CN101931127B - 天线组件及具有该天线组件的无线通信装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一天线组件及具有该天线组件的无线通信装置，所述无线通信装置包括一切换开关及一天线组件，所述天线组件包括一电路基板、一耦合单元和对称地设置于所述电路基板上的二天线，所述耦合单元电性连接于所述二天线并用于馈入电信号，所述切换开关通过切换使电信号从所述耦合单元进入，沿不同路径先后馈入到所述二天线而产生相互垂直的线性极化辐射波，使所述天线组件具有接收左旋圆极化波或右旋圆极化波的辐射特性。
Description
技术领域
本发明涉及一天线组件，尤其涉及一应用于无线通信装置的天线组件及具有该天线组件的无线通信装置。
背景技术
目前很多行动电话、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)等无线通信装置中都有全球定位系统(Global Position System，GPS)功能。无线通信装置在使用GPS功能时，大多使用圆极化天线来接收卫星信号。
然而以圆极化波形式传输的GPS信号在从卫星发射端到地面接收端的传输过程中，较容易产生多重路径的效应。所谓多重路径，即指信号从卫星发射端至地面接收端的过程中会遇到许多障碍物，信号会因为绕射或反射而造成信号延迟或极化方向改变，使地面接收到的信号发生错误或损耗，最终导致GPS信号无法被准确地接收。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种能准确接收GPS信号的天线组件。
另，还有必要提供一种具有所述天线组件的无线通信装置。
一天线组件，包括一电路基板、一耦合单元和对称地设置于所述电路基板上的二天线，所述耦合单元电性连接于所述二天线并用于馈入电信号，当电信号自所述耦合单元进入后，沿不同路径先后馈入到所述二天线而产生相互垂直的线性极化辐射波，使所述天线组件具有接收左旋圆极化波或右旋圆极化波的辐射特性。
一种无线通信装置，其包括一天线组件及一切换开关，所述天线组件包括一电路基板、一耦合单元和对称地设置于所述电路基板上的二天线，所述耦合单元电性连接于所述二天线并用于馈入电信号，所述切换开关通过切换使电信号从所述耦合单元进入，沿不同路径先后馈入到所述二天线而产生相互垂直的线性极化辐射波，使所述天线组件具有接收左旋圆极化波或右旋圆极化波的辐射特性。
相较于现有技术，所述天线组件包括关于所述电路基板对称的二天线，结构简单，利用一切换开关和一耦合单元使接收的信号能够在左旋极化波与右旋极化波之间切换，从而有效地避免因极化方向改变引起的信号错误或损耗，以准确接收GPS信号。
附图说明
图1为本发明较佳实施方式天线组件的立体示意图；
图2为本发明较佳实施方式无线通信装置功能模块图；
图3是图1所示天线组件的返回损耗示意图；
图4是图1所示天线组件用于接收左旋圆极化波时的X-Z平面的辐射场型示意图；
图5是图1所示天线组件用于接收左旋圆极化波时的Y-Z平面的辐射场型示意图；
图6是图1所示天线组件用于接收右旋圆极化波时的X-Z平面的辐射场型示意图；
图7是图1所示天线组件用于接收右旋圆极化波时的Y-Z平面的辐射场型示意图；
图8是图1所示天线组件右旋圆极化时的轴比示意图；
图9是图1所示天线组件左旋圆极化时的轴比示意图。
具体实施方式
图1所示为本发明较佳实施例之天线组件100，其包括一电路基板10、轴对称地设置在电路基板10同一侧的二天线20以及一耦合单元40。
本实施方式中，所述电路基板10可为一圆形、矩形等具有轴对称形状的印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)，所述电路基板10上轴对称地设有二接地点12，邻近每一接地点12分别设有一馈入点14。所述馈入点14呈轴对称分布并与接地点12共对称轴。
所述天线20均为平面倒F天线(Planar Inverted-F Antenna，PIFA)，每一天线20包括一辐射体22、一馈入端24及一接地端26。所述辐射体22为一大致呈四分之一圆环形状的片状体，并与所述电路基板10平行。所述馈入端24为金属片体，其垂直地连接于所述辐射体22的一端和所述电路基板10，并通过所述馈入点14与所述电路基板10电性连接。所述接地端26为与所述馈入端24平行的金属片体，其垂直地连接于所述辐射体22的一端和所述电路基板10，并通过所述接地点12与所述电路基板10电性连接。
所述耦合单元40为一四端口的支线耦合器，其可以采用带状线或微带线通过蚀刻、镀覆等方式贴附于所述电路基板10上。所述耦合单元40包括平行设置的二分支线50、二连接线60、一第一接入端42、一第二接入端44、一第一输出端46及一第二输出端48。所述二连接线60平行地连接于二分支线50之间，并在与50相交的位置形成四个节点A、B、C和D，所述二分支线50及二连接线60的长度均为所述天线20中心操作频率的1/4波长((/4)。所述第一接入端42和第二接入端44在本实施例中均可作为电信号的馈入端子，且二者的一端均贴附于所述电路基板10的边缘，另一端分别电性连接于节点A和B。所述第一输出端46和第二输出端48用于将电信号传输至所述二天线20，且所述第一输出端46和第二输出端48的一端分别电性连接于节点D和C，另一端分别电性连接于所述二馈入端24，并分别通过二馈入端24与所述二天线20电性连接。
本发明天线组件100适用于具有GPS等导航功能的无线通信装置(图未示)，请参阅图2，所述无线通信装置还包括一定位按钮220、一控制模块240以及一切换开关260。
所述定位按钮220与所述控制模块240相对应，按压所述定位按钮220可以使所述控制模块240产生一触发信号。所述切换开关260为一单刀双掷开关，其与所述控制模块240电性连接。所述切换开关260包括一动触片262、一第一静触片264和一第二静触片266。所述第一静触片264与所述耦合单元40的第一接入端42电性连接，所述第二静触片266电性连接于所述第二接入端44。
当使用者使用所述无线通信装置接收GPS信号时，若能正常接收GPS信号，则无需按压所述定位按钮220。若发现不能正常接收GPS信号时，则可以按压所述定位按钮220，所述定位按钮220控制所述控制模块240产生一触发信号，该触发信号作用于所述切换开关260，使得所述所述动触片262每隔数秒交替的切换于所述第一静触片264和第二静触片266之间，以此使得所述第一接入端42和第二接入端44交替的获得电信号。
具体的说，当所述动触片262与所述第一静触片264导通时，所述第一接入端42获得电信号，所述电信号分别沿不同路径先后到达所述第一输出端46和第二输出端48，并分别通过所述二馈入端24馈入所述二天线20。由于上述两条路径之差为(/4，故使得馈入到所述二天线20的电信号相位之差为90度。此时，所述每一天线20各自的线性极化辐射波相互垂直，从而使所述天线组件100具备右旋圆极化波的辐射特性，以接收右旋圆极化波(Right HandCircular Polarization，RHCP)。同理，当所述动触片262与所述第二静触片266导通时，所述第二接入端44获得电信号，所述电信号分别沿不同路径先后到达所述第二输出端48和第一输出端46，并分别通过所述二馈入端24馈入到所述二天线20。此时，所述天线组件100将具备左旋圆极化波的辐射特性，以接收左旋圆极化波(Left Hand Circular Polarization，LHCP)。如此交替的切换所述切换开关260，直到所述无线通信装置接收到GPS信号时，所述控制模块240产生一控制信号，使得所述切换开关260停止切换，从而便可准确接收GPS信号。
图3所示为所述天线组件100在模拟软件检测下获得的返回损耗示意图。其中曲线1表示第一接入端42和第二接入端44的相互隔离度，曲线2表示第一接入端42和第二接入端44的返回损耗。由图3可以看出，所述天线组件100工作于1.57GHz频段时其反射损耗值小于-10dB，符合天线的设计要求。
图4到图5所示为本发明天线组件100左旋圆极化时的X-Z平面和Y-Z平面的辐射场型示意图，图6到图7所示为本发明天线组件100右旋圆极化时的X-Z平面和Y-Z平面的辐射场型示意图，由图4到图7可以看出，该天线组件100在工作频段内呈现良好的左旋圆极化和右旋圆极化辐射特性。
图8和图9所示为本发明较佳实施例之天线组件100测试所得的轴比(Axial Ratio)分析图。轴比是衡量便携式电子装置对不同方向的信号增益差异性的重要指标，一般工程上要求轴比AR小于3dB即可。由图8到图9可以看出，该天线组件100符合天线的设计要求。
综上，本发明利用所述对称设于电路基板10上的二天线20，并且通过一切换开关260和耦合单元40使接收的信号切换于左旋极化波与右旋极化波之间，从而有效地避免因极化方向改变引起的信号错误或损耗，该天线组件100能准确接收GPS信号。
Claims (5)
1.一种无线通信装置，其包括一天线组件，所述天线组件包括一电路基板，其特征在于：所述无线通信装置还包括一切换开关、一定位按钮和一控制模块，所述天线组件还包括一耦合单元和对称地设置于所述电路基板上的二天线，所述耦合单元电性连接于所述二天线用于馈入电信号，所述耦合单元包括第一输入端及第二输入端，所述定位按钮控制所述控制模块产生一触发信号，该触发信号作用于所述切换开关，所述切换开关通过切换使电信号从所述耦合单元的第一输入端或第二输入端进入，沿不同路径先后馈入到所述二天线而产生相互垂直的线性极化辐射波，使所述天线组件切换接收左旋圆极化波或右旋圆极化波。
2.如权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于：所述二天线均为平面倒F天线，且所述每一天线均包括一辐射体和一馈入端，所述辐射体平行于所述电路基板设置，所述馈入端电性连接于所述电路基板。
3.如权利要求2所述的无线通信装置，其特征在于：所述耦合单元为一贴附于所述电路基板上的四端口支线耦合器，所述耦合单元包括二分支线及电性连接于二分支线之间的二连接线。
4.如权利要求3所述的无线通信装置，其特征在于：所述第一输入端和第二输入端分别电性连接于二分支线的一端，所述耦合单元还包括分别电性连接于二分支线另一端的一第一输出端和一第二输出端，所述第一接入端和第二接入端均为所述天线组件的电信号馈入端子，所述第一输出端和一第二输出端分别电性连接于所述二馈入端。
5.如权利要求4所述的无线通信装置，其特征在于：所述切换开关为一单刀双掷开关，其包括动触片、第一静触片和第二静触片，所述第一静触片电性连接于所述第一接入端，所述第二静触片电性连接于所述第二接入端，当所述动触片与所述第一静触片导通时，所述第一接入端获得电信号，所述电信号分别沿不同路径先后到达所述第一输出端和第二输出端，所述天线组件接收右旋圆极化波；当所述动触片与所述第二静触片导通时，所述第二接入端获得电信号，所述电信号分别沿不同路径先后到达所述第二输出端和第一输出端，所述天线组件接收左旋圆极化波。
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