CN102610897B - 一种应用于无线局域网的天线、天线装置及无线终端 - Google Patents

一种应用于无线局域网的天线、天线装置及无线终端 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用于无线局域网系统中的天线、天线装置及无线终端。所述无线终端具有所述天线装置，该天线装置，包括：一PCB基板，以及一天线本体。所述天线本体为一体化结构，通过至少两个安装固定组件及天线本体自身的一个连接点固定连接在PCB基板上。所述天线本体包括一辐射组件，一短路组件，一传输组件，一接地组件。所述天线本体自身的一个连接点是传输组件与PCB基板的连接点。应用本发明的天线、天线装置及无线终端，可以使天线结构一体化，减小天线的尺寸以及占用空间，有利于天线的批量生产，并保证天线电性能的一致性，使得应用天线或天线装置的无线终端获得更好的无线收发效果。

Description

一种应用于无线局域网的天线、天线装置及无线终端
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种应用于无线局域网系统中的天线、天线装置及无线终端。
背景技术
随着无线局域网(WLAN，Wireless LAN)技术的蓬勃发展，无线网络的应用领域正在不断地增长，使得无线接入设备的应用成为室内微小地区(尤其是热点地区)重要的高速无线数据接入手段之一，应用潜力巨大。飞速增长的无线局域网技术引导了对WLAN设备的天线设计的新要求，这些新要求包括：尺寸小，低轮廓，低成本，易安装。但天线设计者在设计天线时遇到如何保持天线的性能不变而天线尺寸变小的问题。
平面倒F型天线(Planar Inverted F Antenna，PIFA)是广泛采用的天线类型，PIFA天线的独特特点在于其谐振频率不仅仅依赖短路臂的长度，还依赖于臂宽、臂高和馈点和短路臂的距离等其他的尺寸。
图1是现有技术的一种PIFA天线的立体示意图。图1所示的PIFA天线包括：由短路组件21和辐射组件22组成的天线本体；由内导体31和外导体32组成的传输组件，该传输组件用于将信号传送至天线本体。其中，辐射组件22垂直连接在短路组件21的一端上，短路组件21的另一端焊接在印制板(Printed Circuit Board，PCB)基板1上；其中，传输组件的内导体31的一端焊接在辐射组件22上，传输组件的外导体32焊接在PCB基板1上。由上描述可知，在图1中，天线本体与PCB基板1之间有一个焊点，传输组件与PCB基板1之间有一个焊点，传输组件与天线本体之间有一个焊点。
图2是现有技术的另外一种PIFA天线的立体示意图。在图2中，短路组件21、辐射组件22和传输组件23共同组成天线本体。其中，辐射组件22垂直连接在短路组件21上，短路组件21的另一端焊接在PCB基板1上；传输组件23的一端连接在辐射组件22上并且垂直于辐射组件22；传输组件23的另外一端焊接在PCB基板1上。由上述连接关系可知，所述天线本体与PCB基板1有两个焊点。
对于图1所示的天线而言，天线本体与PCB基板1的连接只有一个焊点，容易焊歪；传输组件与PCB基板、传输组件与天线本体也都只有一个焊点，容易焊歪；这就造成天线的外形容易发生变化，不仅会增加人工成本和焊接难度，而且天线的电性能及稳固性都无法得到保证。
对于图2所示的天线而言，天线本体与PCB基板1的连接有两个焊点且两个焊点在一条直线上，造成天线很容易向两侧倾斜，天线的外形容易发生变化，天线的电性能及稳固性也都得不到保证。
此外，对于图1及图2所示的两种现有方案，在天线本体下方的PCB基板1上必须要具有一定面积的净空间，即要求天线本体下方的PCB基板有一定面积的铺铜，且不能有其它元器件存在，一旦满足不了该要求，天线的电性能会有很大的下降，这就对天线设计带来很大的难题。
因此，这就需要发展一种新的PIFA天线，用以适应尺寸小，低轮廓，低成本，易安装的要求，使得天线可以更佳地应用到WLAN产品中。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种应用于无线局域网的天线、天线装置及无线终端，用于解决现有天线所存在的安装稳固性差、天线尺寸较大、电性能差的问题。
为了解决上述问题，本发明提出了一种天线装置，包括：一PCB基板1，以及一天线本体，所述天线本体为一体化结构，通过至少两个安装固定组件15及天线本体自身的一个连接点固定连接在PCB基板1上。
所述天线本体包括一辐射组件11，一短路组件12，一传输组件13，一接地组件14，其中：
所述短路组件12的两端垂直连接于彼此平行的辐射组件11和接地组件14之间，辐射组件11和接地组件14位于短路组件12的同一侧；
所述传输组件13的一端与辐射组件11垂直连接，且与短路组件12位于同一平面，传输组件13的另一端焊接安装在PCB基板1上；
所述至少两个安装固定组件15位于接地组件14的窄边两侧或宽边侧，所述至少两个安装固定组件15以插接和/或焊接方式连接在PCB基板1上。
所述安装固定组件15的外侧或内侧具有防滑落组件16。所述防滑落组件的形式包括但不限于倒钩、三角锥。
所述接地组件14是长方形金属片。所述接地组件14的长度大于辐射组件11的长度，其宽度大于辐射组件11的宽度。
所述PCB基板包括基材和铜箔，铜箔附在基材的表面；
基材的材料包括但不限于FR4，Rogers及其他PCB板材材料；
铜箔的材料包括但不限于铜、金、银或者合金导体；
所述天线本体的材料包括但不限于铜、马口铁及铜或铁的合金。
本发明还提供一种天线，包括：一辐射组件11，一短路组件12，一传输组件13，一接地组件14，其中：
所述短路组件12的两端垂直连接于彼此平行的辐射组件11和接地组件14之间，辐射组件11和接地组件14位于短路组件12的同一侧；
所述传输组件13的一端与辐射组件11垂直连接，且与短路组件12位于同一平面，传输组件13的另一端用于焊接安装在PCB基板1上；
接地组件14的窄边两侧或宽边侧包括用于插接或焊接至PCB基板1上的至少两个安装固定组件15。
所述安装固定组件15的外侧或内侧具有防滑落组件16。所述防滑落组件的形式包括但不限于倒钩、三角锥。
本发明还提供一种无线终端，包括天线装置，该天线装置包括：
一PCB基板1，以及一天线本体，所述天线本体为一体化结构，通过至少两个安装固定组件15及天线本体自身的一个连接点固定连接在PCB基板1上。
所述天线本体包括一辐射组件11，一短路组件12，一传输组件13，一接地组件14，其中：
所述短路组件12的两端垂直连接于彼此平行的辐射组件11和接地组件14之间，辐射组件11和接地组件14位于短路组件12的同一侧；
所述传输组件13的一端与辐射组件11垂直连接，且与短路组件12位于同一平面，传输组件13的另一端焊接安装在PCB基板1上；
所述至少两个安装固定组件15位于接地组件14的窄边两侧或宽边侧，所述至少两个安装固定组件15以插接和/或焊接方式连接在PCB基板1上。
所述安装固定组件15的外侧或内侧具有防滑落组件16。
所述接地组件14是长方形金属片；所述接地组件14的长度大于辐射组件11的长度，其宽度大于辐射组件11的宽度。
本发明的天线、天线装置及无线终端，可以使天线结构一体化，减小天线的尺寸以及占用空间，有利于天线的批量生产，并保证天线电性能的一致性，使得应用天线或天线装置的无线终端获得更好的无线收发效果。应用本发明，可以利用天线上的两个安装固定组件以及传输组件将天线本体固定在PCB基板上，有效加强固定效果；进一步地，本发明的天线装置还可以用机器贴片，不用人工焊接，提高产品的一致性，大幅提高生产效率，降低人工成本，有利于大量应用到WLAN产品上。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意图及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
图1是一种传统技术的PIFA天线方案的立体示意图；
图2是另一种传统技术的PIFA天线方案的立体示意图；
图3是本发明实施例的一种天线结构的立体示意图；
图4是本发明实施例中图3所示的天线本体的放大结构示意图；
图5是本发明实施例的天线结构的驻波比测试数据图；
图6是本发明实施例的天线结构的辐射场型测试数据图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步地详细说明。
为解决传统技术中天线设计所存在的问题，本发明在传统PIFA天线设计的基础上，结合应用需求，对传统的PIFA天线结构进行了修改，提供了一种新的天线本体设计、相应的天线装置以及应用天线装置的无线终端。
该改进的天线装置，包括：一PCB基板，以及一天线本体，所述天线本体为一体化结构，通过至少两个安装固定组件及天线本体自身的一个连接点固定连接在PCB基板上。所述天线本体包括一辐射组件，一短路组件，一传输组件，一接地组件。所述天线本体自身的一个连接点是传输组件与PCB基板的连接点。
接地组件为一与PCB基板平行的长方形金属片，短路组件连接于接地组件的宽边的一侧，且垂直于接地组件，并沿第一方向延伸；
短路组件的另一端连接辐射组件，且辐射组件垂直于短路组件，平行于接地组件，接地组件和辐射组件在短路组件的同一侧；
传输组件连接于辐射组件上，且与辐射组件垂直，与短路组件位于同一平面，传输组件的另一端焊接安装在PCB基板上。
所述接地组件的窄边的两侧及另一侧宽边至少连接两个安装固定组件，安装固定组件垂直于接地组件，且反向于辐射组件方向延伸，焊接安装在PCB基板上。
安装固定组件外侧或内侧有一个防滑落组件，防滑落组件形式包括但不限于倒钩、三角锥等，防滑落组件的作用是防止天线安装在PCB基板后脱落，方便天线的波峰焊接，不需人工焊接。两个安装固定组件与传输组件构成三角，防止天线晃动。天线本体中的接地组件的面积略大于辐射组件的面积，作为辐射组件的参考地平面，减小天线对PCB基板的依赖。
上述所述天线本体，可以放置在PCB基板的外侧边缘的任何位置。
下面结合附图具体说明上述天线及天线装置的详细结构。
如图3所示，给出了本发明实施例的一种天线装置的立体结构示意图，所述天线装置包括：一PCB基板1，以及一天线本体，所述天线本体固定连接在PCB基板上。所述天线本体包括一辐射组件11，一短路组件12，一传输组件13，一接地组件14。
如图4所示，进一步给出了天线本体的放大结构示意图。在图4中，
辐射组件11连接于短路组件12的一端，垂直于短路组件，并沿第一方向延伸；传输组件13连接于辐射组件11上，且与辐射组件11垂直，传输组件13的另一端安装在PCB基板1上；
短路组件12的另一端连接接地组件14，且接地组件14垂直于短路组件12，平行于辐射组件11；
接地组件14和辐射组件11在短路组件12的同一侧，在接地组件14延伸的方向(即长边的两侧)的两侧各有一个安装固定组件15；
安装固定组件15垂直于接地组件14，且反向于辐射组件方向延伸(即：辐射组件在接地组件l4的上方而安装固定组件l5在接地组件l4的下方)，安装固定组件插入并焊接在PCB基板1上。
安装固定组件15外侧(也可以配置在内侧)有一个防滑落组件16，防滑落组件形式包括但不限于倒钩、三角锥等凸出部件，防滑落组件16的作用是防止天线本体安装在PCB基板1后发生脱落，方便天线的波峰焊接，不需人工焊接。
接地组件14的面积略大于辐射组件11的面积，作为辐射组件的参考地平面。
所述PCB基板1，由基材和铜箔组成，铜箔附在基材的表面。其中，基材的材料包括但不限于FR4，Rogers及其他PCB板材材料；铜箔的材料包括但不限于铜、金、银或者合金等良导体。所述天线本体的材料包括但不限于铜、马口铁及其合金等。
如图4所示，进一步给出了天线本体的各个组成部件的尺寸信息。天线辐射组件11及其他组件的厚度T1约为0.15-0.35毫米，辐射组件11的长度L1约为29-33毫米，宽度W1约为6-8毫米，辐射组件11到接地组件14距离H1约为5-7毫米，传输组件13到短路组件12的距离为1-4毫米。
接地组件14的长度和宽度略大于辐射组件11的长度和宽度，传输组件13长度略大于短路组件12长度与PCB基板1厚度；安装固定组件15的高度略大于PCB基板1的厚度。
如图5所示，进一步给出了基于图3及图4所示天线结构的关于驻波比的测试数据图，其中，当天线工作在频率约为2.44GHz时，驻波比约为1.09，若以驻波比等于2为基准，频率范围约为2.38GHz-2.52GHz，满足WLAN2.4GHz-2.4835GHz的要求。测试表明，图3及图4所示天线结构的天线频宽特性及驻波要求相当优良。
如图6所示，进一步给出了基于图3及图4所示天线结构的关于辐射特性的测试数据图，其中，
当天线工作在频率约为2.412GHz时，天线增益约为2dB，效率为78.06％；
当天线工作在频率约为2.452GHz时，天线增益约为2.55dB，效率为81.28％；
当天线工作在频率约为2.472GHz时，天线增益约为2.59dB，效率为81.77％。
综上可知，图3及图4所示天线结构的在WLAN频段内呈现出相当优良的辐射场型，足以满足使用者的要求。本发明提供的新颖的天线及天线装置为一体化设计，天线本体的所有结构组件均连为一体，生产简单，只需制作生产模具，制作精度高；不需手工焊接，易于贴片，有很高的一致性，确保性能的一致性；对PCB基板要求低，天线本体可以放置在PCB基板的四周，对PCB基板没有特殊要求；制作成本低；尺寸小，轮廓低，驻波比低，增益大，效率高。
基于图3和图4所示的天线装置，还可提供一种应用天线装置的无线终端，无线终端的天线装置包括：
一PCB基板1，以及一天线本体，所述天线本体为一体化结构，通过至少两个安装固定组件15及天线本体自身的一个连接点固定连接在PCB基板1上。
所述天线本体包括一辐射组件11，一短路组件12，一传输组件13，一接地组件14，其中：
所述短路组件12的两端垂直连接于彼此平行的辐射组件11和接地组件14之间，辐射组件11和接地组件14位于短路组件12的同一侧；
所述传输组件13的一端与辐射组件11垂直连接，且与短路组件12位于同一平面，传输组件13的另一端焊接安装在PCB基板1上；
所述至少两个安装固定组件15位于接地组件14的窄边两侧或宽边侧，所述至少两个安装固定组件15以插接和/或焊接方式连接在PCB基板1上。
所述接地组件14的面积略大于辐射组件11的面积。所述安装固定组件15的外侧或内侧具有防滑落组件16。所述接地组件14是长方形金属片；所述接地组件14的长度大于辐射组件11的长度，其宽度大于辐射组件11的宽度。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (7)

1.一种天线装置，包括：一PCB基板(1)，以及一天线本体，所述天线本体为一体化结构，通过至少两个安装固定组件(15)及天线本体自身的一个连接点固定连接在PCB基板(1)上；
所述天线本体包括一辐射组件(11)，一短路组件(12)，一传输组件(13)，一接地组件(14)，其中：
所述短路组件(12)的两端垂直连接于彼此平行的辐射组件(11)和接地组件(14)之间，辐射组件(11)和接地组件(14)位于短路组件(12)的同一侧；
所述传输组件(13)的一端与辐射组件(11)垂直连接，且与短路组件(12)位于同一平面，传输组件(13)的另一端垂直焊接安装在PCB基板(1)上；
所述至少两个安装固定组件(15)位于接地组件(14)的窄边两侧或宽边侧，所述至少两个安装固定组件(15)以插接和/或焊接方式连接在PCB基板(1)上；
其中，所述至少两个安装固定组件(15)垂直于所述接地组件(14)且反向于辐射组件方向延伸；若为两个安装固定组件(15)，则所述两个安装固定组件(15)与传输组件(13)构成三角；
所述安装固定组件(15)的外侧或内侧具有防滑落组件(16)；
所述防滑落组件的形式包括三角锥。
2.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，
所述接地组件(14)是长方形金属片。
3.如权利要求2所述的天线装置，其特征在于，
所述接地组件(14)的长度大于辐射组件(11)的长度，其宽度大于辐射组件(11)的宽度。
4.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，
所述PCB基板包括基材和铜箔，铜箔附在基材的表面；
基材的材料包括但不限于FR4，Rogers及其他PCB板材材料；
铜箔的材料包括但不限于铜、金、银或者合金导体；
所述天线本体的材料包括但不限于铜、马口铁及铜或铁的合金。
5.一种天线，包括：一辐射组件(11)，一短路组件(12)，一传输组件(13)，一接地组件(14)，其中：
所述短路组件(12)的两端垂直连接于彼此平行的辐射组件(11)和接地组件(14)之间，辐射组件(11)和接地组件(14)位于短路组件(12)的同一侧；
所述传输组件(13)的一端与辐射组件(11)垂直连接，且与短路组件(12)位于同一平面，传输组件(13)的另一端用于垂直焊接安装在PCB基板(1)上；
接地组件(14)的窄边两侧或宽边侧包括用于插接或焊接至PCB基板(1)上的至少两个安装固定组件(15)；
其中，所述至少两个安装固定组件(15)垂直于所述接地组件(14)且反向于辐射组件方向延伸；若为两个安装固定组件(15)，则所述两个安装固定组件(15)与传输组件(13)构成三角；
所述安装固定组件(15)的外侧或内侧具有防滑落组件(16)；
所述防滑落组件的形式包括三角锥。
6.一种无线终端，包括天线装置，其特征在于，该天线装置包括：
一PCB基板(1)，以及一天线本体，所述天线本体为一体化结构，通过至少两个安装固定组件(15)及天线本体自身的一个连接点固定连接在PCB基板(1)上；
所述天线本体包括一辐射组件(11)，一短路组件(12)，一传输组件(13)，一接地组件(14)，其中：
所述短路组件(12)的两端垂直连接于彼此平行的辐射组件(11)和接地组件(14)之间，辐射组件(11)和接地组件(14)位于短路组件(12)的同一侧；
所述传输组件(13)的一端与辐射组件(11)垂直连接，且与短路组件(12)位于同一平面，传输组件(13)的另一端垂直焊接安装在PCB基板(1)上；
所述至少两个安装固定组件(15)位于接地组件(14)的窄边两侧或宽边侧，所述至少两个安装固定组件(15)以插接和/或焊接方式连接在PCB基板(1)上；
其中，所述至少两个安装固定组件(15)垂直于所述接地组件(14)且反向于辐射组件方向延伸；若为两个安装固定组件(15)，则所述两个安装固定组件(15)与传输组件(13)构成三角；
所述安装固定组件(15)的外侧或内侧具有防滑落组件(16)；
所述防滑落组件的形式包括三角锥。
7.如权利要求6所述的无线终端，其特征在于，
所述接地组件(14)是长方形金属片；所述接地组件(14)的长度大于辐射组件(11)的长度，其宽度大于辐射组件(11)的宽度。
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