配置于眼镜框上的同轴pifa天线的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了配置于眼镜框上的同轴PIFA天线，包括同轴线金属、倒F形金属和SMA接口；其中倒F形金属为相同结构的两块，其内金属片和外金属片分别设置在介质板的内外两侧，从横向截面上看，同轴线金属由一实心的细轴、一空心的圆柱金属圈套组成和介质，同轴线金属由一体式连接构成的主体同轴线金属、第一弯折同轴线金属和第二弯折同轴线金属组成；主体同轴线金属构成眼镜框鼻架和左右镜片的上边缘框架部；第二弯折同轴线金属的外导体与内金属片连接，第二弯折同轴线金属的内导体与外金属片连接。本实用新型是由同轴线构成的天线阵，拥有一对的PIFA天线，具有较好的增益和理想的辐射方向性，向人脑方向的射频辐射小。
【专利说明】配置于眼镜框上的同轴PIFA天线
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种PIFA天线，特别是涉及一种用于2.4Ghz频段的配置于眼镜框上的同轴PIFA天线；属于无线通讯中天线的应用领域。
【背景技术】
[0002]由于无线传输的产品的日益普及，使用者可以不受环境的限制利用无线传输装置来传输或接收数据以及信息，对于无线传输装置而言，不论是个人数字助理、移动电话或是笔记型计算机等等，天线是无线传输装置中一项相当重要的组件，因为天线的质量对无线传输及接收的质量，有着相当大的影响。
[0003]在Google Glass技术的推进下，目前智能眼镜技术正在逐步发展。智能眼是智能眼镜的所有装备都在一副镜架里面，那么留给各部分电路的空间有限，这就对内置于智能眼镜镜框的天线提出了很大的要求。天线的尺寸，位置设置必须在规定的空间范围内，适应眼镜镜框的流线型。通信频率必须满足现有技术的频段，为2.4Ghz频段。
[0004]目前的内置天线的特点是体积小，不易损坏；可以将其安放在远离人脑的一面，而在靠近人脑的部分贴上反射层、保护层来减小天线对人体的辐射伤害。可以安装多个，很方便组阵，从而实现内置天线的智能化。
[0005]现有的内置天线大致有几类:微带贴片天线、缝隙天线、陶瓷天线和PIFA天线等。其中微带贴片天线，缝隙天线成本较高，较少使用。陶瓷天线是一种特别小型化的天线，主要在蓝牙设备中应用；但其增益低，频率低，频带窄，而且成本高，不利于大规模使用。PIFA是现在使用得最多的一种内置天线，其由倒F线天线演变而来，具有成本低，体积小，剖面低，带宽相对较宽的特点，是在内置天线中使用得最多的天线。但现有的PIFA天线增益不够好，辐射方向不符合人体健康，不能满足智能眼镜镜框的要求。
实用新型内容
[0006]针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种能满足智能眼镜镜框的要求，内置于镜框上的同轴PIFA天线，该天线具有结构简单、低成本、易加工、体积小、频带宽的特点，可应用于2.4GHz频段。
[0007]为实现本实用新型目的，提供如下技术方案:
[0008]一种配置于眼镜框上的同轴PIFA天线，包括同轴线金属、倒F形金属和SMA接口；其中倒F形金属为相同结构的两块，都包括内金属片、介质板和外金属片；内金属片和外金属片分别设置在介质板的内外两侧，长度相同，内金属片和外金属片的间距为1-5毫米；介质板选用PCB板,为透明材料制成；
[0009]从横向截面上看，同轴线金属由一实心的细轴、一空心的圆柱金属圈套和介质组成，细轴构成同轴线金属的内导体，圆柱金属圈套构成同轴线金属的外导体；实心的细轴位于空心的圆柱金属圈套内，细轴与圆柱金属圈套之间设有介质；从外形上看，同轴线金属由一体式连接构成的主体同轴线金属、第一弯折同轴线金属和第二弯折同轴线金属组成；主体同轴线金属构成眼镜框鼻架和左右镜片的上边缘框架部；第一弯折同轴线金属分为两部分，分别位于主体同轴线金属两端，并在同一方向弯折；第二弯折同轴线金属分别位于第一弯折同轴线金属两端，并在同一方向弯折；第二弯折同轴线金属分别与内金属片和外金属片连接在介质板上，其中第二弯折同轴线金属的外导体与内金属片连接，第二弯折同轴线金属的内导体与外金属片连接；
[0010]在其中一块倒F形金属上设有SMA接口，SMA接口设置在内金属片和外金属片之间。
[0011]为进一步实现本实用新型目的，所述内金属片和外金属片为长方形。所述外金属片的宽度比内金属片窄。所述第一弯折同轴线金属的两部分在同一方向弯折90° ;所述第二弯折同轴线金属的两部分在同一方向弯折90°。所述第二弯折同轴线金属的外导体与内金属片通过焊接连接；所述第二弯折同轴线金属的内导体与外金属片通过焊接连接。
[0012]所述介质板的材料选用FR - 4、聚酰亚胺、聚四氟乙烯玻璃布或共烧陶瓷；所述介质板的介质常数为4.4。所述同轴线金属的材料选自铝、铁、锡、铜、银、金和钼中的一种或多种的合金。所述介质的材料为聚四氟乙烯或者其他绝缘低损耗材料。
[0013]相对于现有技术，本实用新型具有如下优点和有益效果:
[0014]I)本实用新型采用最为成熟和简单的PCB加工工艺，实现了低成本、高成品率的要求。
[0015]2)与已有技术的PIFA天线设计相比，本实用新型是由同轴线构成的天线阵，拥有一对的PIFA天线，具有较好的增益和理想的辐射方向性，比单天线覆盖更大方向，同时可以实现向人脑方向的射频辐射减到最小。
[0016]3)与已有技术的PIFA天线设计相比，本实用新型引进了同轴线，能适应眼镜镜框的形状，运用于智能眼镜的通讯收发系统，具有很强的实用性。
[0017]4)与现有技术比较，该天线结构简单，需要调的参数较少，容易设计，适合工程应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型的配置于眼镜框上的同轴PIFA天线等效结构示意图。
[0019]图2为图1中内金属片和外金属片与同轴线金属以及接地过孔连接示意图。
[0020]图3为本实用新型实施例的电磁仿真曲线图。
【具体实施方式】
[0021]为更好地理解本实用新型，下面结合附图对本实用新型作进一步的描述，但【具体实施方式】不构成对本实用新型保护范围的限制。
[0022]如图1、2所示，一种配置于眼镜框上的同轴PIFA天线，包括同轴线金属、倒F形金属和SMA接口 7 (射频输入/输出接口);从横向截面上看，同轴线金属主要由一实心的细轴和一空心的圆柱金属圈套组成，细轴构成同轴线金属的内导体，圆柱金属圈套构成同轴线金属的外导体；实心的细轴位于空心的圆柱金属圈套内，细轴与圆柱金属圈套之间设有介质，介质为聚四氟乙烯或者其他绝缘低损耗材料；介质起到分隔细轴和圆柱金属圈套的作用，同时也起到支撑圆柱金属圈套；[0023]从外形上看，同轴线金属由一体式连接构成的主体同轴线金属1、第一弯折同轴线金属2和第二弯折同轴线金属3组成；主体同轴线金属I构成眼镜框鼻架和左右镜片的上边缘框架部；第一弯折同轴线金属2分为两部分，分别位于主体同轴线金属I两端，并在同一方向弯折，优选为弯折90° ;第二弯折同轴线金属3的两部分分别位于第一弯折同轴线金属2两端，并在同一方向弯折，优选为弯折90° ;
[0024]倒F形金属为两块,都包括内金属片5、介质板和外金属片6 ;内金属片5和外金属片6分别设置在介质板的内外两侧，同为长方形，长度相同，内金属片5和外金属片6的间距为1- 5毫米；外金属片6用作天线的辐射体，内金属片5用作天线的射频地板，优选外金属片6的宽度比内金属片5窄；介质板选用PCB板，为透明材料制成；介质板的材料选用FR - 4、聚酰亚胺、聚四氟乙烯玻璃布或共烧陶瓷；介质板的介质常数优选为4.4 ;在其中一块倒F形金属上设有SMA接口 7，SMA接口 7设置在内金属片5和外金属片6之间，和外金属片6电气连接，和内金属片5无电气连接，信号由外金属片通过常规SMA探针接入或者接出；另一块倒F形金属上设有接地过孔8(为实心圆柱金属)，接地过孔8连接内金属片5和外金属片6，用于增加天线的感性电抗，令天线易于阻抗匹配，同时实现小型化。
[0025]第二弯折同轴线金属3分别通过介质板上的过孔4与内金属片5和外金属片6连接在介质板上，其中第二弯折同轴线金属3的外导体与内金属片5连接，第二弯折同轴线金属3的内导体与外金属片6连接；优选地第二弯折同轴线金属3的外导体与内金属片5通过焊接连接；第二弯折同轴线金属3的内导体与外金属片6通过焊接连接。
[0026]优选地，同轴线金属的材料选自铝、铁、锡、铜、银、金和钼中的一种或多种的合金。
[0027]如图1、2所示，信号由右端倒F形金属板上的SMA接口 7接入；SMA接口 7是射频模块的50欧姆射频信号输出/输入端口，把输入的一部分的信号能量传输到右边的外金属片6，右边的外金属片6产生射频谐振把射频能量以电磁波的形式辐射到外金属片6右边的空气中；另一部分的能量从外金属片6从过孔4上的第二弯折同轴线金属3的内导体一次传递到右边的第一弯折同轴线金属2主体同轴线金属1、左边的第一弯折同轴线金属2和第二弯折同轴线金属3的内导体，然后再传递到左手边的外金属片6，左手边的外金属片6产生谐振，把射频信号辐射向眼镜的左手面的空气中，构成左边和右边天线同时辐射的天线阵。本实用新型是射频前端的一部分，可以将射频信号辐射到空气中，可以和各种蓝牙装置进行无线数据连接。
[0028]实施例
[0029]通过CST的电磁仿真软件对配置于眼镜框上的同轴PIFA天线进行了验证仿真。本实施例仿真的两块PIFA天线是用传统的PCB板来实现，主体同轴线金属1、第一弯折同轴线金属2和第二弯折同轴线金属3构成50欧姆同轴线，是现有市场上的常见的成熟产品。本仿真模型均采用50欧姆的规格来仿真，只要用任何型号的50欧姆同轴线安装就可以达到仿真的性能，考虑眼镜架上的空间有限，本实施例采用迷你型的同轴线，如1.13mm迷你同轴线。在过孔4中第二弯折同轴线金属3和PCB板以及内金属片5和的外金属片6连接的具体实现也是采用现有的产品比如ECT818000157的微带同轴转接口实现50欧姆的匹配连接。内金属片5 (射频地板)长为30晕米,宽为10晕米；外金属片6 (福射天线)长为10毫米，宽为10毫米，内金属片5和外金属片6之间的间距为2毫米。图3为该配置于眼镜框上的同轴PIFA天线在1.5 -3.5Ghz频率范围内的输入回拨损耗曲线。Sll (即回波损耗)在2.4GHz有一个反射零点，其值在-25db以下。仿真说明该具有良好的性能，满足通讯天线的要求。
[0030]本实用新型内金属片和外金属片分别设置在介质板的内外两侧，两块倒F形金属采用同轴线金属连接，实现同轴组阵；该天线改善传统蓝牙天线只覆盖人体其中一边的缺点，组阵后的天线的辐射的覆盖面是组阵前的两倍。同时本实用新型通过内金属片和外金属片协同配合，使射频信号向人体方向的辐射产生反射，减少射频信号对人体的辐射强度。
[0031]对于上述【具体实施方式】，本领域的技术人员应当理解为举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种修改，但这些修改均落入专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种配置于眼镜框上的同轴PIFA天线，其特征在于包括同轴线金属、倒F形金属和SMA接口 ；其中倒F形金属为相同结构的两块,都包括内金属片、介质板和外金属片；内金属片和外金属片分别设置在介质板的内外两侧，长度相同，内金属片和外金属片的间距为1- 5毫米；介质板选用PCB板,为透明材料制成； 从横向截面上看，同轴线金属由一实心的细轴、一空心的圆柱金属圈套和介质组成，细轴构成同轴线金属的内导体，圆柱金属圈套构成同轴线金属的外导体；实心的细轴位于空心的圆柱金属圈套内，细轴与圆柱金属圈套之间设有介质；从外形上看，同轴线金属由一体式连接构成的主体同轴线金属、第一弯折同轴线金属和第二弯折同轴线金属组成；主体同轴线金属构成眼镜框鼻架和左右镜片的上边缘框架部；第一弯折同轴线金属分为两部分，分别位于主体同轴线金属两端，并在同一方向弯折；第二弯折同轴线金属分别位于第一弯折同轴线金属两端，并在同一方向弯折；第二弯折同轴线金属分别与内金属片和外金属片连接在介质板上，其中第二弯折同轴线金属的外导体与内金属片连接，第二弯折同轴线金属的内导体与外金属片连接； 在其中一块倒F形金属上设有SMA接口，SMA接口设置在内金属片和外金属片之间。
2.根据权利要求1所述的配置于眼镜框上的同轴PIFA天线，其特征在于:所述内金属片和外金属片为长方形。
3.根据权利要求1所述的配置于眼镜框上的同轴PIFA天线，其特征在于:所述外金属片的宽度比内金属片窄。
4.根据权利要求1所述的配置于眼镜框上的同轴PIFA天线，其特征在于:所述第一弯折同轴线金属的两部分在同一方向弯折90° ;所述第二弯折同轴线金属的两部分在同一方向弯折90°。
5.根据权利要求1所述的配置于眼镜框上的同轴PIFA天线，其特征在于:所述第二弯折同轴线金属的外导体与内金属片通过焊接连接；所述第二弯折同轴线金属的内导体与外金属片通过焊接连接。
【文档编号】H01Q1/27GK203398264SQ201320526917
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年8月27日 优先权日:2013年8月27日
【发明者】王世伟, 郑丽昇, 温慎洁 申请人:温慎洁