CN211743413U

CN211743413U - 多频段pcb天线及无线通讯设备

Info

Publication number: CN211743413U
Application number: CN202020774674.8U
Authority: CN
Inventors: 陈晓菡; 薛俊; 陈文宽
Original assignee: TP Link Technologies Co Ltd
Current assignee: TP Link Technologies Co Ltd
Priority date: 2020-05-12
Filing date: 2020-05-12
Publication date: 2020-10-23
Anticipated expiration: 2030-05-12

Abstract

本实用新型涉及无线通讯技术领域，提供一种多频段PCB天线及无线通讯设备，上述多频段PCB天线包括基板，以及均设于基板上的接地贴片、主辐射贴片、低频辐射贴片和电感，主辐射贴片与接地贴片相互耦合，低频辐射贴片通过电感与接地贴片连接，上述多频段PCB天线可同时兼顾2G频段、3G频段、4G频段以及5G频段，使得无线通讯设备只需设置一通讯天线即可实现全频段无线通讯，有效节省安装空间，更便于对无线通讯设备中的其它电子元件进行合理安装布局。

Description

多频段PCB天线及无线通讯设备

技术领域

本实用新型涉及无线通讯技术领域，尤其提供一种多频段PCB天线及无线通讯设备。

背景技术

随着无线通讯技术的迅猛发展，5G网络逐渐得到普及，与4G网络相比，5G网络拥有更高速率，更低延迟以及更大容量的技术特点。为进一步加快5G网络的普及应用，各大厂商正加大对5G天线的研发投入。

目前，传统的PCB天线无法同时覆盖2G频段、3G频段、4G频段以及5G频段，为实现2G、3G、4G、5G全频段覆盖，传统的无线通讯设备通常会设置一2G\3G\4G天线以及一5G天线，这样，通讯天线占用了无线通讯设备过多的安装空间，导致无线通讯设备内的其它电子元件的安装空间减少，不利于其它电子元件的安装布局。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多频段PCB天线及无线通讯设备，旨在解决现有的PCB天线无法同时覆盖2G频段、3G频段、4G频段以及5G频段的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例采用的技术方案是：一种多频段PCB天线，包括基板，以及均设于所述基板上的接地贴片、主辐射贴片、低频辐射贴片和电感，所述主辐射贴片与所述接地贴片相互耦合，所述低频辐射贴片通过所述电感与所述接地贴片连接。

本实用新型提供的多频段PCB天线至少具有以下有益效果：通过主辐射贴片实现多频段PCB天线的5G频段覆盖，并通过主辐射贴片与接地贴片相互耦合实现多频段PCB天线的3G频段和4G频段覆盖，再通过设置低频辐射贴片，并将低频辐射贴片通过电感与接地贴片连接，以将低频段辐射电流与高频段辐射电流分离，实现多频段PCB天线的2G频段覆盖。如此，上述多频段PCB天线可同时覆盖2G频段、3G频段、4G频段以及5G频段，使得无线通讯设备只需设置一通讯天线即可实现全频段无线通讯，有效节省安装空间，更便于对无线通讯设备中的其它电子元件进行合理安装布局。

在其中一实施例中，所述接地贴片开设有容置槽，至少部分所述主辐射贴片容置于所述容置槽内。

在其中一实施例中，所述接地贴片靠近所述低频辐射贴片的一端设有第一阻抗匹配枝节，所述低频辐射贴片靠近所述接地贴片的一端设有低频耦合振子，所述第一阻抗匹配枝节与所述低频耦合振子相互耦合连接。

在其中一实施例中，所述第一阻抗匹配枝节设于所述接地贴片沿所述基板宽度方向的一侧。

在其中一实施例中，所述主辐射贴片设有高频匹配枝节。

在其中一实施例中，所述接地贴片设有第二阻抗匹配枝节。

在其中一实施例中，所述第二阻抗匹配枝节设于所述接地贴片沿所述基板宽度方向的一侧。

在其中一实施例中，所述主辐射贴片呈阶梯结构。

在其中一实施例中，所述电感为分布式电感；或，所述电感为微带线，所述微带线呈多段弯折结构。

为实现上述目的，本实用新型实施例还提供一种无线通讯设备，包括上述多频段PCB天线。

由于上述无线通讯设备采用了上述多频段PCB天线的所有实施例，因而至少具有上述实施例的所有有益效果，在此不再一一赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的多频段PCB天线的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的多频段PCB天线的驻波仿真示意图；

图3为本实用新型实施例提供的多频段PCB天线的辐射效率示意图；

图4为本实用新型实施例提供的多频段PCB天线工作在900MHz的辐射方向图；

图5为本实用新型实施例提供的多频段PCB天线工作在1700MHz的辐射方向图；

图6为本实用新型实施例提供的多频段PCB天线工作在2600MHz的辐射方向图；

图7为本实用新型实施例提供的多频段PCB天线工作在3500MHz的辐射方向图。

其中，图中各附图标记：

10、基板，11、馈电端口，20、接地贴片，21、容置槽，22、第一阻抗匹配枝节，23、第二阻抗匹配枝节，30、主辐射贴片，31、高频匹配枝节，40、低频辐射贴片，41、低频耦合振子，50、电感。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请结合图1所示，一种多频段PCB天线，包括基板10，以及均设于基板10上的接地贴片20、主辐射贴片30、低频辐射贴片40和电感50，主辐射贴片30与接地贴片20相互耦合，低频辐射贴片40通过电感50与接地贴片20连接。

上述多频段PCB天线通过主辐射贴片30实现多频段PCB天线的5G频段覆盖，并通过主辐射贴片30与接地贴片20相互耦合实现多频段PCB天线的3G频段和4G频段覆盖，再通过设置低频辐射贴片40，并将低频辐射贴片40通过电感50与接地贴片20连接，以将低频段辐射电流与高频段辐射电流分离，实现多频段PCB天线的2G频段覆盖。如此，上述多频段PCB天线可同时覆盖2G频段、3G频段、4G频段以及5G频段，使得无线通讯设备只需设置一通讯天线即可实现全频段无线通讯，有效节省安装空间，更便于对无线通讯设备中的其它电子元件进行合理安装布局。

在本实施例中，请结合图1所示，接地贴片20开设有容置槽21，至少部分主辐射贴片30容置于容置槽21内。通过将至少部分主辐射贴片30容置于容置槽21内，既有效保证主辐射贴片30与接地贴片20之间具有足够的耦合范围，保证上述多频段PCB天线能够在2600MHz的谐振频点附近产生谐振，从而更有效实现上述多频段PCB天线覆盖3G频段和4G频段；同时，也可使上述多频段PCB天线的布局结构变得更加紧凑，从而实现天线小型化，进一步节省上述多频段PCB天线在无线通讯设备内的安装空间。

具体地，通过调节主辐射贴片30与接地贴片20的间距，可调节多频段PCB天线在1710MHz～2690MHz的谐振频率，从而更有效实现上述多频段PCB天线覆盖3G频段和4G频段。

在本实施例中，请结合图1所示，接地贴片20靠近低频辐射贴片40的一端设有第一阻抗匹配枝节22，低频辐射贴片40靠近接地贴片20的一端设有低频耦合振子41，第一阻抗匹配枝节22与低频耦合振子41相互耦合连接。通过第一阻抗匹配枝节22与低频耦合振子41相互耦合连接，可调节多频段PCB天线在1800MHz处的谐振频率，从而更有效实现上述多频段PCB天线覆盖3G频段和4G频段。

具体地，请结合图1所示，第一阻抗匹配枝节22设于接地贴片20沿基板10宽度方向的一侧，使接地贴片20靠近低频辐射贴片40的一端呈弯折结构，从而有效减少上述多频段PCB天线的长度尺寸，使多频段PCB天线的布局结构变得更加紧凑，有效实现天线小型化，进一步节省上述多频段PCB天线在无线通讯设备内的安装空间。

在本实施例中，请结合图1所示，主辐射贴片30设有高频匹配枝节31。通过在主辐射贴片30上设置高频匹配枝节31，可以调节上述多频段PCB天线在3400MHz～3600MHz频段以及4800MHz～4900MHz频段的阻抗匹配，有效实现上述多频段PCB天线在高频段的良好辐射，从而更有效实现上述多频段PCB天线覆盖5G频段。

在本实施例中，请结合图1所示，接地贴片20设有第二阻抗匹配枝节23。通过在接地贴片20上设置第二阻抗匹配枝节23，有效增加接地贴片20的面积，可调节上述多频段PCB天线在1710MHz～2690MHz频段的阻抗匹配，拓展上述多频段PCB天线的低频带宽，从而更有效实现上述多频段PCB天线覆盖3G频段和4G频段。

具体地，请结合图1所示，为减少上述多频段PCB天线的长度尺寸，使上述多频段PCB天线的布局结构变得更加紧凑，更有效实现天线小型化，将第二阻抗匹配枝节23设于接地贴片20沿基板10宽度方向的一侧。

在本实施例中，请结合图1所示，主辐射贴片30呈阶梯结构。通过将主辐射贴片30设置为阶梯结构，从而使得上述多频段PCB天线的阻抗变换过程变得更加平缓，有效实现上述多频段PCB天线的宽频匹配。

在本实施例中，电感50为分布式电感。采用分布式电感无需额外接入电容，可降低上述多频段PCB天线的生产成本。

另外，请结合图1所示，电感50还可为微带线，微带线呈多段弯折结构。

当然，电感50的结构有多种，可根据实际应用需要对电感50的结构进行调整，在此不作具体限定。

具体地，请结合图1所示，基板上开设有馈电端口11，同轴线缆的内导体通过馈电端口11与主辐射贴片30相连，同轴线缆的外导体通过馈电端口11与接地贴片20相连。

具体地，为降低生产成本，基板10采用环氧树脂板。

当然，基板10的材质有多种，如聚四氟乙烯板、陶瓷板等，在此不作具体限定。

具体地，基板10的厚度为0.8mm，长度为113mm，宽度为19mm，由此可见，上述多频段PCB天线的整体尺寸较小，有效实现了天线小型化的要求。

在图2中，标识a表示上述多频段PCB天线工作在800MHz～960MHz频段时的驻波变化示意线，标识b表示上述多频段PCB天线工作在1710MHz～2690MHz频段时的驻波变化示意线，标识c表示上述多频段PCB天线工作在3400MHz～3600MHz频段时的驻波变化示意线，标识d表示上述多频段PCB天线工作在4800MHz～4900MHz频段时的驻波变化示意线。

在图3中，标识e表示上述多频段PCB天线工作在800MHz～960MHz频段时的辐射效率变化示意线，标识f表示上述多频段PCB天线工作在1710MHz～2690MHz频段时的辐射效率变化示意线，标识g表示上述多频段PCB天线工作在3400MHz～3600MHz频段时的辐射效率变化示意线，标识h表示上述多频段PCB天线工作在4800MHz～4900MHz频段时的辐射效率变化示意线。

从图2和图3可见，上述多频段PCB天线工作在800MHz～960MHz频段时的驻波小于3.2，并且，上述多频段PCB天线工作在1710MHz～2690MHz频段、3400MHz～3600MHz频段以及4800MHz～4900MHz频段时的驻波均小于2；另外，上述多频段PCB天线工作在800MHz～960MHz频段内的辐射效率大于93％，工作在1710MHz～2690MHz频段内的辐射效率大于90％，工作在3400MHz～3600MHz频段内的辐射效率大于95％，工作在4800MHz～4900MHz频段内的辐射效率大于97％；从图4至图7中可见，上述多频段PCB天线工作在低频段时具有全向辐射特性，工作在高频段时方向图开裂，但是，天线工作在5G频段的重点在于天线的辐射效率，而对天线全向性要求不高。由此可见，上述多频段PCB天线能够有效覆盖了2G频段、3G频段、4G频段以及5G频段。

一种无线通讯设备，包括上述多频段PCB天线。

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

Claims

1.一种多频段PCB天线，其特征在于：包括基板，以及均设于所述基板上的接地贴片、主辐射贴片、低频辐射贴片和电感，所述主辐射贴片与所述接地贴片相互耦合，所述低频辐射贴片通过所述电感与所述接地贴片连接。

2.根据权利要求1所述的多频段PCB天线，其特征在于：所述接地贴片开设有容置槽，至少部分所述主辐射贴片容置于所述容置槽内。

3.根据权利要求1所述的多频段PCB天线，其特征在于：所述接地贴片靠近所述低频辐射贴片的一端设有第一阻抗匹配枝节，所述低频辐射贴片靠近所述接地贴片的一端设有低频耦合振子，所述第一阻抗匹配枝节与所述低频耦合振子相互耦合连接。

4.根据权利要求3所述的多频段PCB天线，其特征在于：所述第一阻抗匹配枝节设于所述接地贴片沿所述基板宽度方向的一侧。

5.根据权利要求1所述的多频段PCB天线，其特征在于：所述主辐射贴片设有高频匹配枝节。

6.根据权利要求1所述的多频段PCB天线，其特征在于：所述接地贴片设有第二阻抗匹配枝节。

7.根据权利要求6所述的多频段PCB天线，其特征在于：所述第二阻抗匹配枝节设于所述接地贴片沿所述基板宽度方向的一侧。

8.根据权利要求1-7任一项所述的多频段PCB天线，其特征在于：所述主辐射贴片呈阶梯结构。

9.根据权利要求1-7任一项所述的多频段PCB天线，其特征在于：所述电感为分布式电感；或，所述电感为微带线，所述微带线呈多段弯折结构。

10.一种无线通讯设备，其特征在于：包括如权利要求1-9任一项所述的多频段PCB天线。