CN105186138A - 多频段天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及多频段天线。本发明一实施例的多频段天线用于收发互不相同的多个频带的信号，上述多频段天线包括：供电部，用于供电；绝缘部，一端与上述供电部相连接，用于使上述天线向长度方向延伸；低频接收部，包括发射体及套筒，上述发射体由导体形成于上述绝缘部的内部，并与供电部相连接，上述套筒以与上述发射体或上述绝缘部隔开的方式包围上述绝缘部的外部；以及高频接收部，包括上述绝缘部及以螺旋形卷绕于上述绝缘部的外部表面的螺旋线圈。

Description

多频段天线

技术领域

本发明涉及多频段天线，更详细地，涉及用于收发互不相同的多个频带的信号的多频段天线。

背景技术

通常，便携式无线电机安装有用于将从发射机发出的能量转换成电波向空间辐射，并接收向空间辐射的电波的天线。并且，随着以往的模拟无线电机以数字的方式转换，处于在便携式无线电机中适用全球定位系统(GPS，GlobalPositioningSystem)用接收机的趋势。

连接有全球定位系统用接收机的便携式无线电机设有内置有多个电气及电子部件的本体、与本体相结合的外置型无线电机天线以及用于结合插入型全球定位系统接收机的插口等，在内置有全球定位系统接收机的情况下，需要单独安装全球定位系统用天线或与无线电机用天线并用。

便携式无线电机和全球定位系统的收发信号的频带互不相同，因而内置有全球定位系统用接收机的便携式无线电机的天线需要多频段共振特性。为了这种多频段共振特性，多频段天线通过并联不同地排列长度和间隔的螺旋天线来制造而成，但在这种情况下，存在接收信号的频带狭窄的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供多频段天线，上述多频段天线在内置有全球定位系统用接收机的数字无线电机中，利用一个外置型天线来一同收发无线电机信号和全球定位系统信号。

并且，本发明所要解决的另一技术问题在于，提供多频段天线，上述多频段天线利用一个天线单元来简单且无大干扰地收发频带的差异大的利用互不相同的频带的信号。

用于解决上述技术问题的本发明一实施例的用于收发相互不同的多个频带的信号的多频段天线可包括：供电部，用于供电；绝缘部，一端与上述供电部相连接，用于使上述天线向长度方向延伸；低频接收部，包括发射体及套筒，上述发射体由导体形成于上述绝缘部的内部，并与供电部相连接，上述套筒以与上述发射体或上述绝缘部隔开的方式包围上述绝缘部的外部；以及高频接收部，包括上述绝缘部及以螺旋形卷绕于上述绝缘部的外部表面的螺旋线圈。

上述低频接收部可包括与上述发射体的末端相结合的头部。

上述低频接收部的上述发射体的长度可以为120mm至150mm，上述低频接收部的上述套筒的长度可以为60mm至70mm。

在一部分实施例中，上述低频接收部可包括套筒单极子天线。

上述高频接收部的绝缘部的一端可与上述供电部相连接，上述绝缘部可以为聚乙烯树脂、氟化乙丙烯(FEP，fluorinatedethylenepropylene)及它们的混合物中的一种。

上述螺旋线圈的直径可以为3.0mm至4.0mm，上述螺旋线圈的长度可以为10mm至15mm。

在一部分实施例中，上述绝缘部可与包围上述绝缘部的外部的上述套筒相互隔开。

上述供电部可呈螺旋形态，可与用于保护上述天线的外壳及上述天线的本体相结合。

用于解决上述另一技术问题的本发明另一实施例的多频段天线可包括：供电部，用于供电；杆状低频接收部，包括至少一个杆；杆安装部，用于与折叠的上述杆状低频接收部相结合，来固定上述杆状低频接收部；以及高频接收部，包括套筒及螺旋线圈，上述套筒的一端与上述供电部相连接，上述套筒的另一端与上述杆安装部相连接，在上述套筒的内部以折叠的方式设有上述杆状低频接收部，上述螺旋线圈卷绕于上述套筒的外周面。

上述杆安装部可包括至少一个固定部，上述固定部具有用于对上述至少一个杆依次进行折叠的高度差。

本发明一实施例的多频段天线均设有低频接收部和高频接收部，从而可一同容易收发普通无线信号和全球定位系统信号，可用少的费用制造无线电机兼用全球定位系统天线。并且，可使低频接收部包括套筒单极子天线，使高频接收部包括螺旋天线，来提供可分别接收频带差异大的互不相同的频带的信号的无线电机兼用全球定位系统天线。

并且，本发明另一实施例的多频段天线在高频接收部的套筒内部以折叠的方式收容低频接收部，从而可防止高频接收部和低频接收部的信号干扰。

附图说明

图1为本发明一实施例的多频段天线的结构图。

图2为本发明另一实施例的多频段天线的结构图。

图3表示本发明一实施例的多频段天线的外壳。

图4及图5表示在包括本发明一实施例的多频段天线的天线装置中，当向供电部施加电时的回波损耗测量(ReturnLossMeasurement)及电压驻波比(VSWR，VoltageStandingWaveRatio)的结果。

图6示出在本发明一实施例的多频段天线的频率为435MHz的情况下的三维(3D)辐射模式。

图7示出在本发明一实施例的多频段天线的频率为435MHz的情况下的H-平面(H-plane)中二维(2D)辐射模式。

图8a及图8b示出在本发明一实施例的多频段天线的频率为435MHz的情况下的E-平面(E-plane)中二维辐射模式。

图9示出在本发明一实施例的多频段天线100、200的频率为1575MHz的情况下的三维辐射模式。

图10示出在本发明一实施例的多频段天线的频率为1575MHz的情况下的H-平面中二维辐射模式。

图11a及图11b示出在本发明一实施例的多频段天线的频率为1575Hz的情况下的E-平面中二维辐射模式。

具体实施方式

以下，通过实施例对本发明进行更详细的说明。

本发明的实施例用于使本发明所属技术领域的普通技术人员更加完整地理解本发明，以下实施例能够以多种不同的形态变形，本发明的范围并不局限于以下实施例。反而，这些实施例使本发明的公开内容更加完整，使本发明所属技术领域的普通技术人员完整地理解本发明的思想。

并且，在以下图中，为了说明的便利及明确性，各层的厚度或大小有所夸张，在附图中，相同的附图标记表示相同的要素。如在本说明书中所使用，术语“和/或”包括相应的所列举的项目中的一个及一个以上的所有组合。

在本说明书中所使用的术语用于说明特定的实施例，并不限制本发明。如在本说明书中所使用，只要上下文不明确指出其他情况，那么单数形态就可以包括复数形态。并且，在本说明书中使用的情况下，“包括(comprise)”和/或“包括的(comprising)”特定所提及的多个形状、数字、步骤、动作、部件、要素和/或它们的组的存在，并不排除一个以上的其他形状、数字、动作、部件、要素和/或多个组的存在或添加。

在本说明书中，如图所示，为了记述一个结构部件、层或区域与另一个结构部件、层或区域的关系，可使用如“向下(below)”、“向上(above)”、“上部的(upper)”、“下部的(lower)”、“水平的(horizontal)”、“垂直的(vertical)”或“长度方向的(longitudinal)”之类的相对术语。应理解这些术语不仅包括显示在附图的方向，而且还包括结构要素的其他方向。

以下，参照简要示出本发明的理想的多个实施例(及多个中间结构)的剖视图来对本发明的实施例进行说明。在这些附图中，例如，为了说明的便利和明确性，多个部件的大小和形状可有所夸张，并且，在实际实现时，可预测所示的形状的变形。因此，本发明的实施例不应解释为限制于本说明书中所示的区域的特定形状。并且，在所有附图中，附图部件的附图标记表示相同的部件。

图1为本发明一实施例的多频段天线100的结构图。

如图1所示，多频段天线100包括：绝缘部10，用于使天线向长度方向延伸；低频接收部20，用于收发低频信号；高频接收部30，用于收发高频信号；以及供电部40，用于供电。

绝缘部10可由绝缘性物质形成，用于连接低频接收部20及高频接收部30，并支撑整个多频段天线100。绝缘部10可呈中空的管状或内部空间由绝缘物质填充的杆状。上述呈管状的绝缘部10可开放两个末端或仅开放一端，在一部分实施例中，可均封闭上述呈管状的绝缘部10的两个末端。并且，绝缘部10可以为聚乙烯树脂、氟化乙丙烯及它们的混合物中的一种。

在一部分实施例中，用于填充绝缘部10的内部的绝缘性物质可以为包含低密度聚乙烯(LDPE，lowdensitypolyethylene)树脂和高密度聚乙烯(HDPE，highdensitypolyethylene)树脂的聚乙烯树脂或氟化乙丙烯。并且，在另一实施例中，为了提高发泡倍率来提高所包含的气孔密度，以降低介电常数，上述绝缘性物质可以为使混合低密度聚乙烯树脂和高密度聚乙烯树脂而成的混合树脂发泡来得到70％以上的发泡率的发泡体。

绝缘部10可根据整个绝缘部10中的位置来分为低频接收部的绝缘部11、连接绝缘部12及高频接收部的绝缘部13。连接绝缘部12可连接多频段天线100的低频接收部20及高频接收部30，并支撑整个多频段天线100。

低频接收部20以由绝缘部11贯通的方式形成，低频接收部20包括发射体21及套筒22，上述发射体21由导体形成于绝缘部11的内部，上述套筒22用于包围绝缘部11的外部，上述绝缘部11用于包围发射体21。发射体21为金属物质，上述发射体21的一端向套筒22及绝缘部11的内部延伸，上述发射体21的另一端更向天线的长度方向延伸，并露出于套筒22及绝缘部11的外部。在一部分实施例中，绝缘部11也比套筒22更向天线的长度方向延伸，从而可使绝缘部11的一端向绝缘部11的外部露出。在这种情况下，发射体21的另一端可向绝缘部11的外部露出。在一部分实施例中，传输线(未图示)可通过绝缘部11的内部。并且，发射体22可以为用于包围绝缘部11的中空形的导体。

套筒22可以为包围绝缘部11的中空形的导体或非导体。因而，绝缘部11及发射体21可经由套筒22的内部。在一部分实施例中，经由套筒22的内部的绝缘部11可向外部露出，经由绝缘部11的内部的发射体21可向外部露出。在一部分实施例中，发射体21可以为涂敷于绝缘部11的金属薄膜。为了提高低频带的信号的接收率，低频接收部20的套筒22的长度可以为发射体21的长度的约1/3至2/3。

在一部分实施例中，发射体21的长度可以为80mm至160mm，套筒22的长度可以为40mm至80mm。或者，发射体的长度可以为1/4波长至1/8波长，套筒22的长度可以为1/8波长至1/16波长。因而，低频接收部20可收发100至800MHz频带的信号，因而可用作通常的无线电机用天线。

高频接收部30可包括绝缘部13及螺旋线圈31。在绝缘部13的外周结合有螺旋线圈31，绝缘部13为非导体，从而可阻隔从低频接收部20经过高频接收部30至供电部40贯通整个多频段天线100的发射体21和螺旋线圈31的直接电接触，来防止接收电波时发生的障碍。

并且，在绝缘部13的外周形成有螺旋形的槽，螺旋线圈31以紧贴于绝缘部13的方式进行固定。螺旋线圈31固定于绝缘部13的外周，因而可根据螺旋线圈31所要接收的电波的特性来确定绝缘部13的直径。

螺旋线圈31设置于绝缘部13的外周缘。螺旋线圈31的一端可与后述的供电部40相连接，螺旋线圈31的另一端可开放。在一部分实施例中，上述螺旋线圈31的另一端未开放，可在高频接收部30外与发射体21相连接。螺旋线圈31的长度、直径及线圈的间隔能够以由高频率工作的方式进行设计。在一部分实施例中，螺旋线圈31的长度可以为8nm至16nm，螺旋线圈31的直径为2mm至6mm。并且，螺旋线圈31的间隔可以为等间隔。因而，高频接收部30可收发频带为1.2至1.7GHz的信号，因而可用作全球定位系统用天线。在一部分实施例中，可改变螺旋线圈31的弹簧间隔及长度，来变更收发对象信号而利用，因而螺旋线圈31的弹簧间隔及长度可并不局限于本发明。

供电部40可与多频段天线100的本体(未图示)相连接，可向多频段天线100供电。在供电部40的内部可设有与多频段天线100的本体电接触的端子部(未图示)，起到向终端传递通过低频接收部20及高频接收部30传输的电波的作用。供电部40能够以装拆的方式与设置于上述本体的连接部(未图示)相结合，从而根据使用人员的需要，可将多频段天线100设置于上述本体。并且，供电部40的一端可与多频段天线100的本体相连接，供电部40的另一端可与螺旋线圈31及发射体21中的一个以上相连接。

像这样，本发明一实施例的多频段天线100一同包括由绝缘部10连接的低频接收部20及高频接收部30，由绝缘部10防止作为低频接收部20的信号收发体的发射体21和作为高频接收部30的信号收发体的螺旋线圈31相互干扰。因此，无需开关动作或其他动作，使用人员也可一同收发普通无线信号及全球定位系统信号。

图2示出本发明另一实施例的多频段天线200。

如图2所示，多频段天线200包括低频接收部210、套筒220及高频接收部230。

套筒220呈中空形的柱体形态，可在套筒220的内部收容后述的低频接收部210，螺旋线圈231可卷绕于套筒的外周面。套筒220可包括如高分子树脂之类的绝缘体，套筒220的上部可由用于低频接收部210的伸长和折叠的杆安装部215密闭。

低频接收部210以相互折叠的方式收容于套筒220的内部，根据所要接收的电波的频带，可按规定的长度伸长来接收电波。在一部分实施例中，低频接收部210可收发频带为100至800MHz的信号，因而可用作普通无线电机用天线。

低频接收部210可包括以多段的方式折叠或伸长的第一杆状天线211、第二杆状天线212、第三杆状天线213及第四杆状天线214。第一杆状天线211可配置于低频接收部210的最下部。第二杆状天线212、第三杆状天线213及第四杆状天线214以第一杆状天线211为基准向上部依次伸长。在低频接收部210以最大长度伸长的情况下，第一杆状天线211可位于最下部，第四杆状天线214可位于最上部。

参照图2，当折叠低频接收部210时，第二杆状天线212、第三杆状天线213及第四杆状天线214可依次收容于第一杆状天线211的内部。在一部分实施例中，相反，第一杆状天线211、第二杆状天线212及第三杆状天线213能够以向第四杆状天线214内部依次折叠的方式形成。在配置于低频接收部210的最上部的第四杆状天线214的端部还形成有用于从套筒220向低频接收部210的伸长容易的头部214a，当折叠低频接收部210时，头部214a能够以放置于后述的杆安装部215的方式进行固定。

并且，低频接收部210因与杆安装部215的接触而与螺旋线圈231电连接，从而可向多频段天线200的本体(未图示)传输已接收的电波。如上所述，低频接收部210可包括四个杆状天线，但杆状天线的数量可根据终端的性能及本发明所属技术领域的普通技术人员的设计而不同，本发明并不局限于此。

高频接收部230包括套筒220及螺旋线圈231，上述套筒220的一端与杆安装部215相连接，上述套筒220的另一端与供电部40相连接。在套筒220的外周形成有螺旋形的槽，螺旋线圈231能够以紧贴于套筒220的方式进行固定。螺旋线圈231固定于套筒220的外周，因而可根据螺旋线圈231所要接收的电波的特性来确定套筒220的直径。螺旋线圈231设置于套筒220的外周面。螺旋线圈231的一端可与后述的供电部40相连接，螺旋线圈231的另一端可开放。在一部分实施例中，上述螺旋线圈231的另一端未开放，并可与杆安装部215相连接。螺旋线圈231的弹簧间隔为等间隔，螺旋线圈231的长度可以为10mm至20mm，可根据高频调谐频率而不同。因而，高频接收部230可收发频带为1.2至1.7GHz的信号，因而可用作全球定位系统用天线。在一部分实施例中，可改变螺旋线圈231的弹簧间隔及长度，来变更收发对象信号而利用，因而螺旋线圈231的弹簧间隔及长度可不局限于本发明。

图3表示本发明一实施例的多频段天线100的外壳300。

参照图3，外壳300能够以覆盖包含于外壳300的内部的多频段天线100的形状的方式制造。外壳300可包括低频接收部或用于覆盖低频接收部及连接绝缘部的上部外壳310、用于包括高频接收部的下部外壳320及用于覆盖供电部的连接外壳330。

上部外壳300可呈中空形的圆柱体形态，下部外壳320可呈结合有上端开放的圆锥形态的形态，但本发明并不局限于此。上部外壳310的长度及直径、下部外壳320的高度及直径可根据低频接收部及高频接收部的收发信号的特性而变形。并且，上部外壳310的一端可与下部外壳320相连接，上部外壳的另一端可包括使低频接收部向外部露出的装拆式盖311。

实验例

制作了本发明一实施例的多频段天线。以如下方式制作：低频接收部的发射体及套筒的长度分别为120mm、65mm，高频接收部的螺旋线圈的长度为12mm、直径为4.0mm。如此制备的多频段天线的低频特高频(UHF，UltraHighFrequency)频带的增益为2.1dBi、高频全球定位系统天线的增益为1.0dBi。

图4及图5表示在包括本发明一实施例的多频段天线的天线装置中，当向供电部施加电时的回波损耗测量及电压驻波比的结果。其中，在回波损耗及电压驻波比分别为1.5以下的情况下，可作为正常的天线来工作。

参照图4及图5，可确认如下：在向多频段天线100、200施加电的情况下，低频接收部20、210在200至500MHz的频带A发生共振，高频接收部30、230在1.2至1.7GHz的频带B发生共振。因而，多频段天线100、200可一同收发无线电机的语音信号及全球定位系统信号。

图6示出在本发明一实施例的多频段天线的频率为435MHz的情况下的三维辐射模式，图7示出在本发明一实施例的多频段天线的频率为435MHz的情况下的H-平面中二维辐射模式，图8a及图8b示出在本发明一实施例的多频段天线的频率为435MHz的情况下的E-平面中二维辐射模式。

参照图6至图8b，可确认如下：多频段天线100、200在三维辐射模式中在单一平面，即，在水平面上表示向全方向扩散的天线的特性，在二维辐射模式中，在H-平面具有全方向性，在E-平面具有环形的方向性。因而，可确认本发明一实施例的多频段天线100、200在作为无线电机的语音信号频带的435MHz中示出无指向性天线的特性。

图9示出在本发明一实施例的多频段天线100、200的频率为1575MHz的情况下的三维辐射模式，图10示出在本发明一实施例的多频段天线的频率为1575MHz的情况下的H-平面中二维辐射模式，图11a及图11b示出在本发明一实施例的多频段天线的频率为1575Hz的情况下的E-平面中二维辐射模式。

参照图9，可确认如下：多频段天线在三维辐射模式中在单一平面，即，在水平面上表示向全方向扩散的天线的特性，因而，天线增益向接收卫星信号的天顶方向分布。并且，参照图10及图11b，可确认如下：在二维辐射模式中，在H-平面也具有全方向性，在E-平面中具有环状方向性。因而，可确认本发明一实施例的多频段天线100、200在作为全球定位系统信号频带的1575MHz中具有无指向性天线的特性。

并且，本发明一实施例的多频段天线100、200在模拟上的增益值在200至500MHz的低频带下为2.1dBi，在1.2至1.7GHz的高频带下为1dBi，测定适合于在无线电机用天线及全球定位系统用天线中所要求的增益的要求条件。

以上说明的本发明并不局限于上述的实施例及附图，可在不脱离本发明的技术思想的范围内进行各种置换、变形及变更，这对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说是显而易见的。

Claims (8)

1.一种多频段天线，用于收发互不相同的多个频带的信号，上述多频段天线的特征在于，包括：

供电部，用于供电；

绝缘部，一端与上述供电部相连接，用于使上述天线向长度方向延伸；

低频接收部，包括发射体及套筒，上述发射体由导体形成于上述绝缘部的内部，并与供电部相连接，上述套筒以与上述发射体或上述绝缘部隔开的方式包围上述绝缘部的外部；以及

高频接收部，包括上述绝缘部及以螺旋形卷绕于上述绝缘部的外部表面的螺旋线圈。

2.根据权利要求1所述的多频段天线，其特征在于，上述低频接收部的上述发射体的长度为120mm至150mm，上述低频接收部的上述套筒的长度为60mm至70mm。

3.根据权利要求1所述的多频段天线，其特征在于，上述低频接收部包括套筒单极子天线。

4.根据权利要求1所述的多频段天线，其特征在于，上述螺旋线圈的直径为3.0mm至4.0mm。

5.根据权利要求1所述的多频段天线，其特征在于，上述螺旋线圈的长度为10mm至15mm。

6.根据权利要求1所述的多频段天线，其特征在于，上述供电部呈螺旋形态，与用于保护上述天线的外壳及上述天线的本体相结合。

7.一种多频段天线，用于收发互不相同的多个频带的信号，上述多频段天线的特征在于，包括：

供电部，用于供电；

杆状低频接收部，包括至少一个杆；

杆安装部，用于与折叠的上述杆状低频接收部相结合，来固定上述杆状低频接收部；以及

高频接收部，包括套筒及螺旋线圈，上述套筒的一端与上述供电部相连接，上述套筒的另一端与上述杆安装部相连接，在上述套筒的内部以折叠的方式设有上述杆状低频接收部，上述螺旋线圈卷绕于上述套筒的外周面。

8.根据权利要求7所述的多频段天线，其特征在于，上述杆安装部包括至少一个固定部，上述固定部具有用于对上述至少一个杆依次进行折叠的高度差。