CN104979623B - 集无线通讯、数据传输及定位的多频天线及无线通讯终端 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种集无线通讯、数据传输及定位的多频天线及无线通讯终端，通过合理设计天线的走线形状从而可整合北斗、GPS、BT2G、WIFI2G/5G等频段于一个天线中，在有效满足无线终端集成多功能无线定位、传输、通信的需求基础上，同时又解决了无线信号的互扰问题，克服了现有的无线终端产品的电磁互扰作用影响产品正常工作的缺陷，同时缩小了产品的面积，使的产品更小型化和更多集成化。
Description
【技术领域】
本发明涉及无线通讯信号接收设备技术领域，尤其是指一种集无线通讯、数据传输及定位的多频天线及无线通讯终端。
【背景技术】
随着时代的发展，人们对无线终端产品的多功能及信号要求越来越高，因此在当前的移动通讯技术领域，终端通信更新换代也非常迅速且功能更为集中。例如时下流行的智能手机，其往往提供了除通话外的无线数据传输(WIFI接入)、GPS定位导航等功能，而上述功能均基于无线信号收发，因此，为了实现上述功能终端通讯必须配备相应的天线，而现有技术中实现单独各种功能的单频天线技术相对成熟，然而，若仅仅简单的将多种功能天线集成在终端虽然看似容易，但传统无线单频天线个数太多，在空间不足的情况下，会出现天线和天线之间的互扰，导致很多无线终端产品(如手机、无线话机、无线终端定位等)受到多个天线之间的互扰实现难度大，天线互扰会带来终端功能工作不稳定，信号较差传输、通话、定位中断等一些现象。现有技术中，为了解决这一问题，往往采取的方法是在产品设计上尽量调整天线的布局位置，增加天线与天线之间距离的方法优化和设计这一指标，然而终端设备、特别是便携式终端设备小型化，由于此内产品的面积有限，无疑使得上述改进方式陷入瓶颈。
【发明内容】
本发明的目的在于克服了上述缺陷，提供一种集无线通讯、数据传输及定位的多频天线及无线通讯终端。
本发明的目的是这样实现的：一种集无线通讯、数据传输及定位的多频天线，它包括天线，所述天线包括第一公用段、数据传输专用段、第一无线通讯专用段、第二公用段、定位专用段、第三公用段、地段及馈电段；所述第一公用段呈L形，所述数据传输专用段平行间隔设置于L形第一公用段的长臂内侧，L形第一公用段的长臂及数据传输专用段的左侧与第二公用段相连，L形第一公用段短臂的右侧连接有第三公用段；于L形第一公用段长臂的前侧中部至左侧依次连接有馈电段、地段与第一无线通讯专用段，其中馈电段与地段间隔设置，地段与第一无线通讯专用段相连，第一无线通讯专用段与第二公用段相连；于L形第一公用段短臂的后侧连接有定位专用段，定位专用段平行间隔设置于数据传输专用段的后侧，定位专用段与第三公用段相连；
上述结构中，所述多频天线成长方体；所述数据传输专用段及第一公用段处于长方体的上侧面，所述地段及馈电段弯曲经由长方体的前侧延伸至下侧面；
上述结构中，它还包括多频段支架及天线连接器；所述天线设置于多频段支架上，所述天线连接器分别对应连接天线的地段及馈电段；
上述结构中，所述多频段支架与天线形状相适配，所述天线贴服于多频段支架外表面；所述天线连接器设置于多频段支架下部，多频段支架下部设有用于支撑地段与馈电段的横肋；于多频段支架向下延伸有倒钩卡柱；
上述结构中，所述数据传输专用段呈条形，数据传输专用段加第二公用段的总长度为20.5-21.5mm；所述传输专用段宽为1.5-3mm；
上述结构中，所述数据传输专用段与L形第一公用段长臂、短臂以及定位专用段间隔为第一间隙，其第一间隙宽为0.5-1mm；
上述结构中，所述第二公用段、第三公用段呈矩形；第二公用段的宽为3.5-5mm；第三公用段的宽为3.5-5mm；
上述结构中，所述第一公用段呈条形，第一公用段于连接第一无线通讯专用段加第二公用段的总长度为9-11mm；第一公用段于连接馈电段加第三公用段的总长度为10.5-12mm；
上述结构中，所述定位专用段呈条形，其长度为16-17mm。
本发明还涉及一种无线通讯终端，它包括PCB板，所述PCB板上设有如上所述的集无线通讯、数据传输及定位的多频天线。
本发明的有益效果在于通过合理设计天线的走线形状从而可整合北斗、GPS、BT2G、WIFI2G/5G等频段于一个天线中，在有效满足无线终端集成多功能无线定位、传输、通信的需求基础上，同时又解决了无线信号的互扰问题，克服了现有的无线终端产品的电磁互扰作用影响产品正常工作的缺陷，同时缩小了产品的面积，使的产品更小型化和更多集成化。
【附图说明】
下面结合附图详述本发明的具体结构
图1为本发明的平面展开结构示意图；
图2为本发明的折叠状结构俯视图；
图3为本发明的折叠状立体结构示意图1；
图4为本发明的折叠状立体结构示意图2；
图5为本发明的多频段支架结构示意图；
图6为本发明的天线的S11参数图；
图7为本发明的天线的回波损耗图。
1-数据传输专用段；2-第一公用段；3-定位专用段；4-第一无线通讯专用段；5-地段；6-馈电段；7-第一间隙；8-第二公用段；9-第三公用段；10-折线；56-第二间隙；100-多频段支架；101-倒钩卡柱；102-横肋；A-数据传输天线长；B-数据传输天线宽；C-第一间隙宽；D-第二、三公用段宽；E-第一无线通讯天线长；F-第二间隙宽；G-第二无线通讯天线长；H-定位天线长。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明具体实施例进行详细阐述。
本发明涉及一种集无线通讯、数据传输及定位的多频天线，它包括天线。如图1-4所示，所述天线包括数据传输专用段1、第一公用段2、定位专用段3、第一无线通讯专用段4、地段5、馈电段6、第二公用段8及第三公用段9。
其中，第一公用段2呈L形，所述数据传输专用段1平行间隔设置于L形第一公用段2的长臂内侧，L形第一公用段2的长臂及数据传输专用段1的左侧与第二公用段8相连，L形第一公用段2短臂的右侧连接有第三公用段9。
于L形第一公用段2长臂的前侧中部至左侧依次连接有馈电段6、地段5与第一无线通讯专用段4，其中馈电段6与地段5间隔设置，地段5与第一无线通讯专用段4相连，第一无线通讯专用段4与第二公用段8相连。
于L形第一公用段2短臂的后侧则连接有定位专用段3，定位专用段3平行间隔设置于数据传输专用段1的后侧，定位专用段3与第三公用段9相连。
由此，本专利的多频天线可将北斗、GPS、BT2G、WIFI2G/5G等频段整合于一个天线中。具体的说，在展开图中，数据传输专用段1至相连的第二公用段8可构成2G\BT或WIFI频段，定位专用段3则可构成北斗或GPS频段，而5G\BT频段则在本专利天线中设计了一个隐形的对称阵子，具体的该对称阵子分别由第一公用段2于连接馈电段5起至第三公用段9端部以及第一公用段2于连接第一无线通讯专用段4起至第二公用段8端部两部分组成。该走线设计可有效满足无线终端集成多功能无线定位、传输、通信的需求，同时又解决了无线信号的互扰问题，克服了现有的无线终端产品的电磁互扰作用影响产品正常工作的缺陷，同时缩小了产品的面积，使的产品更小型化和更多集成化。
在一实施例中，如图2-4所示，上述多频天线成长方体。所述数据传输专用段1及第一公用段2处于长方体的上侧面，而地段5及馈电段6则弯曲经由长方体的前侧延伸至下侧面。可见本专利天线可以很好的进行立体折叠从而形成一个形状规整的长方体，而地段5及馈电段6弯曲至下侧面可进一步方便天线安装时与外部电连接。整个产品结构设计更为紧凑合理。
在一实施例中，它还包括多频段支架及天线连接器。所述天线设置于多频段支架上，所述天线连接器分别对应连接天线的地段及馈电段。由此，天线通过安装在多频段支架上可更方便的成为模块安装在所需终端中应用。
进一步的，如图5所示的频支架结构示意图，多频段支架100与天线形状相适配，从而使得天线可完全贴服在多频段支架100的外表面上。最佳的多频段支架100下表面设有内凹腔，而天线连接器则设置于多频段支架100下部的内凹腔中，此外，多频段支架100下部的内凹腔中设有用于支撑地段5与馈电段6的横肋102；而多频段支架向下延伸有倒钩卡柱101。由此，当天线贴敷于多频段支架后，整个模块可通过倒钩卡柱101很方便的卡接安装在终端设备的PCB板上，而横肋102则可确保地段5与馈电段6可较好的与对应设置在终端PCB板上的天线连接器电接触。
为了适应不同频段的接收需求，每个频段天线的尺寸通常应当符合长度取对应频段波长的四分之一，即λ/4的规律，根据公式λ＝c/f，随着频率的升高，对应的长度越短。因此：
在一实施例中，所述数据传输专用段1呈条形，数据传输专用段1加第二公用段8的所构成的数据传输天线长A为20.5-21.5mm，而为了满足带宽需求，传输专用段1的数据传输天线宽B为1.5-3mm。
在一实施例中，所述数据传输专用段1与L形第一公用段2长臂、短臂以及定位专用段间隔为第一间隙7，该第一间隙宽C为0.5-1mm。采用该间隙宽可使得天线个频段的天线枝节达到最佳辐射效果。
在一实施例中，所述第二公用段8、第三公用段9呈矩形。第二公用段8的宽为3.5-5mm；第三公用段9的宽为3.5-5mm。
在一实施例中，所述第一公用段2呈条形，第一公用段2于连接第一无线通讯专用段4加第二公用段8的总长度为第一无线通讯天线长，其长为9-11mm。而第一公用段2于连接馈电段6加第三公用段9的总长度为第二无线通讯天线长，其长为10.5-12mm。
在一实施例中，所述定位专用段3呈条形，其定位天线长为16-17mm。
参见图6、7为上述结构天线的测试图。图6、图7从不同角度来描述天线的驻波、阻抗。对进入传输线的功率来说，在传输线和终端负载知道阻抗完全匹配时，才能形成行波传输，从而达到最大功率传输，而驻波比是在表示馈电线与负载的失配程度。在不匹配的情况下，馈线上同时存在入射波和反射波。在入射波和反射波相位相同的地方，电压振幅相加为最大电压振幅Vmax，形成波腹；而在入射波和反射波相位相反的地方电压振幅相减为最小电压振幅Vmin，形成波节。其它各点的振幅值则介于波腹与波节之间。这种合成波称为行驻波。当天线输入阻抗和馈线的特性阻抗不一致时，产生的反射波和入射波在馈线上叠加形成的磁波，其相邻电压的最大值和最小值之比是电压驻波比，它是检验馈线传输效率的依据，电压驻波比过大，将缩短通信距离，而且反射功率将返回发射机功放部分，容易烧坏功放管，影响通信系统正常工作。无线终端内置天线这指标在3以下就达到设计要求，而如图6所示可见，本专利天线的驻波可在1.7以下。
本发明还涉及一种无线通讯终端，它包括PCB板，所述PCB板上设有如上所述的集无线通讯、数据传输及定位的多频天线。通过配备本专利多频天线，可使得无线通讯终端同时支持GPS、北斗、BT2G、WIFI2G/5G信号的低互扰，高稳定性工作。
综上可见，本专利产品基于小平面多频段无线定位、通信、数据传输等通信终端产品，工作频段在北斗、GPS、BT2G、WIFI2G/5G频率。该产品具备体积小，性能高、接收角度宽，能有效抑制设备地所产生的共模噪声的优势，能极大地简化匹配电路且安装环境需求最少，是移动多频段接收机在北斗\GPS\BT2G\WIFI2G/5G下较理想的内置天线。产品可广泛适用于手机、小型多媒体移动终端、便携式电脑等无线终端通信产品。产品特性如下：
●GPS频率1.575GHz±5MHz
●北斗频率1.561GH±5MHz
●2GBT\WIFI频率2.4GHz—2.5GHz
●5GWIFI频率4.8GHz—5.8GHz
●小型化，多频段
●50Ω非平衡输入接口
●符合R0HS标准
●参数指标
需要指出的是，本发明文中上、下、左、右、前、后只代表其相对位置而不表示其绝对位置，即本发明技术方案不限于上述实施方式，任何熟悉本专业的技术人员在基于本发明技术方案内对上述实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种集无线通讯、数据传输及定位的多频天线，其特征在于：它包括天线，所述天线包括第一公用段、数据传输专用段、第一无线通讯专用段、第二公用段、定位专用段、第三公用段、地段及馈电段；
所述第一公用段呈L形，所述数据传输专用段平行间隔设置于L形第一公用段的长臂内侧，L形第一公用段的长臂及数据传输专用段的左侧与第二公用段相连，L形第一公用段短臂的右侧连接有第三公用段；
于L形第一公用段长臂的前侧中部至左侧依次连接有馈电段、地段与第一无线通讯专用段，其中馈电段与地段间隔设置，地段与第一无线通讯专用段相连，第一无线通讯专用段与第二公用段相连；
于L形第一公用段短臂的后侧连接有定位专用段，定位专用段平行间隔设置于数据传输专用段的后侧，定位专用段与第三公用段相连。
2.如权利要求1所述的集无线通讯、数据传输及定位的多频天线，其特征在于：所述多频天线成长方体；所述数据传输专用段及第一公用段处于长方体的上侧面，所述地段及馈电段弯曲经由长方体的前侧延伸至下侧面。
3.如权利要求1所述的集无线通讯、数据传输及定位的多频天线，其特征在于：它还包括多频段支架及天线连接器；所述天线设置于多频段支架上，所述天线连接器分别对应连接天线的地段及馈电段。
4.如权利要求3所述的集无线通讯、数据传输及定位的多频天线，其特征在于：所述多频段支架与天线形状相适配，所述天线贴服于多频段支架外表面；所述天线连接器设置于多频段支架下部，多频段支架下部设有用于支撑地段与馈电段的横肋；于多频段支架向下延伸有倒钩卡柱。
5.如权利要求1所述的集无线通讯、数据传输及定位的多频天线，其特征在于：所述数据传输专用段呈条形，数据传输专用段加第二公用段的总长度为20.5-21.5mm；所述传输专用段宽为1.5-3mm。
6.如权利要求1所述的集无线通讯、数据传输及定位的多频天线，其特征在于：所述数据传输专用段与L形第一公用段长臂、短臂以及定位专用段间隔为第一间隙，其第一间隙宽为0.5-1mm。
7.如权利要求1所述的集无线通讯、数据传输及定位的多频天线，其特征在于：所述第二公用段、第三公用段呈矩形；第二公用段的宽为3.5-5mm；第三公用段的宽为3.5-5mm。
8.如权利要求1所述的集无线通讯、数据传输及定位的多频天线，其特征在于：所述第一公用段呈条形，第一公用段的长臂连接第一无线通讯专用段的部分的长度与第二公用段的长度之和为9-11mm；第一公用段长臂从连接馈电段的右端对应处至其长臂右端的长度加第三公用段的长度之和为10.5-12mm。
9.如权利要求1所述的集无线通讯、数据传输及定位的多频天线，其特征在于：所述定位专用段呈条形，其长度为16-17mm。
10.一种无线通讯终端，它包括PCB板，其特征在于：所述PCB板上设有如权利要求1-9任意一项所述的集无线通讯、数据传输及定位的多频天线。
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