CN107591609A - 多频带天线、多频带天线装置及钟表 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多频带天线，包括：介质板，所述介质板包括第一面和第二面；所述第一面与所述第二面相对设置；固定辐射臂，固定在所述介质板的第一面上；第一馈电部，固定在所述介质板的第一面上；所述第一馈电部的一端与所述固定辐射臂连接，所述第一馈电部的另一端用于与馈电接头连接；第二馈电部，固定在所述介质板的第二面上；所述第二馈电部一端用于与所述馈电接头连接；以及旋转辐射臂，位于所述介质板的第二面上；所述旋转辐射臂的一端与所述第二馈电部的另一端可转动连接，所述旋转辐射臂的另一端悬空。上述多频带天线具有结构简单且占用面积较小、能量转换率较高的优点。本发明还涉及一种多频带天线装置和一种钟表。
Description
技术领域
本发明涉及天线技术领域，特别是涉及一种多频带天线、多频带天线装置及钟表。
背景技术
随着无线通信行业的发展，民用射频无线电的频段在逐渐增加，且人们生活环境中常用频段的能量密度也在不断增加。很大一部分的无线电能量被浪费。为克服带宽及吸收能量的问题，传统的方法为通过设计接触面积大的天线以及利用多根天线实现超宽带能量回收。通过利用面积较大的天线来接收能量给低功耗的器件充电，会使得器件占用空间过大。
发明内容
基于此，有必要提供一种结构简单且占用面积较小的能量转换率较高的多频带天线、多频带天线装置及钟表。
一种多频带天线，包括：介质板，所述介质板包括第一面和第二面；所述第一面与所述第二面相对设置；固定辐射臂，固定在所述介质板的第一面上；第一馈电部，固定在所述介质板的第一面上；所述第一馈电部的一端与所述固定辐射臂连接，所述第一馈电部的另一端用于与馈电接头连接；第二馈电部，固定在所述介质板的第二面上；所述第二馈电部一端用于与所述馈电接头连接；以及旋转辐射臂，位于所述介质板的第二面上；所述旋转辐射臂的一端与所述第二馈电部的另一端可转动连接，所述旋转辐射臂的另一端悬空。
在其中一个实施例中，所述固定辐射臂和所述旋转辐射臂的长度相同，所述固定辐射臂和所述旋转辐射臂组成偶极子天线或者V型振子天线。
在其中一个实施例中，所述第一馈电部和所述第二馈电部均为微带线；所述第一馈电部和所述第二馈电部组成差分微带线对作为馈电结构。
在其中一个实施例中，所述第二馈电部和所述旋转辐射臂之间采用电磁场耦合进行馈电。
在其中一个实施例中，还包括转轴；所述第二馈电部上与所述旋转辐射臂连接的一端开设有圆形通孔；所述旋转辐射臂的对应位置处同样开设有圆形通孔；所述转轴分别穿过所述第二馈电部和所述旋转辐射臂上的圆形通孔以实现所述旋转辐射臂和所述第二馈电部的可转动连接。
在其中一个实施例中，所述旋转辐射臂和所述转轴均由金属制成。
一种多频带天线装置，包括：如前述任一实施例所述的多频带天线；检测器，用于检测所述多频带天线中的旋转辐射臂在不同位置接收到的能量；以及驱动装置，用于将所述旋转辐射臂驱动至接收能量最大位置处。
在其中一个实施例中，所述驱动装置包括步进电机。
一种钟表，包括本体和馈电接头，还包括如前述任一实施例所述的多频带天线；所述多频带天线的旋转辐射臂用于替代所述本体上的其中一根指针；所述旋转辐射臂通过所述本体上的机芯转轴与所述第二馈电部连接。
在其中一个实施例中，所述本体上还设置有整流电路，所述整流电路用于对所述多频带天线回收的射频无线能量进行整流后向所述本体上的机芯结构供电。
上述多频带天线，旋转辐射臂相对于第二馈电部为可转动连接，从而使得旋转辐射臂和固定辐射臂之间的夹角随着旋转辐射臂的转动而改变，进而激发多频带天线进入不同的工作模式，产生新的工作频段，从而使得天线能够工作在多个工作频段，以对不同频段的射频无线能量进行回收，提高了能量转换率。上述多频带天线通过介质板、固定辐射臂、第一馈电部、第二馈电部以及旋转辐射臂的相互作用就可以实现上述功能，结构简单且占用面积较小。
附图说明
图1为一实施例中的多频带天线的结构示意图；
图2为图1中的多频带天线的正面结构示意图(移除了旋转辐射臂)；
图3为图1中的多频带天线的背面结构示意图；
图4为图1中的多频带天线的俯视图；
图5为图1中的多频带天线的侧视图；
图6为一实施例中的多频带天线装置的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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，并不用于限定本发明。
图1为一实施例中的多频带天线的结构示意图；图2为图1中的多频带天线的正面结构示意图(移除了旋转辐射臂)；图3为图1中的多频带天线的背面结构示意图；图4为图1中的多频带天线的俯视图；图5为图1中的多频带天线的侧视图。下面结合图1～图5对本实施例中的多频带天线做详细说明。该多频带天线包括介质板110、固定辐射臂120、第一馈电部130、第二馈电部140以及旋转辐射臂150。
介质板110为方形介质板。介质板110包括第一面112和第二面114。第一面112和第二面114相对设置。
固定辐射臂120固定在介质板110的第一面112上。具体地，固定辐射臂120为长条状，且沿介质板110的长度方向平行设置。
第一馈电部130同样固定在介质板110的第一面112上。第一馈电部130的一端与固定辐射臂120连接，另一端则用于与馈电接头连接。第一馈电部130和固定辐射臂120形成第一天线部分。第二馈电部140一端用于与馈电接头连接，另一端则用于与旋转辐射臂150的一端可转动连接。在本实施例中，第二馈电部140与旋转辐射臂150之间为转动连接。即，第二馈电部140上与旋转辐射臂150连接的一端开设有圆形通孔。旋转辐射臂150对应位置处同样设置有圆形通孔。圆形通孔的尺寸与转轴160的尺寸匹配。转轴160分别穿过旋转辐射臂150和第二馈电部140上的圆形通孔，从而实现旋转辐射臂150和第二馈电部140之间的转动连接。转轴160通过导电金属材料制备而成，从而可以使得第二馈电部140和旋转辐射臂150通过电磁场耦合来进行馈电，进而不会影响旋转辐射臂150作为天线来接收空间中的无线能量。也即，旋转辐射臂150能够通过转轴160自由转动，其吸收的高频能量可以通过电磁耦合在转轴160和第二馈电部140之间自由流通。转轴160固定在介质板110上。因此，第一馈电部130和第二馈电部140上远离馈电接头的一端错位设置，二者形成一定夹角。在本实施例中，第一馈电部130和第二馈电部140均为微带线。第一馈电部130和第二馈电部140组成差分微带线对作为馈电结构。通过该馈电结构能很好地转换到标准输出阻抗，从而与天线输出端口和标准的50欧姆阻抗相匹配。同时，采用差分微带线对作为馈电结构，避免了传统的较大的接地面积影响天线的两个辐射臂之间的耦合的问题发生。在一实施例中，第二馈电部140上与旋转辐射臂150连接的一端的端面为曲面结构，从而有利于电磁波耦合馈电。
旋转辐射臂150的另一端悬空。旋转辐射臂150与第二馈电部140形成第二天线部分。在本实施例中，固定辐射臂120、旋转辐射臂150均由导电金属，如铜等材料等制备而成。旋转辐射臂150可以绕转轴160自由转动，从而与固定辐射臂120之间形成不同的夹角，进而激发多频带天线进入不同的工作模式，产生新的工作频段，从而使得天线能够工作在多个工作频段，以对不同频段的射频无线能量进行回收，有利于提高能量转换率。在本实施例中，旋转辐射臂150和固定辐射臂120的臂长相同，组成偶极子天线结构或者V型振子天线。旋转辐射臂150和固定辐射臂120的臂长可以根据需要进行设定。
上述多频带天线，旋转辐射臂150相对于第二馈电部140为可转动连接，从而使得旋转辐射臂150和固定辐射臂120之间的夹角随着旋转辐射臂150的转动而改变，进而激发多频带天线进入不同的工作模式，产生新的工作频段，从而使得天线能够工作在多个工作频段，具有频率可重构天线的特性，以对不同频段的射频无线能量进行回收，提高了能量转换率。上述多频带天线通过介质板110、固定辐射臂120、第一馈电部130、第二馈电部140以及旋转辐射臂150的相互作用就可以实现上述功能，结构简单且占用面积较小。
图6为一实施例中的多频带天线装置的结构框图。该多频带天线装置包括前述实施例中的多频带天线100，还包括检测器200以及驱动装置300。检测器200用于检测多频带天线100中的旋转辐射臂转动到不同位置时接收到的能量。驱动装置300则用于将旋转辐射臂驱动至接收能量最大位置处，以实现天线接收能量最大化，提高能量转换效率。驱动装置300可以为步进电机。
本发明实施例还提供了一种钟表。该钟表包括本体和馈电接头，还包括如前述实施例所述的多频带天线。在本实施例中，多频带天线中的旋转辐射臂用于替代钟表本体上的一根指针，可以为分针、秒针或者时针。并且，旋转辐射臂通过本体上的机芯转轴与第二馈电部可转动连接。此时，旋转辐射臂的臂长跟钟表尺寸相适应。通过将旋转辐射臂替换钟表的其中一根指针，不会增加钟表体积，且能够利用钟表机芯转轴的转动带动旋转辐射臂的转动以实现天线的可重构性，拓宽了天线的可吸收频带的宽度，实现频带无线能量的回收。在本实施例中，钟表本体上还设置有整流电路。整流电路用于对多频带天线回收的射频无线能量进行整流后向本体上的机芯结构供电，从而减少电池的使用量，延长电池使用寿命。通过将天线与钟表上的指针融为一体，既不会影响转动结构，同时还可以作为天线，接收空间的能量和信号，有利于实现钟表的小型化以及节能化。上述钟表可以为悬挂式钟表，也可以为佩戴式手表等。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种多频带天线，其特征在于，包括：
介质板，所述介质板包括第一面和第二面；所述第一面与所述第二面相对设置；
固定辐射臂，固定在所述介质板的第一面上；
第一馈电部，固定在所述介质板的第一面上；所述第一馈电部的一端与所述固定辐射臂连接，所述第一馈电部的另一端用于与馈电接头连接；
第二馈电部，固定在所述介质板的第二面上；所述第二馈电部一端用于与所述馈电接头连接；以及
旋转辐射臂，位于所述介质板的第二面上；所述旋转辐射臂的一端与所述第二馈电部的另一端可转动连接，所述旋转辐射臂的另一端悬空。
2.根据权利要求1所述的多频带天线，其特征在于，所述固定辐射臂和所述旋转辐射臂的长度相同，所述固定辐射臂和所述旋转辐射臂组成偶极子天线或者V型振子天线。
3.根据权利要求1所述的多频带天线，其特征在于，所述第一馈电部和所述第二馈电部均为微带线；所述第一馈电部和所述第二馈电部组成差分微带线对作为馈电结构。
4.根据权利要求1所述的多频带天线，其特征在于，所述第二馈电部和所述旋转辐射臂之间采用电磁场耦合进行馈电。
5.根据权利要求4所述的多频带天线，其特征在于，还包括转轴；所述第二馈电部上与所述旋转辐射臂连接的一端开设有圆形通孔；所述旋转辐射臂的对应位置处同样开设有圆形通孔；所述转轴分别穿过所述第二馈电部和所述旋转辐射臂上的圆形通孔以实现所述旋转辐射臂和所述第二馈电部的可转动连接。
6.根据权利要求5所述的多频带天线，其特征在于，所述旋转辐射臂和所述转轴均由金属制成。
7.一种多频带天线装置，其特征在于，包括：
如权利要求1～6任一所述的多频带天线；
检测器，用于检测所述多频带天线中的旋转辐射臂在不同位置接收到的能量；以及
驱动装置，用于将所述旋转辐射臂驱动至接收能量最大位置处。
8.根据权利要求7所述的多频带天线装置，其特征在于，所述驱动装置包括步进电机。
9.一种钟表，包括本体和馈电接头，其特征在于，还包括如权利要求1～6任一所述的多频带天线；所述多频带天线的旋转辐射臂用于替代所述本体上的其中一根指针；所述旋转辐射臂通过所述本体上的机芯转轴与所述第二馈电部连接。
10.根据权利要求9所述的钟表，其特征在于，所述本体上还设置有整流电路，所述整流电路用于对所述多频带天线回收的射频无线能量进行整流后向所述本体上的机芯结构供电。
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