CN111864358A - 一种新型金属天线 - Google Patents

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秦玉峰
陈平
胡珺
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Abstract

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种新型金属天线，包括天线本体，天线本体安装在PCB基板上，天线本体包括接地组件、传输组件、辐射组件和连接组件，接地组件和传输组件均位于PCB基板的上方，辐射组件位于PCB基板的下方，辐射组件与接地组件通过连接组件相连，连接组件位于PCB基板的侧面，传输组件连接在接地组件上。本发明具有低轮廓、尺寸小和不占空间等优点。

Description

一种新型金属天线
技术领域
本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种新型金属天线。
背景技术
随着Wi-Fi技术的蓬勃发展，Wi-Fi接入设备成为家庭重要的高速无线数据接入手段之一。飞速增长的无线局域网技术引出了对Wi-Fi接入设备的天线设计的几个新增的需求：尺寸小，低轮廓，低成本，易安装。因此，天线设计者在设计天线时遭遇到如下困难：保持天线的性能不变而天线的尺寸变小。平面倒F型天线(Planar Inverted F Antenna，PIFA)的独特特点是它的谐振频率不仅仅依赖短路臂的长度，而且还依赖于其它的尺寸如臂宽、臂高和馈点和短路臂的距离。所以，PIFA天线是被广泛采用的天线类型。
图1是现有技术的一种PIFA天线的立体示意图。其中，辐射组件连接在接地组件上，接地组件的另一端焊接在PCB基板上，与信号地GND连接，传输组件的连接在辐射组件上，传输组件的另外一端焊接在PCB基板上，作为信号馈入端，天线本体与PCB基板有两个焊点，天线本体所有组件都在PCB基板的同一侧。
图2是现有技术的另外一种PIFA天线的立体示意图。其中，辐射组件连接在接地组件上，并且辐射组件和接地组件相互垂直，接地组件和固定组件连接并焊接在PCB基板上，与信号地GND连接，传输组件的连接在辐射组件上，传输组件的另外一端焊接在PCB基板上，作为信号馈入端，天线本体与PCB基板通常有两个以上焊点，天线本体所有组件都在PCB基板的同一侧。
从图1和图2可以看出有如下缺点：
1)天线本体与PCB基板有两个焊点，且在一条直线上，天线很容易向两侧倾斜；
2)天线的外形特别是辐射组件容易向两侧弯折，天线的性能及稳定性都得不到保证；
3)天线在PCB基板的一侧，天线的高度较高。
虽然图2在图1的基础上进行改进，一方面将辐射组件进行弯折，稍微降低了天线的高度。另一方面，在接地组件上进行延伸，增加了天线本体与PCB基板的焊点数量，优化焊点的位置，增加了天线的稳定性，但是仍然可以看出有如下缺点：
1、天线的辐射组件容易上下弯折，天线性能得不到保证；
2、增加了天线本体的成本；
3、天线在PCB基板的一侧，天线有一定的高度。
天线本体在焊接在PCB基板后都存在弯折的可能性，这在PCB基板运输、测试、装配过程中无法避免。实际情况中，每次生产过程中都有一定比例的天线发生弯折，影响了天线的性能，降低了整机产品的良率。
因此，迫切的需要发展一种新颖的PIFA天线，以适应尺寸小，低轮廓，低成本，易安装的要求，应用到Wi-Fi设备中。
发明内容
本发明提供了一种新型金属天线，具有低轮廓、尺寸小和不占空间，不易弯折，天线稳定性高等优点。
为了实现本发明的目的，所采用的技术方案是：一种新型金属天线，包括天线本体，天线本体安装在PCB基板上，天线本体包括接地组件、传输组件、辐射组件和连接组件，接地组件和传输组件均位于PCB基板的上方，辐射组件位于PCB基板的下方，辐射组件与接地组件通过连接组件相连，连接组件位于PCB基板的侧面，传输组件连接在接地组件上。
作为本发明的优化方案，天线本体还包括第一固定组件和第二固定组件，第一固定组件设置在接地组件上，第二固定组件设置在传输组件上，第一固定组件和第二固定组件均固定安装在PCB基板上。
作为本发明的优化方案，连接组件为长方形金属片，连接组件的宽度W3与PCB基板的厚度相同。
作为本发明的优化方案，连接组件紧贴在PCB基板的侧边缘上。
作为本发明的优化方案，辐射组件与连接组件的一条长边相连，辐射组件的左端宽度为W2，辐射组件的右端宽度为W1，W2＞W1或W2＜W1。
作为本发明的优化方案，接地组件与连接组件的另一条长边相连，接地组件包括L形状的第一部件和第二部件，第二部件连接在第一部件的尾部。
作为本发明的优化方案，传输组件垂直连接在接地组件上。
本发明具有积极的效果：1)本发明整体为一体化设计，天线本体的所有结构组件均连为一体，无需人工组装；
2)整体生产简单，只需制作生产模具，制作精度高，成本低；
3)整体尺寸小，轮廓低，不占空间；
4)天线本体不易弯折、变形，稳定度高，天线性能有很高的一致性；
5)天线的驻波比低，增益大，效率高。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是现有技术的一种PIFA天线的立体示意图；
图2是现有技术的另外一种PIFA天线的立体示意图；
图3是本发明的结构尺寸图；
图4是本发明一种弯折方向的示意图；
图5是本发明另一种弯折方向的示意图；
图6是本发明的立体示意图；
图7是本发明的驻波比测试数据图。
其中：2、PCB基板，11、接地组件，12、传输组件，13、辐射组件，14、连接组件，15、第一固定组件，16、第二固定组件，111、第一部件，112、第二部件。
具体实施方式
如图3-6所示，本发明公开了一种新型金属天线，包括天线本体，天线本体安装在PCB基板2上，天线本体包括接地组件11、传输组件12、辐射组件13和连接组件14，接地组件11和传输组件12均位于PCB基板2的上方，辐射组件13位于PCB基板2的下方，辐射组件13与接地组件11通过连接组件14相连，连接组件14位于PCB基板2的侧面，传输组件12连接在接地组件11上。
PCB基板2由基材和铜箔组成，基材的材料包括FR4、Rogers、混压材料等，铜箔的材料包括铜、金、银、锡或者合金等良导体，且铜箔是附在基材的表面。
天线本体的材料包括铜、铁等金属或者不锈钢、马口铁及其他合金等。
连接组件14为长方形金属片，连接组件14的宽度W3与PCB基板2的厚度相同。连接组件14紧贴在PCB基板2的侧边缘上。天线本体可以放置在PCB基板2的边缘的任何位置。通过利用PCB基板2支撑天线本体，有效的避免天线弯折或者变形，同时将传输组件12和辐射组件13的设置在PCB基板2的两侧，可以有效的减小天线的尺寸和天线的高度。
辐射组件13与连接组件14的一条长边相连，辐射组件13的左端宽度为W2，辐射组件13的右端宽度为W1，W2＞W1或W2＜W1，辐射组件13的左端宽度为W2与辐射组件13的右端宽度为W1不同，可以有效的拓宽天线的工作带宽。
接地组件11与连接组件14的另一条长边相连，接地组件11包括L形状的第一部件111和第二部件112，第二部件112连接在第一部件111的尾部。接地组件11的形状设置可以减少占用面积，接地组件11最终与信号参考地GND连接。
传输组件12垂直连接在接地组件11上，可以避免信号之间的干扰，传输组件12最终与信号输入连接。
天线本体还包括第一固定组件15和第二固定组件16，第一固定组件15设置在接地组件11上，第二固定组件16设置在传输组件12上，第一固定组件15和第二固定组件16均固定安装在PCB基板2上。第一固定组件15和第二固定组件16焊接安装在PCB基板2上，可以防止天线晃动。
天线本体，有四处需要弯折，一处在连接组件14和辐射组件13连接处，一处在连接组件14和接地组件11连接处，一处在传输组件12和固定组件连接处，一处在接地组件11和固定组件连接处。按照弯折方向，如图4和图5所示，可以有两种方案。
图7为本发明关于驻波比的测试数据图，虚线为实测数据，实线为仿真数据，可以看出，当天线工作在频率约为2.4～2.5GHz时，驻波比<-12dB，满足Wi-Fi2.4GHz-2.4835GHz的要求，2.4GHz阻抗为67.126-j*24.396Ω，2.5GHz阻抗为53.411-j*6.103Ω，阻抗接近于50欧姆。其天线驻波、阻抗及带宽性能相当优良。
通过对天线的辐射场型进行测试，得出当天线工作在频率约为2.412GHz时，天线增益约为2.49dB，效率为68.29％；当天线工作在频率约为2.452GHz时，天线增益约为2.78dB，效率为72.31％；当天线工作在频率约为2.472GHz时，天线增益约为3.04dB，效率为76.15％；在Wi-Fi频段内呈现出相当优良的辐射场型，足以满足使用者的要求。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种新型金属天线，包括天线本体，所述的天线本体安装在PCB基板(2)上，其特征在于：所述的天线本体包括接地组件(11)、传输组件(12)、辐射组件(13)和连接组件(14)，所述的接地组件(11)和传输组件(12)均位于PCB基板(2)的上方，所述的辐射组件(13)位于PCB基板(2)的下方，所述的辐射组件(13)与接地组件(11)通过连接组件(14)相连，所述的连接组件(14)位于PCB基板(2)的侧面，所述的传输组件(12)连接在接地组件(11)上。
2.根据权利要求1所述的一种新型金属天线，其特征在于：所述的天线本体还包括第一固定组件(15)和第二固定组件(16)，所述的第一固定组件(15)设置在接地组件(11)上，所述的第二固定组件(16)设置在传输组件(12)上，所述的第一固定组件(15)和第二固定组件(16)均固定安装在PCB基板(2)上。
3.根据权利要求1或2所述的一种新型金属天线，其特征在于：所述的连接组件(14)为长方形金属片，连接组件(14)的宽度W3与PCB基板(2)的厚度相同。
4.根据权利要求3所述的一种新型金属天线，其特征在于：所述的连接组件(14)紧贴在PCB基板(2)的侧边缘上。
5.根据权利要求1或2所述的一种新型金属天线，其特征在于，其特征在于：所述的辐射组件(13)与连接组件(14)的一条长边相连，辐射组件(13)的左端宽度为W2，辐射组件(13)的右端宽度为W1，W2＞W1或W2＜W1。
6.根据权利要求1或2所述的一种新型金属天线，其特征在于，其特征在于：所述的接地组件(11)与连接组件(14)的另一条长边相连，所述的接地组件(11)包括L形状的第一部件(111)和第二部件(112)，第二部件(112)连接在第一部件(111)的尾部。
7.根据权利要求1或2所述的一种新型金属天线，其特征在于，其特征在于：所述的传输组件(12)垂直连接在接地组件(11)上。
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