CN106935977A - 一种多频段天线及通讯装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多频段天线及通讯装置，该多频段天线包括：底座，包括第一导体；第一天线，第一天线的一端连接第一导体；第二天线，第二天线的一端靠近第一天线的另一端，第一天线与第二天线之间留有缝隙，以形成耦合馈电结构。通过上述方式，本发明能够通过一个天线装置产生多个频段的谐振信号，使天线的覆盖频段更广。

Description

一种多频段天线及通讯装置

技术领域

本发明涉及通信天线领域，特别是涉及一种多频段天线及通讯装置。

背景技术

由于电子产业的不断发展，使得各种便携式的无线通讯产品或移动终端(手机、平板电脑、对讲机或其他智能穿戴设备等)也不断地进步。因此，同一种终端往往集合了很多不同的功能或系统。

以目前而言，不同的讯通系统、通讯商或不同的国家地区往往采用不同的移动通讯标准。以通讯系统为例，作为主要制式无线通讯系统的全球移动通信系统(Global System for Mobile Communication，简称GSM)和码分多址接入通讯系统(Code Division Multiple Access，简称CDMA)所采用的频段不同；以通讯商为例，中国移动、中国联通或中国电信所采用的频段不同；以国家地区为例，美国、欧洲或东南亚地区所采用的通讯频段也均不相同。就同一通讯装置而言，当其在使用通话功能、收音机功能、定位功能、对讲功能或分别采用2G、3G、4G或无线WIFI功能上网时通过天线发射或接收的信号频段也不相同。

但是，现有技术中的天线频带窄，因此针对不同频段需要配备不同频段的天线，无法很好的配合多频段的通讯装置。进一步地，现有技术为了解决上述问题，通过阻抗匹配的方法实现拓展天线带宽的目标，但是，这种方法是以牺牲天线的辐射效率为代价。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种多频段天线及通讯装置，能够通过一个天线装置产生多个频段的谐振信号，使天线的覆盖频段更广。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种多频段天线，该多频段天线包括：底座，包括第一导体；第一天线，第一天线的一端连接第一导体；第二天线，第二天线的一端靠近第一天线的另一端，第一天线与第二天线之间留有缝隙，以形成耦合馈电结构。

其中，第一天线和第二天线为鞭状天线。

其中，第一天线和第二天线的长度不同。

其中，第一天线和第二天线的直径不同。

其中，还包括一螺旋天线，底座还包括第二导体；螺旋天线的一端连接第二导体，螺旋天线的螺旋结构包裹第一天线和第二天线。

其中，螺旋天线和第一天线的谐振频段不同。

其中，第一天线的谐振频段高于螺旋天线的调谐频段，第二天线的调谐频段界于第一天线和螺旋天线之间。

其中，底座为SMA接头，包括外导体、内导体以及外导体和内导体之间的绝缘胶；外导体连接螺旋天线，内导体连接第一天线。

其中，螺旋天线包括连接的第一线圈和第二线圈，第一线圈和第二线圈的线圈直径、长度和线圈倾斜角度中，至少有一个不同。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种通讯装置，该通讯装置包括天线，该天线是如上所述的天线。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供的多频段天线包括底座，包括第一导体；第一天线，第一天线的一端连接第一导体；第二天线，第二天线的一端靠近第一天线的另一端，第一天线与第二天线之间留有缝隙，以形成耦合馈电结构。通过上述方式，能够使第一天线对第二天线进行耦合馈电，从而使第一天线和第二天线产生不同频率的谐振，继而扩大天线装置的带宽。

附图说明

图1是本发明多频段天线第一实施方式的结构示意图；

图2是本发明多频段天线第二实施方式的结构示意图；

图3是本发明多频段天线第二实施方式中的测试结果示意图；

图4是本发明多频段天线第二实施方式中天线频率为162MHz时的增益方向图；

图5是本发明多频段天线第二实施方式中天线频率为380MHz时的增益方向图；

图6是本发明多频段天线第二实施方式中天线频率为520MHz时的增益方向图；

图7是本发明多频段天线第三实施方式的结构示意图；

图8是本发明通信装置一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

参阅图1，本发明多频段天线第一实施方式的结构示意图，该多频段天线包括底座101、第一天线102和第二天线103。

其中，底座101包括第一导体1011，该第一导体1011连接第一天线102的一端。第二天线103的一端靠近第一天线102的另一端，第一天线102与第二天线103之间留有缝隙104，以形成耦合馈电结构。

值得注意的是，图1中示出的第二天线103没有与其他任何结构有直接连接，在具体的设备中，该天线固定于一塑胶壳体(图未示)中，即第二天线103也固定与该塑胶壳体中，以使第二天线103与第一天线102之间的缝隙宽度保持固定，同时也对整个天线结构起到固定作用。

具体地，底座101中包括第一导体1011，该底座101一般是绝缘的塑料底座，其主要是用于固定天线，对天线起到保护作用。在其他实施方式中，该底座101也可以是金属底座，但金属底座与底座101中的第一导体1011之间应当增加一层绝缘层，以使底座101不会影响天线的工作，仅对天线起到固定保护的作用。

在一种实施方式中，第一天线102和第二天线103为鞭状天线，其长度和直径均相等。具体地，第一天线102和第二天线103并排间隔设置，第一天线102与第二天线103之间留有缝隙104(即保持一定的距离)，以形成耦合馈电结构。其中，该缝隙104的宽度可以根据实际需求的频带宽度、频带范围或信号强度等参数任意设置。

耦合馈电是指不接触但有一定的小的距离的两个电路元件或电路网络之间通过耦合的方式进行电能量的传导，使得其中的一个元件不与电能量传导系统有直接接触的情况下获得能量。

一般的单极子鞭状天线呈电感性，其产生谐振的带宽较窄，在本实施方式中，采用两节鞭状天线的方式来增加带宽，第一天线102和第二天线103之间的缝隙104即为耦合馈电结构，该缝隙104相当于串联于第一天线102和第二天线103之间的电容，使第一天线102和第二天线耦合。通过上述方式，当第一天线102产生谐振时，第二天线103会在第一天线102的馈电下，产生谐振频率低于第一天线102的谐振，即可以产生两个频带的谐振，从而扩大了频带宽度。

在天线工作中，第一导体1011作为馈电点，第一天线102通过馈电点与主机电连接，当主机向第一天线102通入电流信号，第一天线102产生第一频率谐振，并向周围发出或接收第一频率电波信号，由于耦合馈电结构(即缝隙104)的馈电作用，第二天线产生第二频率(低于第一频率)谐振，并向周围发出或接收第二频率电波信号。因此，该天线结构至少能发出或接收两个频段的信号。

另外，在其他实施方式中，第一天线102和第二天线103的长度和直径均可以不同，可以根据实际需要的带宽范围任意设置，这里不作限制。

区别于现有技术，本实施方式提供的多频段天线包括底座，包括第一导体；第一天线，第一天线的一端连接第一导体；第二天线，第二天线的一端靠近第一天线的另一端，第一天线与第二天线之间留有缝隙，以形成耦合馈电结构。通过上述方式，能够使第一天线对第二天线进行耦合馈电，从而使第一天线和第二天线产生不同频率的谐振，继而扩大天线装置的带宽。

参阅图2，本发明多频段天线第二实施方式的结构示意图，该多频段天线包括底座201、第一天线202、第二天线203及螺旋天线204。

其中，该底座201包括第一导体2011和第二导体2012。该第一导体2011连接第一天线202的一端。第二天线203的一端靠近第一天线202的另一端，第一天线202与第二天线203之间留有缝隙205，以形成耦合馈电结构。螺旋天线204的一端连接第二导体2012，螺旋天线2012的螺旋结构包裹第一天线202和第二天线203。

值得注意的是，图2中示出的第二天线203以及螺旋天线204的另一端没有与其他任何结构有直接连接，在具体的设备中，该天线固定于一塑胶壳体(图未示)中，即第二天线203以及螺旋天线204的另一端也固定与该塑胶壳体中，以使第二天线203与第一天线202之间的缝隙宽度保持固定，同时也对整个天线结构起到固定作用。

在一种实施方式中，该底座201为SMA(Sub-Miniature-A)接头，即超小型射频同轴连接器，SMA接头包括内针与螺纹外壳，即内导体和外导体，对应本实施方式中底座201的第一导体2011和第二导体2022，其中，内导体和外导体之间有绝缘胶，外导体连接螺旋天线204，内导体连接第一天线202。

在其他实施方式中，底座201也可以是TNC天线接口，即TNC反极性公头(TNC RPM)，也可以是其他类似接头。

在天线工作中，在实施过程中，螺旋天线204和第一天线202的谐振频段不同。其中，第一天线202的谐振频段高于螺旋天线204的调谐频段，第二天线203的调谐频段界于第一天线202和螺旋天线204之间。

具体地，第一导体2011作为馈电点，第一天线202通过馈电点与主机电连接，当主机向第一天线202通入电流信号，第一天线202产生高频谐振信号，并向周围发出高频电波信号；第二导体2012接地，即螺旋天线204接地，由于大地作为辐射体，产生低频谐振信号；又由于耦合馈电结构(即缝隙205)的馈电作用，第二天线产生界于高频和低频之间的一谐振信号，并向周围发出电波信号。因此，该天线结构至少能发出或接收三个频段的信号。

同时参阅图3，本发明多频段天线第二实施方式中的测试结果示意图。

其中，图3波形中从左至右依次用“△”标记的8个点对应的数据分别是：

1、100.0000MHz，-0.7856dB；

2、136.0000MHz，-11.306dB；

3、174.0000MHz，-1.9692dB；

4、380.0000MHz，-7.5406dB；

5、520.0000MHz，-4.2686dB；

6、780.0000MHz，-3.7776dB；

7、870.0000MHz，-9.1851dB；

8、2.7116313GHz，-10.979dB。

结合图3以及上述数据可以看出，本实施方式的多频段天线的带宽，至少可以覆盖136-174MHz，380-520MHz，780-870MHz，1700-2700MHz，大大的提高了天线的带宽覆盖范围。

另外，请分别参阅图4、图5以及图6，从图中也可以看出，当天线的频率分别为162MHz、380MHz、520MHz时，天线在各个方向的辐射均匀，增益较好。

值得注意的是，上述数据的测试是在一种实施方式中的数据，仅为举例，通过改变鞭状天线的直径、长度、缝隙宽度，或改变螺旋天线的倾斜角度、形状等均在本发明的保护范围内，因此，本实施方式的多频段天线所覆盖的频带宽度不限于上述测试的数据。

区别于现有技术，本实施方式通过第一天线和第二天线形成耦合馈电结构，同时增加环形的螺旋天线，其中，第一天线产生高频谐振，螺旋天线产生低频谐振，第二天线产生界于高低频之间的谐振，使该多频段天线至少能够产生3个频段的谐振信号，继而扩大天线装置的带宽。

参阅图7，本发明多频段天线第三实施方式的结构示意图，该多频段天线包括底座701、第一天线702、第二天线703以及螺旋天线704。

底座701包括内导体7011，其连接第一天线，外导体7012，其连接螺旋天线704。

其中，第一天线702和第二天线703间隔设置，中间留有缝隙705，以形成耦合馈电结构。

螺旋天线704包括连接的第一线圈7041和第二线圈7042，第一线圈7041和第二线圈7042的线圈直径、长度和线圈倾斜角度中，至少有一个不同。

具体地，在本实施方式中，第二天线703的长度大于第一天线702的长度。

另外，本实施方式中，螺旋天线704包括连接的第一线圈7041和第二线圈7042，以分别对应第一天线702和第二天线703，因此，第二线圈7042的长度也大于第一线圈7041的长度。同时，第二线圈7042的直径也大于第一线圈7041的直径。

区别于第二实施方式，本实施方式通过改变第二天线703的长度以及部分螺旋线圈的直径和长度，使得该天线产生的频率范围是可调多样化的，并不限于第二实施方式。

参阅图8，本发明通信装置一实施方式的结构示意图，该通讯装置包括外壳801以及固定于该外壳801中的天线802，该天线802包括底座8021、第一天线8022、第二天线8023以及螺旋天线8024。

其中，底座8021包括内导体和外导体，内导体连接第一天线8022，外导体连接螺旋天线8024。其中，内导体连接通信装置中发出信号的装置，外导体接地。

本实施方式中的天线802是如上述各个实施方式中的天线，其实施方式类似，这里不再赘述。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种多频段天线，其特征在于，包括：

底座，包括第一导体；

第一天线，所述第一天线的一端连接所述第一导体；

第二天线，所述第二天线的一端靠近所述第一天线的另一端，所述第一天线与所述第二天线之间留有缝隙，以形成耦合馈电结构。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一天线和所述第二天线为鞭状天线。

3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述第一天线和所述第二天线的长度不同。

4.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述第一天线和所述第二天线的直径不同。

5.根据权利要求1-4任一项所述的天线，其特征在于，还包括一螺旋天线，所述底座还包括第二导体；

所述螺旋天线的一端连接所述第二导体，所述螺旋天线的螺旋结构包裹所述第一天线和所述第二天线。

6.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，所述螺旋天线和所述第一天线的谐振频段不同。

7.根据权利要求6所述的天线，其特征在于，所述第一天线的谐振频段高于所述螺旋天线的调谐频段，所述第二天线的调谐频段界于所述第一天线和所述螺旋天线之间。

8.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，所述底座为SMA接头，包括外导体、内导体以及所述外导体和内导体之间的绝缘胶；

所述外导体连接所述螺旋天线，所述内导体连接所述第一天线。

9.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，所述螺旋天线包括连接的第一线圈和第二线圈，所述第一线圈和第二线圈的线圈直径、长度和线圈倾斜角度中，至少有一个不同。

10.一种通讯装置，包括天线，其特征在于，所述天线是如权利要求1-9任一项所述的天线。