.9GHz模态的水平面增益，可以看到，开缝隙并增加滤波器后2.45GHz模态水平面增益提升量在1.3dB左右，5.9GHz模态水平面增益提升量在0.5dB左右。
以上所揭露的仅为本发明几种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (20)

1.一种天线装置，其特征在于，包括接地板、辐射体、信号源、第一滤波器和第二滤波器，所述辐射体设于所述接地板上，所述信号源用于向所述辐射体馈入第一频段和第二频段的电磁波信号，所述第二频段低于所述第一频段，所述接地板上开设第三缝隙和第四缝隙，所述第三缝隙和所述第四缝隙均为封闭的缝隙，且环绕在所述辐射体的周围，所述第一滤波器设于所述第三缝隙内，并将所述第三缝隙分隔为两段缝隙，所述第二滤波器设于所述第四缝隙内，并将所述第四缝隙分隔为两段缝隙，所述第一滤波器和所述第二滤波器使得所述第三缝隙和所述第四缝隙分别形成两种不同的电长度，使得所述第一频段和所述第二频段的电磁波信号所产生的电流均能被束缚在所述第三缝隙和所述第四缝隙的内部及周围。
2.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述第一滤波器和所述第二滤波器均为电感和电容串联的带通滤波器，均用于使得所述第二频段的电磁波信号产生的电流通过，并阻挡所述第一频段的电磁波信号产生的电流。
3.如权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述第三缝隙和所述第四缝隙以所述辐射体和所述接地板的连接处为中心呈中心对称设置。
4.如权利要求3所述的天线装置，其特征在于，所述辐射体至所述第三缝隙的径向距离为：0.2-0.3λ2，λ2为所述第二频段的电磁波信号的波长。
5.如权利要求4所述的天线装置，其特征在于，所述第三缝隙为圆弧形，所述第三缝隙的内侧至所述辐射体中心之间的距离为第一半径，所述第一半径为0.25λ2。
6.如权利要求5所述的天线装置，其特征在于，所述第三缝隙在圆周方向上延伸的尺寸为第一电长度，所述第一电长度为0.5λ2。
7.如权利要求6所述的天线装置，其特征在于，所述第三缝隙在径向上的尺寸为第一宽度，所述第一宽度为0.05λ1，λ1为所述第一频段的电磁波信号的波长。
8.一种天线装置，其特征在于，包括接地板、辐射体和信号源，所述辐射体设于所述接地板上，所述信号源用于向所述辐射体馈入第一频段的电磁波信号，所述接地板上设有第一缝隙和第二缝隙，所述第一缝隙和所述第二缝隙均为封闭的缝隙，且环绕在所述辐射体的周围，所述第一缝隙和所述第二缝隙用于遏制所述第一频段的电磁波信号在所述接地板上激励的电流分布，使得所述第一频段的电磁波信号产生的电流被束缚在所述第一缝隙和所述第二缝隙的内部及周围。
9.如权利要求8所述的天线装置，其特征在于，所述第一缝隙和所述第二缝隙以所述辐射体和所述接地板的连接处为中心呈中心对称设置。
10.如权利要求9所述的天线装置，其特征在于，所述辐射体至所述第一缝隙的径向距离为：0.2-0.3λ1，λ1为所述第一频段的电磁波信号的波长。
11.如权利要求10所述的天线装置，其特征在于，所述第一缝隙为圆弧形，所述第一缝隙的内侧至所述辐射体中心之间的距离为第一半径，所述第一半径为0.25λ1。
12.如权利要求11所述的天线装置，其特征在于，所述第一缝隙在圆周方向上延伸的尺寸为第一电长度，所述第一电长度为0.5λ1。
13.如权利要求12所述的天线装置，其特征在于，所述第一缝隙在径向上的尺寸为第一宽度，所述第一宽度为0.05λ1。
14.如权利要求8所述的天线装置，其特征在于，所述信号源还用于向所述辐射体馈入第二频段的电磁波信号，所述第二频段低于所述第一频段，所述天线装置还包括位于所述第一缝隙和所述第二缝隙的***的第三缝隙和第四缝隙，所述第三缝隙和所述第四缝隙均为封闭的缝隙。
15.如权利要求14所述的天线装置，其特征在于，所述第三缝隙和所述第四缝隙以所述辐射体和所述接地板的连接处为中心呈中心对称设置。
16.如权利要求14所述的天线装置，其特征在于，所述辐射体至所述第三缝隙的径向距离为：0.2-0.3λ2，λ2为所述第二频段的电磁波信号的波长。
17.如权利要求15所述的天线装置，其特征在于，所述第三缝隙为圆弧形，所述第三缝隙的内侧至所述辐射体中心之间的距离为第二半径，所述第二半径为0.25λ2。
18.如权利要求17所述的天线装置，其特征在于，所述第三缝隙在圆周方向上延伸的尺寸为第二电长度，所述第二电长度为0.5λ2。
19.如权利要求18所述的天线装置，其特征在于，所述第一缝隙在径向上的尺寸为第一宽度，所述第三缝隙在径向上的尺寸为第二宽度，所述第二宽度与所述第一宽度相等。
20.一种终端，其特征在于，包括PCB板和如权利要求1至19任一项所述的天线装置，所述天线装置的辐射体设在所述PCB板上，所述接地板为所述PCB板的一部分，所述PCB板上设有用于馈电的所述信号源，所述信号源向所述辐射体馈电。
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