CN111082220A - 小型化多频带天线及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种小型化多频带天线及电子设备，小型化多频带天线包括介质基板、主辐射枝节、耦合枝节和C型枝节，主辐射枝节设置于所述介质基板上，并工作于第一频段，耦合枝节与所述主辐射枝节形成分布电容，以优化主辐射枝节在所述第一频段的阻抗匹配。C型枝节工作于第二频段，与所述主辐射枝节连接，并与所述主辐射枝节进行阻抗匹配，以优化天线在第二频段的辐射性能。本发明用于解决现有天线***在实现WiFi和蓝牙两个工作频段时需要通过两个天线的技术问题。

Description

小型化多频带天线及电子设备
技术领域
本发明涉及信号传输技术领域，特别涉及小型化多频带天线及电子设备。
背景技术
目前蓝牙技术和WiFi技术日渐成熟，在电子设备进行信号传输时，通过天线实现电磁波的转换，以实现信号的发送与接收，由于天线的工作频段比较单一且天线设计时仅仅是针对某一个频段进行优化。从而使得经过针对性设计的天线，在被优化的频段内工作，且天线的传输效率最好。
而现有技术中很多产品及设备能同时支持蓝牙连接模式和WiFi连接模式去进行数据的传输。为了充分的保证天线的传输效率，现有电子设备的WiFi***和蓝牙***是用两个独立天线来实现，以此进行电磁波的转换。但是，采用最少一个工作在WiFi频段的天线和最少一个工作在蓝牙频段的天线，由于隔离度等的影响，同时支持蓝牙连接模式和WiFi连接模式的天线***体积会比较大。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种小型化多频带天线，旨在解决现有天线***同时工作在两个不同的工作频段时体积较大的技术问题。
为实现上述目的，本发明提出一种小型化多频带天线，所述小型化多频带天线包括：
介质基板；
主辐射枝节，设置于所述介质基板上，并工作于第一频段；
耦合枝节，与所述主辐射枝节形成分布电容，以优化主辐射枝节在所述第一频段的阻抗匹配；
C型枝节，工作于第二频段，与所述主辐射枝节连接，并与所述主辐射枝节进行阻抗匹配，以优化天线在第二频段的辐射性能。
可选地，所述介质基板包括净空区，所述主辐射枝节、所述耦合枝节及所述C型枝节均设置于所述净空区。
可选地，所述小型化多频带天线还包括渐变阻抗微带馈电线和金属地，所述净空区和所述金属地相邻设置，所述渐变阻抗微带馈电线与所述主辐射枝节电连接，所述渐变阻抗微带馈电线设置于所述金属地。
可选地，所述介质基板的长度为18mm，所述介质基板的宽度为18.9mm，所述介质基板的厚度为1.53mm。
可选地，所述主辐射枝节包括U型段和L型段，在所述U型段中部设置有所述耦合枝节，与所述U型段构成E型段，所述耦合枝节设置于所述U型段中部第二频段的1/4波长所处的位置。
可选地，所述C型枝节包括依次连接的第一段、第二段和第三段，所述第一段的长度为3.15mm，所述第一段的宽度为0.9mm；所述第二段的长度为6mm－8mm，所述第二段的宽度为0.9mm；所述第三段的长度为4mm，所述第三段的宽度为0.9mm。
可选地，所述U型段包括依次连接的第四段、第五段和第六段；所述第四段的长度为9mm，所述第四段的宽度为1.8mm；所述第五段的长度为6.5mm，所述第五段的宽度为1.8mm；所述第六段的长度为7.2mm，所述第六段的宽度为1.8mm。
可选地，所述L型段包括依次连接的第七段和第八段；所述第七段的长度为5.85mm，所述第七段的宽度为1.8mm；所述第七段的长度为9mm，所述第七段的宽度为1.8mm。
可选地，所述耦合枝节的长度为6mm-8mm，所述耦合枝节的宽度为0.9mm。
为实现上述目的，本发明还提出一种电子设备，包括如上所述的小型化多频带天线。
本发明通过在小型化多频带天线设置有介质基板、主辐射枝节、耦合枝节和C型枝节，其中，主辐射枝节设置于所述介质基板上，并工作于第一频段，耦合枝节与所述主辐射枝节形成分布电容，以优化主辐射枝节在所述第一频段的阻抗匹配，C型枝节工作于第二频段，与所述主辐射枝节连接，并与所述主辐射枝节进行阻抗匹配，以优化天线在第二频段的辐射性能，从而使得仅采用一个天线，减小了天线所占面积，天线分设不同的枝节即可实现天线同时工作在两个频段，且经过有效改善天线阻抗，上述方案利用多枝节天线共同作用，协同耦合在高低频点处形成谐振，创造性的使用C形枝节进行阻抗调节，同时，依据天线辐射体结构优势，使用耦合枝节与主辐射枝节构成的主辐射面形成不同的分布电容，有效改善天线阻抗，可以在保证小型化的基础上，实现天线的辐射性能。
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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明小型化多频带天线的结构示意图；
图2为本发明小型化多频带天线的仿真结果示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
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的一部分实施例，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作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。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种小型化多频带天线，用于解决现有的驱动芯片驱动能力有限的技术问题。
在一实施例中，如图1所示，提出一种小型化多频带天线设置有介质基板、主辐射枝节30、耦合枝节40和C型枝节50，其中，主辐射枝节30设置于介质基板上，并工作于第一频段，耦合枝节40与主辐射枝节30形成分布电容，以优化主辐射枝节30在第一频段的阻抗匹配，C型枝节50工作于第二频段，与主辐射枝节30连接，并与主辐射枝节30进行阻抗匹配，以优化天线在第二频段的辐射性能，从而使得仅采用一个天线，减小了天线所占面积，天线分设不同的枝节即可实现天线同时工作在两个频段，且经过有效改善天线阻抗，上述方案利用多枝节天线共同作用，协同耦合在高低频点处形成谐振，创造性的使用C形枝节进行阻抗调节，同时，依据天线辐射体结构优势，使用耦合枝节40与主辐射枝节30构成的主辐射面形成不同的分布电容，有效改善天线阻抗，可以在保证小型化的基础上，实现天线的辐射性能。且天线辐射面结构简单，减少了后续生产过程中的加工误差，易于大批量生产。
在一实施例中，介质基板包括净空区10，主辐射枝节30、耦合枝节40及C型枝节50均设置于净空区10。此时，可以使得主辐射枝节30、耦合枝节40及C型枝节50远离其他金属物体，实现金属屏蔽，排除干扰。
在一实施例中，小型化多频带天线还包括渐变阻抗微带馈电线和金属地20，净空区10和金属地20相邻设置，渐变阻抗微带馈电线与主辐射枝节30电连接，渐变阻抗微带馈电线设置于金属地20。其中，渐变阻抗式的微带馈电线结构，进一步改善了天线的阻抗匹配，优化天线了的辐射性能，使得天线的传输效率进一步提升，天线可以同时工作在蓝牙和WiFi工作频段。
在一实施例中，介质基板的长度为18mm，介质基板的宽度为18.9mm，介质基板的厚度为1.53mm。
其中，当介质基板的长度为18mm，介质基板的宽度为18.9mm可以使得小型化多频带天线更好的工作在蓝牙频段(2.4Ghz)和WIFI频段(5.8Ghz)，使得天线近场与远场的划分清楚，更方便进行仿真与结构设计。
在一实施例中，主辐射枝节30包括U型段和L型段，在U型段中部设置有耦合枝节40，与U型段构成E型段，耦合枝节40设置于U型段中部第二频段的1/4波长所处的位置。
其中，主辐射枝节30为主要辐射体，长度为22.55mm，一般以蓝牙及WIFI频段的1/4波长的平均值进行计算，参考范围15mm～30mm。主辐射枝节30主要工作在蓝牙频段(2.4Ghz)，主辐射枝节30的长度和位置主要影响低频辐射(2.4Ghz)，此外在主辐射枝节30相对于高频辐射段(5.8Ghz)的1/4波长的相应位置加入C型枝节50，可以改善高频辐射段的阻抗匹配，实现天线性能的提升。
在一实施例中，C型枝节50包括依次连接的第一段、第二段和第三段，第一段的长度为3.15mm，第一段的宽度为0.9mm；第二段的长度为6mm－8mm，第二段的宽度为0.9mm；第三段的长度为4mm，第三段的宽度为0.9mm。
其中，通过设置C型枝节50结构，可以增强主辐射枝节30末端和地板的耦合。通过调整C型枝节50的长度及宽度，优化分布电容的大小，进而优化天线在高频段的辐射性能。当第一段的长度为3.15mm，第一段的宽度为0.9mm；第二段的长度为6mm－8mm，第二段的宽度为0.9mm；第三段的长度为4mm，第三段的宽度为0.9mm时，天线的WIFI频段的优化最有效果，当第二段的长度为6.5mm阻抗优化效果最好。
在一实施例中，U型段包括依次连接的第四段、第五段和第六段；第四段的长度为9mm，第四段的宽度为1.8mm；第五段的长度为6.5mm，第五段的宽度为1.8mm；第六段的长度为7.2mm，第六段的宽度为1.8mm。
上述实施例中，U型段与耦合枝节40形成不同的分布电容，可以实现较好的阻抗优化，选取数值为上述实施例中对应数值时，其优化阻抗性能最好。
在一实施例中，L型段包括依次连接的第七段和第八段；第七段的长度为5.85mm，第七段的宽度为1.8mm；第七段的长度为9mm，第七段的宽度为1.8mm。
上述实施例中，L型段与耦合枝节40形成不同的分布电容，可以实现较好的阻抗优化，选取数值为上述实施例中对应数值时，其优化阻抗性能最好。
在一实施例中，耦合枝节40的长度为6mm－8mm，耦合枝节40的宽度为0.9mm。
耦合枝节40在蓝牙频段及WIFI频段均有阻抗优化的作用且以WIFI频段的优化最有效果，其长度的参考范围在6mm～8mm，其中以6.75mm最优。
综上，对天线进行仿真后，如图2所示，其在蓝牙频段及WIFI频段的传输效率最好。在在保证小型化的基础上，优化天线的辐射性能，使天线可以同时工作在蓝牙和WiFi工作频段，且保证天线的传输效率处于业界水准，不会降低，甚至在WiFi工作频段还优于业界水准。
为了解决上述问题，本发明还提出一种电子设备，包括如上的小型化多频带天线。
值得注意的是，因为本发明电子设备包含了上述小型化多频带天线的全部实施例，因此本发明电子设备具有上述小型化多频带天线的所有有益效果，此处不再赘述。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种小型化多频带天线，其特征在于，所述小型化多频带天线包括：
介质基板；
主辐射枝节，设置于所述介质基板上，并工作于第一频段；
耦合枝节，与所述主辐射枝节形成分布电容，以优化主辐射枝节在所述第一频段的阻抗匹配；
C型枝节，工作于第二频段，与所述主辐射枝节连接，并与所述主辐射枝节进行阻抗匹配，以优化天线在第二频段的辐射性能。
2.如权利要求1所述的小型化多频带天线，其特征在于，所述介质基板包括净空区，所述主辐射枝节、所述耦合枝节及所述C型枝节均设置于所述净空区。
3.如权利要求2所述的小型化多频带天线，其特征在于，所述小型化多频带天线还包括渐变阻抗微带馈电线和金属地，所述净空区和所述金属地相邻设置，所述渐变阻抗微带馈电线与所述主辐射枝节电连接，所述渐变阻抗微带馈电线设置于所述金属地。
4.如权利要求3所述的小型化多频带天线，其特征在于，所述介质基板的长度为18mm，所述介质基板的宽度为18.9mm，所述介质基板的厚度为1.53mm。
5.如权利要求3所述的小型化多频带天线，其特征在于，所述主辐射枝节包括U型段和L型段，在所述U型段中部设置有所述耦合枝节，与所述U型段构成E型段，所述耦合枝节设置于所述U型段中部第二频段的1/4波长所处的位置。
6.如权利要求3所述的小型化多频带天线，其特征在于，所述C型枝节包括依次连接的第一段、第二段和第三段，所述第一段的长度为3.15mm，所述第一段的宽度为0.9mm；所述第二段的长度为6mm－8mm，所述第二段的宽度为0.9mm；所述第三段的长度为4mm，所述第三段的宽度为0.9mm。
7.如权利要求4所述的小型化多频带天线，其特征在于，所述U型段包括依次连接的第四段、第五段和第六段；所述第四段的长度为9mm，所述第四段的宽度为1.8mm；所述第五段的长度为6.5mm，所述第五段的宽度为1.8mm；所述第六段的长度为7.2mm，所述第六段的宽度为1.8mm。
8.如权利要求4所述的小型化多频带天线，其特征在于，所述L型段包括依次连接的第七段和第八段；所述第七段的长度为5.85mm，所述第七段的宽度为1.8mm；所述第七段的长度为9mm，所述第七段的宽度为1.8mm。
9.如权利要求1所述的小型化多频带天线，其特征在于，所述耦合枝节的长度为6mm－8mm，所述耦合枝节的宽度为0.9mm。
10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的小型化多频带天线。
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