CN216015709U - 一种基于cpw结构的wifi6e板载终端天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于CPW结构的WIFI6E板载终端天线，包括有基板和金属贴片，金属贴片包括有矩形GND金属贴片、馈电金属贴片、第一谐振枝节金属贴片和第二谐振枝节金属贴片，在靠近基板一端左右两角区域各设有一GND金属贴片，馈电金属贴片设置在两GND金属贴片之间；第一谐振枝节金属贴片为环状矩形结构，第二谐振枝节金属贴片为L型结构，第一谐振枝节金属贴片及第二谐振枝节金属贴片的一端分别与馈电金属贴片连接。本实用新型通过CPW的馈电结构以及第二谐振分支延伸至紧贴耦合第一开口环状形谐振分支，可拓展高频段的带宽，进而可覆盖高频5.15～7.125GHz和低频2.4～2.483GHz的频段，从而满足WIFI6E终端设备的频段需求。

Description

一种基于CPW结构的WIFI6E板载终端天线

技术领域

本实用新型涉及通信天线技术领域，具体涉及一种主要应用于WIFI6E终端设备中的天线。

背景技术

WiFi6E是WiFi6的增强版本（E代表Extended），WiFi6E加入了6GHz频段（5925-7125MHz，共1.2 GHz带宽），全新的6 GHz频带宽度为1.2 GHz，可容纳7个160MHz的频带，或14个80MHz的频带。通过2.4GHz、5GHz、6GHz的先进调制技术，在全部可支持频段将最高QAM速率从1K提升至4K，进而增强游戏体验和超高清流传输能力。并且在5GHz和6GHz频段支持160MHz信道，显著提升吞吐量、同时减少拥堵。6GHz频段新增多至1200MHz的频谱资源，可显著提升Wi-Fi网络容量，使得数据收发路径的数量在当前基础上实现双倍以上增加。除支持5GHz频段160MHz信道外，双频160MHz特性还可在6GHz频段支持高达7个非重叠信道。覆盖全部频段，支持高性能的上行/下行MU-MIMO和OFDMA移动技术。全新Wi-Fi6上行MU-MIMO特性，使得网络容量提升2.5倍以上。但是现在大多数天线都只支持2.4G(2.4～2.483GHz)和5G(5.15～5.85GHz)双频段的天线，显然不能满足WiFi6E终端设备对于天线的要求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种可拓展高频段的带宽，能覆盖高频5.15～7.125GHz和低频2.4～2.483GHz的频段，进而满足WIFI6E终端设备的频段需求，且制造成本低、面积小、易于组装的基于CPW结构（共面波导）的WIFI6E板载终端天线。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种基于CPW结构的WIFI6E板载终端天线，包括有（介质）基板和若干金属贴片，各金属贴片设置在基板上，其特征在于：所述金属贴片包括有矩形GND金属贴片、馈电金属贴片、第一谐振枝节金属贴片和第二谐振枝节金属贴片，在靠近基板一端左右两角区域各设置有一GND金属贴片，在两GND金属贴片之间留有缝隙，馈电金属贴片设置在该缝隙中；第一谐振枝节金属贴片和第二谐振枝节金属贴片设置在基板未设置GND金属贴片的区域中，第二谐振枝节金属贴片为L型结构（或称镰刀形）；第一谐振枝节金属贴片为环状矩形结构，且第一谐振枝节金属贴片的其中一转角处设置为开口结构；第二谐振枝节金属贴片设置于第一谐振枝节金属贴片包围的区域中，第一谐振枝节金属贴片及第二谐振枝节金属贴片的一端分别与馈电金属贴片连接，形成可覆盖高频5.15～7.125GHz和低频2.4～2.483GHz频段的WIFI6E板载终端天线结构。

进一步地，所述第一谐振枝节金属贴片的起始端与馈电金属贴片连接，且其起始段紧贴馈电金属贴片右侧的GND金属贴片，两者之间的间距为0.15-0.25mm；第一谐振枝节金属贴片的中间段紧贴第二谐振枝节金属贴片，两者之间紧贴处的间距亦为0.15-0.25mm；第一谐振枝节金属贴片的末尾段从其中间段垂直弯折后指向馈电金属贴片左侧的GND金属贴片。

进一步地，所述第二谐振枝节金属贴片的起始端与馈电金属贴片连接，且其整体走向与第一谐振枝节金属贴片的走向相反，第二谐振枝节金属贴片的后段朝远离第一谐振枝节金属贴片末尾段的方向延伸并与第一谐振枝节金属贴片的中间段紧贴，两者紧贴处之间的间距为0.15-0.25mm。

进一步地，两GND金属贴片与馈电金属贴片紧贴，且沿着馈电金属贴片呈左右对称分布；两GND金属贴片与馈电金属贴片之间的间距为0.15-0.25mm。

进一步地，所述馈电金属贴片的线宽大于第一谐振枝节金属贴片及第二谐振枝节金属贴片的线宽，而第一谐振枝节金属贴片与第二谐振枝节金属贴片的线宽相同。

馈电金属贴片可通过焊接连接50Ω的SMA接头。

优选地，在该WIFI6E板载终端天线的馈电处焊接50Ω延长线，并在天线背贴双面胶后直接贴于WIFI6E终端设备壳体内部。

或者，该WIFI6E板载终端天线通过LAYOUT电路设计直接嵌于WIFI6E终端设备的PCB板上。

进一步地，所述GND金属贴片、馈电金属贴片、第一谐振枝节金属贴片和第二谐振枝节金属贴片均为采用金属铜制成的厚度为0.035mm的贴片。

本实用新型通过CPW的馈电结构以及第二谐振分支延伸至紧贴耦合第一开口环状形谐振分支，可拓展高频段的带宽，进而可覆盖高频5.15～7.125GHz和低频2.4～2.483GHz的频段，从而满足WIFI6E终端设备的频段需求，同时还具有结构简单、制造成本低、面积小、易于组装、实用性强等特点。

附图说明

图1为本实用新型的立体示意图；

图2为本实用新型平面示意图；

图3为本实用新型天线的驻波比系数与频率变化仿真结果图；

图4为本实用新型天线的2.45GHz EH plane辐射方向图；

图5为本实用新型天线的2.45GHz 3D辐射方向仿真图；

图6为本实用新型天线的5.15GHz EH plane辐射方向图；

图7为本实用新型天线的5.15GHz 3D辐射方向仿真图。

图中，1为基板，2为GND金属贴片，3为馈电金属贴片，4为第二谐振枝节金属贴片，5为第一谐振枝节金属贴片。

具体实施方式

本实施例中，参照图1和图2，所述基于CPW结构的WIFI6E板载终端天线，包括有（介质）基板1和若干金属贴片，各金属贴片设置在基板1上；所述金属贴片包括有矩形GND金属贴片2、馈电金属贴片3、第一谐振枝节金属贴片5和第二谐振枝节金属贴片4，在靠近基板1一端左右两角区域各设置有一GND金属贴片2，在两GND金属贴片2之间留有缝隙，馈电金属贴片3设置在该缝隙中；第一谐振枝节金属贴片5和第二谐振枝节金属贴片4设置在基板1未设置GND金属贴片2的区域中，第二谐振枝节金属贴片4为L型结构（或称镰刀形），其转角处和尾端均有凸出部；第一谐振枝节金属贴片5为环状矩形结构，且第一谐振枝节金属贴片5的其中一转角（靠外侧并靠近左边GND金属贴片2的转角）处设置为开口结构；第二谐振枝节金属贴片4设置于第一谐振枝节金属贴片5包围的区域中，第一谐振枝节金属贴片5及第二谐振枝节金属贴片4的一端分别与馈电金属贴片3连接，形成可覆盖高频5.15～7.125GHz和低频2.4～2.483GHz频段的WIFI6E板载终端天线结构。

所述第一谐振枝节金属贴片5的起始端与馈电金属贴片3连接，且其起始段紧贴馈电金属贴片3右侧的GND金属贴片2，两者之间的间距为0.2mm；第一谐振枝节金属贴片5的中间段紧贴第二谐振枝节金属贴片4，两者之间紧贴处的间距亦为0.2mm；第一谐振枝节金属贴片5的末尾段从其中间段垂直弯折后指向馈电金属贴片3左侧的GND金属贴片2。

所述第二谐振枝节金属贴片4的起始端与馈电金属贴片3连接，且其整体走向与第一谐振枝节金属贴片5的走向相反，第二谐振枝节金属贴片4的后段朝远离第一谐振枝节金属贴片5末尾段的方向延伸并与第一谐振枝节金属贴片5的中间段紧贴，两者紧贴处之间的间距为0.2mm。

两GND金属贴片2与馈电金属贴片3紧贴，且沿着馈电金属贴片3呈左右对称分布；两GND金属贴片2与馈电金属贴片3之间的间距为0.2mm。

所述馈电金属贴片3的线宽大于第一谐振枝节金属贴片5及第二谐振枝节金属贴片4的线宽，而第一谐振枝节金属贴片5与第二谐振枝节金属贴片4的线宽相同。

馈电金属贴片3可通过焊接连接50Ω的SMA接头。

可在该WIFI6E板载终端天线的馈电处焊接50Ω延长线，并在天线背贴双面胶后直接贴于WIFI6E终端设备壳体内部。

或者，该WIFI6E板载终端天线可通过LAYOUT电路设计直接嵌于WIFI6E终端设备的PCB板上。

所述GND金属贴片2、馈电金属贴片3、第一谐振枝节金属贴片5和第二谐振枝节金属贴片4均为采用金属铜制成的厚度为0.035mm的贴片。

对天线的仿真结果如下：

如图3所示，使用ANSYS高频电磁仿真软件HFSS对本实用新型提出的天线模型3D结构进行仿真，得到本天线对应的驻波比系数随频率变化的曲线图，其具有低频2390MHz-2490MHz共100MHz的工作带宽和高频3940MHz-7430MHz共3490MHz的工作带宽，明显能满足WiFi6E天线的基本工程要求。

如图4所示，显示的是2.45GHz电场E和磁场H与最大辐射方向互相垂直的两个剖面图，主要显示天线在辐射方向上的增益值大小，以及能量辐射方向的信息，图上显示本天线对应的辐射方向近似基本全向辐射，满足工程基本参数要求。

如图5所示，显示的是天线在其三维结构上的2.45GHz 3D辐射方向图，可发现本天线具有良好的辐射特性，最大增益值为0.7dB，满足工程基本参数要求。

如图6所示，显示的是5.15Ghz电场E和磁场H与最大辐射方向互相垂直的两个剖面图，主要显示天线在辐射方向上的增益值大小，以及能量辐射方向的信息，图上显示本天线对应的辐射方向近似基本全向辐射，满足工程基本参数要求。

如图7所示，显示的是天线在其三维结构上的5.15GHz 3D辐射方向图，可发现本天线具有良好的辐射特性，最大增益值为2.4dB，满足工程基本参数要求。

以上已将本实用新型做一详细说明，以上所述，仅为本实用新型之较佳实施例而已，当不能限定本实用新型实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖范围内。

Claims (9)

1.一种基于CPW结构的WIFI6E板载终端天线，包括有基板和若干金属贴片，各金属贴片设置在基板上，其特征在于：所述金属贴片包括有矩形GND金属贴片、馈电金属贴片、第一谐振枝节金属贴片和第二谐振枝节金属贴片，在靠近基板一端左右两角区域各设置有一GND金属贴片，在两GND金属贴片之间留有缝隙，馈电金属贴片设置在该缝隙中；第一谐振枝节金属贴片和第二谐振枝节金属贴片设置在基板未设置GND金属贴片的区域中，第二谐振枝节金属贴片为L型结构；第一谐振枝节金属贴片为环状矩形结构，且第一谐振枝节金属贴片的其中一转角处设置为开口结构；第二谐振枝节金属贴片设置于第一谐振枝节金属贴片包围的区域中，第一谐振枝节金属贴片及第二谐振枝节金属贴片的一端分别与馈电金属贴片连接，形成可覆盖高频5.15～7.125GHz和低频2.4～2.483GHz频段的WIFI6E板载终端天线结构。

2.根据权利要求1所述的基于CPW结构的WIFI6E板载终端天线，其特征在于：所述第一谐振枝节金属贴片的起始端与馈电金属贴片连接，且其起始段紧贴馈电金属贴片右侧的GND金属贴片，两者之间的间距为0.15-0.25mm；第一谐振枝节金属贴片的中间段紧贴第二谐振枝节金属贴片，两者之间紧贴处的间距亦为0.15-0.25mm；第一谐振枝节金属贴片的末尾段从其中间段垂直弯折后指向馈电金属贴片左侧的GND金属贴片。

3.根据权利要求2所述的基于CPW结构的WIFI6E板载终端天线，其特征在于：所述第二谐振枝节金属贴片的起始端与馈电金属贴片连接，且其整体走向与第一谐振枝节金属贴片的走向相反，第二谐振枝节金属贴片的后段朝远离第一谐振枝节金属贴片末尾段的方向延伸并与第一谐振枝节金属贴片的中间段紧贴，两者紧贴处之间的间距为0.15-0.25mm。

4.根据权利要求1所述的基于CPW结构的WIFI6E板载终端天线，其特征在于：两GND金属贴片与馈电金属贴片紧贴，且沿着馈电金属贴片呈左右对称分布；两GND金属贴片与馈电金属贴片之间的间距为0.15-0.25mm。

5.根据权利要求1所述的基于CPW结构的WIFI6E板载终端天线，其特征在于：所述馈电金属贴片的线宽大于第一谐振枝节金属贴片及第二谐振枝节金属贴片的线宽，而第一谐振枝节金属贴片与第二谐振枝节金属贴片的线宽相同。

6.根据权利要求1所述的基于CPW结构的WIFI6E板载终端天线，其特征在于：所述馈电金属贴片通过焊接连接50Ω的SMA接头。

7.根据权利要求1所述的基于CPW结构的WIFI6E板载终端天线，其特征在于：在该WIFI6E板载终端天线的馈电处焊接50Ω延长线，并在天线背贴双面胶后直接贴于WIFI6E终端设备壳体内部。

8.根据权利要求1所述的基于CPW结构的WIFI6E板载终端天线，其特征在于：该WIFI6E板载终端天线通过电路直接嵌于WIFI6E终端设备的PCB板上。

9.根据权利要求1所述的基于CPW结构的WIFI6E板载终端天线，其特征在于：所述GND金属贴片、馈电金属贴片、第一谐振枝节金属贴片和第二谐振枝节金属贴片均为采用金属铜制成的厚度为0.035mm的贴片。

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