多频微带天线和具有天线的装置的制作方法

1.本实用新型涉及通信天线设计技术领域，特别涉及一种多频微带天线和具有天线的装置。


背景技术：

2.现有let通信系统普遍采用mimo(multiple-input multiple-output，多收多发)技术来改善信号质量，以满足大部分场景下的接入需求。但现有技术通常采用pifa(planar inverted-f antenna平面倒f天线)或monopole天线(单极子天线)来实现mimo技术，但pifa天线的辐射效率偏低，而monopole天线则对参考地有较高的要求，使得天线的体积偏大，且不容易匹配阻抗，因此pifa天线和monopole天线均不适用于mimo技术。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的是提供一种多频微带天线，旨在解决现有天线不适用于实现mimo技术的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提出的多频微带天线，适用于具有天线的装置中，所述多频微带天线包括：
5.介质基板；
6.辐射部，设于所述介质基板上；
7.接地部，设于所述介质基板上；
8.馈电部，设于所述介质基板上，所述馈电部的一端与所述接地部连接，所述馈电部的另一端与所述辐射部连接；以及，
9.第一导电部，设于所述介质基板上，所述第一导电部设于所述馈电部的第一侧，且与所述接地部连接。
10.可选地，所述馈电部具有与所述第一侧相对设置的第二侧；
11.所述多频微带天线还包括：
12.第二导电部，设于所述介质基板上，所述第二导电部设于所述馈电部的第二侧，且与所述接地部连接。
13.可选地，所述接地部包括第一接地段、第二接地段和第三接地段；所述第一接地段、所述第二接地段和所述第三接地段分别与所述馈电部、所述第一导电部及所述第二导电部一一对应连接，所述第一接地段还分别与所述第一导电部和所述第二导电部连接。
14.可选地，所述第一导电部和/或所述第二导电部包括：第一导电段和第二导电段，所述第二导电段的一端经所述第一导电段与所述接地部连接，所述第二导电段的另一端与所述接地部连接。
15.可选地，所述第一导电段呈弯曲状。
16.可选地，所述第一导电部和/或所述第二导电部还包括第一开路段，所述第一开路段与所述第一导电段连接，且设于所述第一导电段靠近所述馈电部的一侧，并朝向所述接
地部延伸。
17.可选地，所述第一导电部和/或所述第二导电部还包括第二开路段，所述第二开路段与所述第一导电段连接，且设于所述第一导电段靠近所述馈电部的一侧，并朝向所述接地部延伸；
18.所述第二开路段与所述接地部之间的最大相对距离大于所述第一开路段与所述接地部之间的最大相对距离。
19.可选地，所述辐射部的面积大于或等于所述接地部、所述馈电部与所述第一导电部的面积之和。
20.本实用新型还提出一种具有天线的装置，所述具有天线的装置包括：
21.壳体；以及，
22.如上所述的多频微带天线，所述所述多频微带天线设于所述壳体的内侧壁上。
23.可选地，所述多频微带天线的数量为多个；
24.多个所述多频微带天线均匀分设于所述壳体的内侧壁上。
25.本实用新型技术方案通过采用介质基板、辐射部、接地部、馈电部及第一导电部；其中，介质基板、辐射部、接地部、馈电部及第一导电部分别设于介质基板上，且馈电部的两端分别与接地部和辐射部连接，而第一导电部设于所述馈电部的第一侧，并与接地部连接。本实用新型多频微带天线在低频段时，可呈偶极子辐射状态，相较于pifa天线而言，辐射效率更高，而在高频段时，可呈单极子辐射状态，相较于monopole天线而言，无需更大的接地面积，有利于天线的小型化和轻型化设计，且体积小巧，便于与产品进行共形设计，更适合用于实现mimo系统。
附图说明
26.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
27.图1为本实用新型多频微带天线一实施例的结构示意图；
28.图2为本实用新型多频微带天线另一实施例的结构示意图；
29.图3为图1所示实施例处于低频工况时的电流流向示意图；
30.图4为图1所示实施例处于高频工况时的电流流向示意图；
31.图5为本实用新型具有天线的装置一实施例的结构示意图；
32.图6为图1所示实施例的工作频段与其辐射效率的关系示意图；
33.图7为图1所示实施例的工作频段与其回波损耗的关系示意图；
34.图8为图1所示实施例的工作频段与其系统增益的关系示意图。
35.附图标号说明：
[0036][0037][0038]
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0039]
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的一部分实施例，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。
[0040]
另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
[0041]
本实用新型提出一种多频微带天线。
[0042]
在5g网络覆盖完成之前，4g－lte(以下简称lte系统)将继续发挥着重要的作用，lte系统通常采用mimo技术来提升频谱效率和数据传送速率，以满足大部分场景下的接入需求。但由于不同运营商在lte系统上使用的频段不同，因此终端侧的lte天线通常要求全频段覆盖，即能接收到698～960mhz、1.4～1.5ghz以及1.7～2.7ghz三个频段的信号，且要求使用mimo技术改善信号质量，如此就要求天线的带宽要大，且体积要尽可能的减小。而现有在移动wifi、cpe等无线终端里的lte天线，业内通常采用pifa或monopole天线，但pifa天线的辐射效率偏低，尤其是工作于低频段时，而monopole天线则对参考地面有较高的要求，
容易导致天线体积偏大，且不容易匹配，不适合做mimo系统。
[0043]
为解决上述问题，参照图1至8，在本实用新型一实施例中，所述多频微带天线包括：
[0044]
介质基板100；
[0045]
辐射部，设于所述介质基板100上；
[0046]
接地部300，设于所述介质基板100上；
[0047]
馈电部400，设于所述介质基板100上，所述馈电部400的一端与所述接地部300连接，所述馈电部400的另一端与所述辐射部300连接；以及，
[0048]
第一导电部500，设于所述介质基板100上，所述第一导电部500设于所述馈电部400的第一侧，且与所述接地部300连接。
[0049]
本实施例中，介质基板100可呈近长方体型，其上可印制有辐射部300、接地部300、馈电部400以及第一导电部500等用于实现多频微带天线功能的功能区域。在另一实施例中，介质基板100可选用介质为fr4的单面覆铜pcb来实现，且尺寸可为130mm*13.5mm，结构简单小巧，方便与无线终端的外壳、支架等做共形设计。当然，可以理解的是，介质基板100还可以设置成其他形状，如正方形、圆形以及不规则图形等。
[0050]
辐射部300，可设于介质基板100的上表面，用以被电信号激励产生射频电磁场，从而辐射处于相应频段的电磁波；以及，用以感应空气中相应频段的电磁波，并输出与之对应的电信号。可以理解的是，辐射部300上开可设有相应的凹槽，以控制辐射电流的方向和调节振子的阻抗。
[0051]
接地部300可由导电金属制成，并可印制于介质基板100的一侧面，且设于该侧面上辐射贴片相对的另一端。接地部300用以为介质基板100上设置其他功能组件提供接地电位，以实现微带天线的电磁波收发功能，因此接地部300的面积越大，其性能越好，而monopole天线则是由于需要较大的接地部300面积，因此不适合做mimo系统。
[0052]
馈电部400上可设有馈电点410，馈电点410可与馈电线的一端连接，而馈电线的另一端可与具有天线的装置中的无线通信电路连接。馈电部400用以将无线通信电路输出的电信号传输至辐射部300，以激励其工作；以及，用以将辐射部300感应输出的电信号传输至无线通信电路。在图1所示实施例中，馈电部400为直条状导电金属片，且馈电点410设于馈电部400靠近接地部300的一端，以增加电信号的流通路径来匹配天线整体的阻抗。在图2所示实施例中，馈电部400为一针形导电金属片，该馈电部400的宽度自其靠近接地部300的一端朝其靠近辐射部300的另一端逐渐减小。
[0053]
第一导电部500可设于介质基板100上馈电部400的一侧，且与接地部300连接，即此时第一导电部500经接地部300与馈电部400连接，但与馈电部400间隔设置。如此，在馈电部400输出电信号激发辐射部300辐射高频电磁波时，辐射部300中电流的方向与馈电部400中电信号的方向相同，即辐射部300呈单极子辐射状态(如图4所示)，而此时第一导电部500中产生的电流方向较为杂散，使得第一导电部500的内部电流可互相抵消，因此可不对天线整体的工作状态造成影响；在馈电部400激发辐射部300辐射低频电磁波时，第一导电部500中电流的方向可与辐射部300中电流的方向相同，以使辐射部300此时呈偶极子辐射状态(如图3所示)。
[0054]
在图1所示实施例中，辐射部300分为与馈电部400连接的第一辐射部210以及与之
连接的第二辐射部220；其中，第一辐射部210呈三角形，且第一辐射部210的一个顶点与馈电部400连接，第二辐射部220呈长方形。在图1所示实施例中，辐射部上开设有第一凹槽201、第二凹槽202、第三凹槽203、第四凹槽204及第五凹槽205；其中，第一凹槽201呈“l”型，其第一端位于第一辐射部210中，且靠近馈电部400设置，其第二端设于第二辐射部220中，且靠近第二辐射部220中远离馈电部400的底端设置。在图1所示实施例中，第二凹槽202、第三凹槽203、第四凹槽204为直槽结构，第二凹槽202设于第一辐射部210，且与介质基板100的水平轴线平行，并与第一辐射部210的外部连通；第三凹槽203设于第二辐射部220，且与介质基板100的垂直轴线平行，并与第一凹槽201连通；第四凹槽204设于第二辐射部220，且与第三凹槽203平行，并分别与第一凹槽201以及第二辐射部220的外部连通；第五凹槽205呈“l”形，夹设于第一凹槽201和第四凹槽204形成的夹角之间，且与第二辐射部220的外部连通。在图2所示实施例中，辐射部300关于介质基板100的水平轴线呈对称设置，且具有依次连接的第三辐射部230、第四辐射部240、第五辐射部250和第六辐射部260，第三辐射部230、第四辐射部240、第五辐射部250和第六辐射部260的具体形状和结构参照图2所示，在此不做赘述。
[0055]
本实用新型技术方案通过采用介质基板100、辐射部300、接地部300、馈电部400及第一导电部500；其中，介质基板100、辐射部300、接地部300、馈电部400及第一导电部500分别设于介质基板100上，且馈电部400的两端分别与接地部300和辐射部300连接，而第一导电部500设于所述馈电部400的第一侧，并与接地部300连接。本实用新型多频微带天线在低频段时，可呈偶极子辐射状态，相较于pifa天线而言，辐射效率更高，而在高频段时，可呈单极子辐射状态，相较于monopole天线而言，无需更大的接地面积，有利于天线的小型化和轻型化设计，且体积小巧，便于与产品进行共形设计，更适合用于实现mimo系统。
[0056]
参照图1至8，在本实用新型一实施例中，所述馈电部400具有与所述第一侧相对设置的第二侧；
[0057]
所述多频微带天线还包括：
[0058]
第二导电部600，设于所述介质基板100上，所述第二导电部600设于所述馈电部400的第二侧，且与所述接地部300连接。
[0059]
进一步地，所述接地部300包括第一接地段310、第二接地段320和第三接地段330；所述第一接地段310、所述第二接地段320和所述第三接地段330分别与所述馈电部400、所述第一导电部500及所述第二导电部600一一对应连接，所述第一接地段310还分别与所述第一导电部500和所述第二导电部600连接。
[0060]
本实施例中，第二导电部600的具体结构可与第一导电部500相同，并可设于馈电部400相对第一侧的第二侧，以与第一导电部500关于馈电部400呈对称设置，在此不做赘述。在本实施例中，接地部300分包括三个分离设置的第一接地段310、第二接地段320和第三接地段330；其中，第一接地段310，用以与馈电部400连接，即第一接地段310也具有相对设置，且与馈电部400相同的第一侧和第二侧，第二接地段320设于其第一侧，第三接地段330设于其第二侧，且第二接地段320关于第一接地段310与第三接地段330呈对称设置。如此，使得本实用新型多频微带天线可构成共面波导结构。当然，可以理解的是，第一接地段310、第二接地段320和第三接地段330的面积根据实际需要确定，在此不做确定。本实用新型多频微带天线通过采用共面波导结构，在制作时，可无需在介质基板100上进行穿孔等操
作，有利于降低制作成本，并优化介质基板100上各功能区域的布局。
[0061]
参照图1至8，在本实用新型一实施例中，所述第一导电部500和/或所述第二导电部600包括：第一导电段510和第二导电段520，所述第二导电段520的一端经所述第一导电段510与所述接地部300连接，所述第二导电段520的另一端与所述接地部300连接。
[0062]
可选地，所述第一导电段510呈弯曲状。
[0063]
本实施例中，第一导电部500和第二导电部600可采用相同的结构，或者采用不同的结构，本实施例以二者采用相同的结构进行解释说明。第一导电段510用以连接地部300和第二导电段520的第一端，而第二导电段520可呈矩形，且第二导电段520还具有第二端，用以与接地部300直接连接。在上一实施例中，第一导电部500和第二导电部600中第一导电段510的第二端分别与第一接地段310连接。在实际应用中，第一导电段510和第二导电段520的设计需要考虑天线的整体阻抗，即需要足够长的电流流经路径，这无疑会使的天线整体体积过大。
[0064]
针对此问题，本实用新型多频微带天线通过将第一导电段510设置为弯曲状，其中可具有若干个相互垂直设置的第一导电支段和第二导电支段，每一第一导电支段和一第二导电支段彼此收尾连接，且形成近90
°
夹角，从而可在增加电流流经路径的前提下，节省第一导电段510在介质基板100上所占用的面积，从来达到减小天线整体体积的效果。当然，在其他实施例中，也可为第一导电段510成矩形，第二导电段520成弯曲状；或者，如图2所示实施例，第一导电段510和第二导电段520也可呈矩形设置。
[0065]
参照图1至8，在本实用新型一实施例中，所述第一导电部500和/或所述第二导电部600还包括第一开路段530，所述第一开路段530与所述第一导电段510连接，且设于所述第一导电段510靠近所述馈电部400的一侧，并朝向所述接地部300延伸。
[0066]
可选地，所述第一导电部500和/或所述第二导电部600还包括第二开路段540，所述第二开路段540与所述第一导电段510连接，且设于所述第一导电段510靠近所述馈电部400的一侧，并朝向所述接地部300延伸；
[0067]
所述第二开路段540与所述接地部300之间的最大相对距离大于所述第一开路段530与所述接地部300之间的最大相对距离。
[0068]
在本实施例中，在第一导电段510还连接有第一开路段530，且设于第一导电段510靠近馈电部400的一侧，即处于第一导电段510和馈电部400所形成间隙中，并向接地部300延伸。需要注意的是，第一开路段530并不与接地部300接触，因此有利于降低本实用新型多频微带天线的回波损耗。
[0069]
在图x所示实施例中，第一开路段530连接于第一导电段510上靠近第二/三接地段处，且连接的一端呈非直线设置。且在该实施例中，还设有第二开路段540，第二开路段540同样可设于第一导电段510靠近馈电部400的一侧，并向接地部300延伸，且同样不与接地部300接触。需要注意的是，第二开路段540连接于第一导电段510上远离第二/三接地段处，即第二开路段540与接地部300之间的最大相对距离大于第一开路段530与接地部300之间的最大相对距离，且第二开路段540朝向接地部300延伸的一端还可伸入第一开路段530与辐射部300形成的间隙中，以进一步减小天线体积。可以理解的是，第一开路段530和第二开路段540朝向接地部300所延伸的距离根据实际需要确定，在此不做限定。如此，有利于进一步降低天线的回波损耗。由图7可知，本实用新型多频微带天线可工作于lte全频段，高频段带
宽其至可以达到6ghz，并可同时保持较低的回波损耗。
[0070]
在图2所示实施例中，虽然并未设计有第一开路段530和第二开路段540，但在该实施例中，第一导电部500和第二导电部600分别与第一接地段310连接的金属部550的面积较为大。可以理解的是，本领域技术人员可通过设计该金属部550的形状、大小及其分别与馈电部400、第一导电部500或第二导电部600的间隙来减小该实施例中多频微带天线的回波损耗。
[0071]
参照图1至8，在本实用新型一实施例中，所述辐射部300的面积大于或等于所述接地部300、所述馈电部400与所述第一导电部500的面积之和。
[0072]
本实施例中，由于辐射部300的辐射效率还与其面积成正比，本实用新型多频微带天线通过将辐射部300的面积设置为，大于等于接地部300、馈电部400与第一导电部500三者的面积之和，有利于提高多频微带天线的辐射效率。当然，可以理解的是，在图2所示实施例中，辐射部300的面积则大于接地部300、馈电部400、第一导电部500及第二导电部6004者之和；而在图1所示实施例中，辐射部300的面积则小于接地部300、馈电部400、第一导电部500、第二导电部600、第一开路段530即第二开路段5406者之和。
[0073]
本实用新型还提出一种具有天线的装置，该具有天线的装置包括壳体700和多频微带天线，该多频微带天线的具体结构参照上述实施例，由于本具有天线的装置采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，多频微带天线设于壳体700的内侧壁上。
[0074]
参照图5，在本实用新型一实施例中，所述多频微带天线的数量为多个；
[0075]
多个所述多频微带天线均匀分设于所述壳体700的内侧壁上。
[0076]
在本实施例中，在采用多个，例如4个多频微带天线来实现mimo技术时，多个多频微带天线可通过胶粘、螺钉锁附或者卡扣等方式均匀固定于壳体700的内侧壁上，以在壳体700的保护下工作。当然，在其他实施例中，多个多频微带天线也可利用壳体700与具有天线的装置中其他功能组件的间隙，以非均匀设置的方式进行设置安装。
[0077]
以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。