CN102780081A - 一种双频天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双频天线，包括：天线馈电点，为天线与射频电路连接的位置；馈线，连接天线辐射单元和天线馈电点，用于阻抗匹配；天线辐射单元，用于接收和辐射电磁波；所述天线辐射单元包括谐振频率不同的第一辐射单元和第二辐射单元；金属地，所述天线的参考地。本发明的双频天线，其带宽能完全满足双频WLAN天线的需求，另外还具有成本低、尺寸易调整、高度小等优点。

Description

一种双频天线
技术领域
本发明涉及通讯领域，特别是涉及一种应用WLAN（Wireless Local AreaNetworks；无线局域网络）技术的小型化的双频天线。
背景技术
随着无线技术的发展，WLAN技术受到越来越多消费者的青睐，也被越来越多的产品所重视。风头正劲的PAD（平板电脑或掌上电脑）类产品、大屏手机类产品以及CPE（Customer Premise Equipment，客户终端设备）类产品等，都要求可以更好的实现“随时随地通过WLAN上网”的功能。
上述各类终端产品中，天线作为实现其“随时随地通过WLAN上网”功能的重要组成部分，直接影响终端产品的收发性能，也即上网的速度及稳定性。目前业界大多是仅支持2.4GHz的单频天线，且天线较普遍的采用了传统的支架天线的形式。这些，既不能很好的同时满足802.11a/b/g的双频要求，也不能很好的在结构设计上实现更小的尺寸、更低的成本、更低的天线高度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种双频天线，用以解决现有技术天线不能同时满足双频要求的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种双频天线，包括：
天线馈电点，为天线与射频电路连接的位置；
馈线，连接天线辐射单元和天线馈电点，用于阻抗匹配；
天线辐射单元，用于接收和辐射电磁波；所述天线辐射单元包括谐振频率不同的第一辐射单元和第二辐射单元；
金属地，所述天线的参考地。
进一步，所述天线为单极子天线；所述天线辐射单元在印刷电路板上的投影区净空。
进一步，所述馈线为50Ω的阻抗控制线或同轴线缆。
进一步，所述阻抗控制线是直线、S线、折线或上述几种线的组合；走线是微带线或带状线。
进一步，所述天线馈电点通过匹配电路与射频电路连接。
进一步，所述天线辐射单元为单层、双层或者多层；当为多层时，各层天线辐射单元之间通过埋孔、通孔或过孔相连。
进一步，所述天线设置在终端上远离噪声器件的区域，或设置在终端上手握区域之外的区域上。
进一步，所述第一辐射单元的金属辐射部分为矩形；所述第二辐射单元的金属辐射部分为环形。
进一步，所述第一辐射单元的谐振频率为2.4～2.48GHz。
进一步，所述第二辐射单元的谐振频率为5GHz。
本发明有益效果如下：
本发明的双频天线，其带宽能完全满足双频WLAN天线的需求，另外还具有成本低、尺寸易调整、高度小等优点。
附图说明
图1是本发明实施例中一种双频天线的结构示意图；
图2是图1的侧视图；
图3是本发明实施例中一种双频天线的仿真结构示意图；
图4是本发明实施例中一种双频天线的仿真及实测回波损耗曲线图。
具体实施方式
为了解决现有技术天线不能同时满足双频要求的问题，本发明提供了一种双频天线，以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
如图1、2所示，本发明实施例涉及一种双频天线，包括：
天线馈电点D，为天线与射频电路连接的位置；
馈线C，连接天线辐射单元和天线馈电点，用于阻抗匹配；
天线辐射单元，用于接收和辐射电磁波；所述天线辐射单元包括谐振频率不同的第一辐射单元A和第二辐射单元B；本实施例中，第一辐射单元A的金属辐射部分为矩形，以下称为矩形辐射单元A；第二辐射单元B的金属辐射部分为环形，以下称为环形辐射单元B；
金属地E，所述天线的参考地。
具体设计方案为：在终端产品的PCB（PrintedCircuitBoard，印制电路板）电路板上留出一块无其它元器件布局的区域用于PCB天线的布局，PCB天线可以为单层或者多层板布线。天线通过馈线C及匹配电路与PCB电路主板上射频开关天线输入/输出管脚相连。正面的矩形辐射单元A和环形辐射单元B，一起构成天线辐射单元；由于采用单极子天线的设计方式，所以天线辐射单元的投影区要求净空；背面的金属部分，为天线馈线的阻抗匹配做参考地。投影区要求净空就是指在矩形辐射单元A和环形辐射单元B所在的印制电路板区域，各层之间没有金属及和元器件。
矩形辐射单元A，主要作用是实现在WLAN 5GHz（802.11a）处的谐振，其长、宽均可以根据不同终端产品的实际布局情况以及PCB板材的选用情况，结合仿真结果，进行调整，以确定天线的谐振范围。
环形辐射单元B，主要作用是实现在WLAN 2.4-2.48GHz（802.11b/g）处的谐振，其环路线的线宽、线长、匝数、线间距均可以根据不同终端产品的实际布局情况以及PCB板材的选用情况，结合仿真结果，进行调整，以确定天线的谐振范围。
当然，矩形辐射单元A、环形辐射单元B的谐振频率并非需要限定在上述频率上，只是为了与现有协议标准匹配。如果协议标准改变，也可以更改为其它谐振频率。
其中，天线的位置，以Pad类产品为例，可以在WIFI/BT射频输出同一侧，也可以放在产品上部，根据实际需要调整位置，包括但是不限于上述两种情况，只是需特别注意要尽量避开噪声器件及手握区域。
矩形辐射单元A和环形辐射单元B可以根据实际布局的仿真结果调整其形状及大小，具体形状可以改变，只要满足性能要求即可。例如，可以设计为矩形加矩形、环路线加环路线等组合。需要指出的是，环形并非指绝对的圆环形，而是形状上的相识，本领域技术人员根据本专利的描述，清楚该形状的具体形状，本实施例不再详细描述。
馈线C为50Ω阻抗控制线，其线宽亦可结合具体的布局及PCB板材的选用，通过仿真计算加以调整，优化天线的阻抗匹配，增加工作带宽，以实现50Ω的阻抗控制；
金属地E，以灵活的微调长、宽，用于调整天线馈线的阻抗匹配，以优化馈线的阻抗匹配，增加天线工作带宽，以适应不同的产品实际布局情况。
天线馈电点D与终端产品主板的连接，要使用50Ω阻抗控制线。阻抗控制线可以是直线，也可以是S线、折线或者几种不同线的组合，走线可以是微带线，也可以是带状线。
天线馈电点D后端设置匹配电路，通过阻抗控制线，或者同轴线缆与终端的PCB主板相连，匹配电路用于调整谐振点。匹配电路包括串联和并联电容电感等。阻抗控制线的线宽根据主板的实际使用情况计算确定。
天线辐射单元最好为单层，也可以双层或者多层，根据实际需要进行调整，多层情况下，各天线辐射单元之间可以通过埋孔、通孔、过孔等相连，天线辐射单元的尺寸根据实际调试灵活调整。
PCB电路板，本实施例采用了较常见的FR4PCB板；可以根据实际需求，采用多层PCB板，只需保证除顶层和底层之外的各层净空即可。
本发明实施例涉及一种小型化的双频PCB天线，该天线在保证天线性能的前提下，小型化了天线尺寸，使天线不仅能满足双频要求，也可以同时满足结构设计中小尺寸、低成本、超薄外观的需要。
目前在诸如Pad、大屏手机、CPE等多类终端产品上，对WLAN的主要需求频段为2.4-2.5GHz，并逐渐增加对5GHz的频段要求。图3给出了本实施例仿真设计模型，图3中个参数的具体数值如表1所示。
表1
Figure BDA00001895380400051
图4展示了本实施例的仿真和实测的回波损耗曲线图。由图4可以看出，实施例在小型化天线尺寸的同时，其带宽能完全满足双频WLAN天线的需求，在2.4GHz和5GHz均有很好的谐振。
本发明实施例可以采用PCB形式或者FPC（柔性电路板）形式，把天线直接印刷在PCB板上或者通过焊接、同轴线缆等，实现天线与主板的连接，较之其它的终端天线，省去了单独制作天线、天线支架、开模等费用，减少了项目开支、降低了成本；而且天线尺寸易于调整，高度小，最大程度的满足愈演愈烈的“超薄”需求。
需要说明的是，所述终端类产品包括但不仅限于PAD类、大屏手机类、CPE类，也可应用于普通手机、数据卡等所有可以应用该天线技术的场所。同时，天线频段，也可以通过调整天线的电尺寸进行调节，以适应各种天线频段的需求。
尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。

Claims (10)

1.一种双频天线，其特征在于，包括：
天线馈电点，为天线与射频电路连接的位置；
馈线，连接天线辐射单元和天线馈电点，用于阻抗匹配；
天线辐射单元，用于接收和辐射电磁波；所述天线辐射单元包括谐振频率不同的第一辐射单元和第二辐射单元；
金属地，所述天线的参考地。
2.如权利要求1所述的双频天线，其特征在于，所述天线为单极子天线；所述天线辐射单元在印刷电路板上的投影区净空。
3.如权利要求1或2所述的双频天线，其特征在于，所述馈线为50Ω的阻抗控制线或同轴线缆。
4.如权利要求3所述的双频天线，其特征在于，所述阻抗控制线是直线、S线、折线或上述几种线的组合；走线是微带线或带状线。
5.如权利要求3所述的双频天线，其特征在于，所述天线馈电点通过匹配电路与射频电路连接。
6.如权利要求1所述的双频天线，其特征在于，所述天线辐射单元为单层、双层或者多层；当为多层时，各层天线辐射单元之间通过埋孔、通孔或过孔相连。
7.如权利要求1所述的双频天线，其特征在于，所述天线设置在终端上远离噪声器件的区域，或设置在终端上手握区域之外的区域上。
8.如权利要求1所述的双频天线，其特征在于，所述第一辐射单元的金属辐射部分为矩形；所述第二辐射单元的金属辐射部分为环形。
9.如权利要求1、2或8所述的双频天线，其特征在于，所述第一辐射单元的谐振频率为2.4～2.48GHz。
10.如权利要求9所述的双频天线，其特征在于，所述第二辐射单元的谐振频率为5GHz。
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