CN212209747U - 一种多频天线和电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及无线通信技术领域，公开了一种多频天线，所述多频天线包括基板，所述基板的一面上设有正面贴片结构，所述正面贴片结构包括主辐射体、馈电端口、馈线和地板，所述馈电端口与所述馈线的第一端连接，所述馈线的第二端与所述主辐射体连接，所述馈电端口还与所述地板连接，所述馈线与所述地板构成共面波导，有利于天线的阻抗匹配，且所述馈线至少包括两部分，每部分馈线与所述地板之间的间距均不同，从而引入多节不同阻抗的馈线，实现天线的宽频匹配，确保天线具有良好的性能。

Description

一种多频天线和电子设备

技术领域

本实用新型涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种多频天线和电子设备。

背景技术

5G是第五代移动通信网络(5th-Generation Mobile Networks)的简称，正式学术语为5G NR(New Radio)，相比4G(***移动通信技术)，5G拥有更高速率、更低延迟、更大容量的技术特点。随着5G通信的到来，对5G天线的研发需求也迫在眉睫，对天线的要求也越来越高，若天线的阻抗匹配不好，将影响天线性能。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种多频天线和电子设备，其有利于天线的阻抗匹配，确保天线具有良好的性能。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种多频天线，包括基板，所述基板的一面上设有正面贴片结构，所述正面贴片结构包括主辐射体、馈电端口、馈线和地板，所述馈电端口与所述馈线的第一端连接，所述馈线的第二端与所述主辐射体连接，所述馈电端口还与所述地板连接，所述馈线与所述地板构成共面波导；所述馈线至少包括两部分，每部分馈线与所述地板之间的间距均不同。

作为优选方案，所述地板包括第一段、第二段和第三段，所述第一段的一端连接在所述第二段的一端上，所述第二段的另一端连接在所述第三段的一端上，所述第一段和所述第三段对称分布在所述馈线的两侧，所述馈电端口连接在所述第二段上；

所述第一段至少包括两部分，每部分第一段的宽度均不同，所述第三段至少包括两部分，每部分第三段的宽度均不同，所述馈线的各个部分分别与所述第一段的对应部分和所述第三段的对应部分相对设置；其中，所述馈线的各个部分与所述第一段的各个部分和所述第三段的各个部分为一一对应的关系。

作为优选方案，所述地板包括第四段、第五段和第六段，所述第四段的一端连接在所述第五段的一端上，所述第五段的另一端连接在所述第六段的一端上，所述第四段与所述第六段对称分布在所述馈线的两侧，所述馈电端口连接在所述第五段上；

所述第四段、所述第五段和所述第六段均为矩形结构，所述馈线每部分的宽度均不同。

作为优选方案，所述主辐射体包括第一主辐射部、第二主辐射部和第三主辐射部，所述馈线的第二端与所述第一主辐射部的一端连接，所述第一主辐射部的另一端与所述第二主辐射部的一端连接，所述第二主辐射部的另一端与所述第三主辐射部的一端连接，所述第二主辐射部的宽度从所述第三主辐射部往所述第一主辐射部的方向缩小。

作为优选方案，所述第二主辐射部的宽度从所述第三主辐射部往所述第一主辐射部的方向平滑渐进地缩小或以阶梯式逐渐缩小。

作为优选方案，所述多频天线还包括两个高频辐射枝节，两个所述高频辐射枝节对称分布在所述主辐射体的两侧；所述高频辐射枝节包括第一高频辐射部和第二高频辐射部，所述第一高频辐射部的一端连接在所述主辐射体上，所述第一高频辐射部的另一端连接在所述第二高频辐射部上，所述第二高频辐射部的一端朝靠近所述主辐射体的方向弯折。

作为优选方案，所述基板的另一面上设有耦合枝节，所述耦合枝节在所述基板上的正投影与所述正面贴片结构在所述基板上的正投影不重叠，且所述耦合枝节与所述地板之间具有耦合距离。

作为优选方案，所述耦合枝节的宽度朝远离所述地板的方向以阶梯式逐渐缩小。

作为优选方案，所述耦合枝节包括第一枝节、第二枝节、第三枝节和第四枝节，所述第一枝节、所述第二枝节和所述第三枝节分别连接在所述第四枝节上，所述第一枝节、所述第二枝节和所述第三枝节平行设置，所述第四枝节与所述地板之间具有耦合距离。

为了解决相同的技术问题，本实用新型还提供一种电子设备，包括所述的多频天线。

实施本实用新型，具有如下有益效果：

本实用新型提供的多频天线包括基板，所述基板的一面上设有正面贴片结构，所述正面贴片结构包括主辐射体、馈电端口、馈线和地板，馈电端口通过馈线与主辐射体连接，馈电端口还与地板连接，馈线与地板构成共面波导，有利于天线的阻抗匹配，且馈线至少包括两部分，每部分馈线与地板之间的间距均不同，从而引入多节不同阻抗的馈线，实现天线的宽频匹配，确保天线具有良好的性能。

附图说明

图1是本实用新型实施例中的多频天线的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中的多频天线的正面的结构示意图；

图3是本实用新型实施例中的多频天线的背面的结构示意图；

图4是本实用新型实施例中馈线为阶梯状的多频天线的结构示意图；

图5是本实用新型实施例中主辐射体为阶梯状的多频天线的结构示意图；

图6是本实用新型实施例中耦合枝节为阶梯状的多频天线的结构示意图；

图7是本实用新型实施例中的耦合枝节为E型的多频天线的结构示意图；

图8是本实用新型实施例中的多频天线的天线驻波图；

图9是本实用新型实施例中的多频天线的辐射效率图；

图10是本实用新型实施例中的多频天线在频率为1.7GHz时的辐射方向图；

图11是本实用新型实施例中的多频天线在频率为2.6GHz时的辐射方向图。

其中，1、基板；2、主辐射体；21、第一主辐射部；22、第二主辐射部；23、第三主辐射部；3、馈线；31、馈电端口；4、地板；41、第一段；42、第二段；43、第三段；44、第四段；45、第五段；46、第六段；5、高频辐射枝节；51、第一高频辐射部；52、第二高频辐射部；6、耦合枝节；61、第一枝节；62、第二枝节；63、第三枝节；64、第四枝节。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

结合图1至图3所示，本实用新型优选实施例的一种多频天线，包括基板1，所述基板1的一面上设有正面贴片结构，所述正面贴片结构包括主辐射体2、馈电端口31、馈线3和地板4，所述馈电端口31与所述馈线3的第一端连接，所述馈线3的第二端与所述主辐射体2连接，所述馈电端口31还与所述地板4连接，所述馈线3与所述地板4构成共面波导；所述馈线3至少包括两部分，每部分馈线3与所述地板4之间的间距均不同。

在本实用新型实施例中，多频天线的基板1的一面上设有正面贴片结构，所述正面贴片结构包括主辐射体2、馈电端口31、馈线3和地板4，馈电端口31通过馈线3与主辐射体2连接，馈电端口31还与地板4连接，馈线3与地板4构成共面波导，有利于天线的阻抗匹配，且馈线3至少包括两部分，每部分馈线3与地板4之间的间距均不同，从而引入多节不同阻抗的馈线，实现天线的宽频匹配，确保天线具有良好的性能。

需要说明的是，附图中的虚线表示在基板1背面的贴面结构。在本实用新型实施例中，所述介质基板1可以采用FR4板。当然，所述基板1还可以采用其他材料制成，在此不做更多的赘述。示例性地，所述多频天线可以通过同轴线与PCB电路连接，具体地，同轴线一端的内导体与馈电端口31相连，同轴线一端的外导体与地板4相连，同轴线另一端连接到RF射频***上，从而使天线进行工作。

结合图1和图2所示，在一种可选的实施方式中，所述地板4包括第一段41、第二段42和第三段43，所述第一段41的一端连接在所述第二段42的一端上，所述第二段42的另一端连接在所述第三段43的一端上，所述第一段41和所述第三段43对称分布在所述馈线3的两侧，所述馈电端口31连接在所述第二段42上；

所述第一段41至少包括两部分，每部分第一段41的宽度均不同，所述第三段43至少包括两部分，每部分第三段43的宽度均不同，所述馈线3的各个部分分别与所述第一段41的对应部分和所述第三段43的对应部分相对设置；其中，所述馈线3的各个部分与所述第一段41的各个部分和所述第三段43的各个部分为一一对应的关系。

在本实施例中，所述馈线3各部分宽度均相同，而地板4的第一段41、第三段43分别设置为宽度不同的若干部分，使得所述馈线3的各个部分与所述第一段41和所述第三段43之间形成的间距不同，从而引入多节不同阻抗的馈线(例如图1为三节)，主要是针对1710～2690MHz频段的阻抗变换，实现天线在低频段的宽频匹配，确保天线具有良好的性能。

结合图1和图4所示，在另一种可选的实施方式中，所述地板4包括第四段44、第五段45和第六段46，所述第四段44的一端连接在所述第五段45的一端上，所述第五段45的另一端连接在所述第六段46的一端上，所述第四段44与所述第六段46对称分布在所述馈线3的两侧，所述馈电端口31连接在所述第五段45上；

所述第四段44、所述第五段45和所述第六段46均为矩形结构，所述馈线3每部分的宽度均不同。

在本实施例中，所述地板4的第四段44、第五段45和第六段46均为矩形结构，而馈线3设置为宽度不同的若干部分，使得所述馈线3的各个部分与所述第四段44、所述第五段45和所述第六段46之间形成的间距不同，从而引入多节不同阻抗的馈线(例如图4为三节)，主要是针对1710～2690MHz频段的阻抗变换，实现天线在低频段的宽频匹配，确保天线具有良好的性能。

在具体实施当中，在相同PCB尺寸下，相比微带馈线3，共面波导馈线更利于天线的低频阻抗匹配。另外，本实施例通过调节所述馈线3与所述地板4之间的间距，可以调节馈线3的特性阻抗，实现天线平缓阻抗变换，实现拓宽带宽的效果，还可以便于增加辐射贴片(比如主辐射体2)与地板4之间的耦合，例如间距越小，耦合强度越大，具体的调节方式可以是调节地板4的尺寸，或者调节馈线3的宽度。

结合图1和图5所示，所述主辐射体2包括第一主辐射部21、第二主辐射部22和第三主辐射部23，所述馈线3的第二端与所述第一主辐射部21的一端连接，所述第一主辐射部21的另一端与所述第二主辐射部22的一端连接，所述第二主辐射部22的另一端与所述第三主辐射部23的一端连接，所述第二主辐射部22的宽度从所述第三主辐射部23往所述第一主辐射部21的方向缩小。

在本实施例中，所述主辐射体2产生低频、中频辐射，实现了1710～2690MHz以及3400～3600MHz的阻抗匹配。所述第二主辐射部22的宽度从所述第三主辐射部23往所述第一主辐射部21的方向缩小，相当于形成多节阻抗变换器，多节匹配具有宽频特性，相当于天线的阻抗是渐变过渡的。

具体地，所述第二主辐射部22的宽度从所述第三主辐射部23往所述第一主辐射部21的方向平滑渐进地缩小或以阶梯式逐渐缩小。示例性地，如图1所示，所述第二主辐射部22的宽度从所述第三主辐射部23往所述第一主辐射部21的方向平滑渐进地缩小，整个主辐射体2大致为倒梯形结构，梯形结构利于天线阻抗的宽带匹配；或者，如图5所示，所述第二主辐射部22的宽度从所述第三主辐射部23往所述第一主辐射部21的方向以阶梯式逐渐缩小，也可以利于天线阻抗的宽带匹配。

结合图1和图2所示，所述多频天线还包括两个高频辐射枝节5，两个所述高频辐射枝节5对称分布在所述主辐射体2的两侧；所述高频辐射枝节5包括第一高频辐射部51和第二高频辐射部52，所述第一高频辐射部51的一端连接在所述主辐射体2上，所述第一高频辐射部51的另一端连接在所述第二高频辐射部52上，所述第二高频辐射部52的一端朝靠近所述主辐射体2的方向弯折。

在本实施例中，高频辐射枝节5为F形结构，在主辐射体2两侧增加两个对称的F形振子，使该振子工作在4900MHz，作为高频的辐射枝节。将该枝节弯折成F形，缩小了天线的尺寸，使其布局更加紧凑。此外，结合图10和图11所示，两个对称的高频辐射枝节5使天线的方向图呈对称分布，利于实际使用。

结合图1至图3所示，所述基板1的另一面上设有耦合枝节6，所述耦合枝节6在所述基板1上的正投影与所述正面贴片结构在所述基板1上的正投影不重叠，且所述耦合枝节6与所述地板4之间具有耦合距离。

在具体应用中，通过调节地板4与馈线3之间的距离以及耦合枝节6的引入实现天线输入阻抗在1710～2690MHz频带范围内输入阻抗与50欧姆匹配。在本实施例中，在基板1的背面增加了一个耦合枝节6，该枝节与地板4相互耦合参与低频辐射，用于扩展低频的工作带宽。另外，所述耦合距离影响耦合枝节6与地板4的耦合强度，通过调节耦合枝节6相对地板4的位置，以调节所述耦合距离，从而调节天线低频耦合强度。示例性地，所述耦合距离范围为0.2～1mm，可根据实际情况进行调节。若耦合枝节6与地板4相隔太远，则耦合强度低，耦合枝节6无法产生扩展低频的效果；若耦合枝节6与地板4相隔太近，即耦合枝节6在基板1上的正投影与地板4在基板1上的正投影重叠，此时耦合枝节6会与正面的馈线3进行耦合，影响馈电部分的阻抗匹配。

结合图1和图6所示，所述耦合枝节6的宽度朝远离所述地板4的方向以阶梯式逐渐缩小。该耦合枝节6不限于T形或多节阻抗匹配结构(即阶梯状结构)，多节阻抗匹配结构与T形结构相比，相当于增加了一节阻抗变化，使得地板4阻抗变化更平缓，可以进一步改善驻波。

请参阅图7所示，所述耦合枝节6包括第一枝节61、第二枝节62、第三枝节63和第四枝节64，所述第一枝节61、所述第二枝节62和所述第三枝节63分别连接在所述第四枝节64上，所述第一枝节61、所述第二枝节62和所述第三枝节63平行设置，所述第四枝节64与所述地板4之间具有耦合距离。在本实施例中，所述耦合枝节6相当于将T形的两个臂弯折，从而得到E形结构，T形结构和E形结构的尺寸长度差不多，通过调节E形上下两边的尺寸可以调节地板4的阻抗，E形结构相比T形结构的尺寸可以更小。

结合图1和图8可知，该天线的工作带宽为1540～2720MHz、3380～3890MHz以及4340～5000MHz。在上述三个频段内，天线的反射系数均小于-10dB，覆盖了4G高频段以及5G频段。结合图1和图9可知，该天线在1710MHz～2690MHz内的辐射效率大于94.8％，在3400MHz～3600MHz频段内辐射效率大于91％，在4800MHz～4900MHz频段内的辐射效率大于87％。结合图1、图9和图10可知，该天线具有良好的辐射全向性。

相应地，本实用新型实施例还提供一种电子设备，包括所述的多频天线。举例而言，所述电子设备可以是路由器等用于5G通信中的终端设备。该天线具有较好的全向辐射特性，可以贴壳使用，也可以外置使用。具体地，贴壳使用是指天线放置在电子设备产品内部，用胶或者卡扣将天线固定在产品的壳体内部，再通过同轴线对天线馈电，同轴线另一端与射频电路相连；而外置使用是指天线放置在杆状壳中，杆状壳位于产品的外部。

综上，本实用新型实施例提供的多频天线包括基板1，所述基板1的一面上设有正面贴片结构，所述正面贴片结构包括主辐射体2、馈电端口31、馈线3和地板4，馈电端口31通过馈线3与主辐射体2连接，馈电端口31还与地板4连接，馈线3与地板4构成共面波导，有利于天线的阻抗匹配，且馈线3至少包括两部分，每部分馈线3与地板4之间的间距均不同，从而引入多节不同阻抗的馈线，实现天线的宽频匹配，确保天线具有良好的性能。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种多频天线，其特征在于，包括基板，所述基板的一面上设有正面贴片结构，所述正面贴片结构包括主辐射体、馈电端口、馈线和地板，所述馈电端口与所述馈线的第一端连接，所述馈线的第二端与所述主辐射体连接，所述馈电端口还与所述地板连接，所述馈线与所述地板构成共面波导；所述馈线至少包括两部分，每部分馈线与所述地板之间的间距均不同。

2.如权利要求1所述的多频天线，其特征在于，所述地板包括第一段、第二段和第三段，所述第一段的一端连接在所述第二段的一端上，所述第二段的另一端连接在所述第三段的一端上，所述第一段和所述第三段对称分布在所述馈线的两侧，所述馈电端口连接在所述第二段上；

所述第一段至少包括两部分，每部分第一段的宽度均不同，所述第三段至少包括两部分，每部分第三段的宽度均不同，所述馈线的各个部分分别与所述第一段的对应部分和所述第三段的对应部分相对设置；其中，所述馈线的各个部分与所述第一段的各个部分和所述第三段的各个部分为一一对应的关系。

3.如权利要求1所述的多频天线，其特征在于，所述地板包括第四段、第五段和第六段，所述第四段的一端连接在所述第五段的一端上，所述第五段的另一端连接在所述第六段的一端上，所述第四段与所述第六段对称分布在所述馈线的两侧，所述馈电端口连接在所述第五段上；

所述第四段、所述第五段和所述第六段均为矩形结构，所述馈线每部分的宽度均不同。

4.如权利要求1-3任一项所述的多频天线，其特征在于，所述主辐射体包括第一主辐射部、第二主辐射部和第三主辐射部，所述馈线的第二端与所述第一主辐射部的一端连接，所述第一主辐射部的另一端与所述第二主辐射部的一端连接，所述第二主辐射部的另一端与所述第三主辐射部的一端连接，所述第二主辐射部的宽度从所述第三主辐射部往所述第一主辐射部的方向缩小。

5.如权利要求4所述的多频天线，其特征在于，所述第二主辐射部的宽度从所述第三主辐射部往所述第一主辐射部的方向平滑渐进地缩小或以阶梯式逐渐缩小。

6.如权利要求1-3任一项所述的多频天线，其特征在于，所述多频天线还包括两个高频辐射枝节，两个所述高频辐射枝节对称分布在所述主辐射体的两侧；所述高频辐射枝节包括第一高频辐射部和第二高频辐射部，所述第一高频辐射部的一端连接在所述主辐射体上，所述第一高频辐射部的另一端连接在所述第二高频辐射部上，所述第二高频辐射部的一端朝靠近所述主辐射体的方向弯折。

7.如权利要求1-3任一项所述的多频天线，其特征在于，所述基板的另一面上设有耦合枝节，所述耦合枝节在所述基板上的正投影与所述正面贴片结构在所述基板上的正投影不重叠，且所述耦合枝节与所述地板之间具有耦合距离。

8.如权利要求7所述的多频天线，其特征在于，所述耦合枝节的宽度朝远离所述地板的方向以阶梯式逐渐缩小。

9.如权利要求7所述的多频天线，其特征在于，所述耦合枝节包括第一枝节、第二枝节、第三枝节和第四枝节，所述第一枝节、所述第二枝节和所述第三枝节分别连接在所述第四枝节上，所述第一枝节、所述第二枝节和所述第三枝节平行设置，所述第四枝节与所述地板之间具有耦合距离。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的多频天线。

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