CN107732444A - 能够提高板载插件天线隔离度的插件天线组件和通讯设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于通信领域，尤其涉及一种能够提高板载插件天线隔离度的插件天线组件和通讯设备，包括PCB板和铺设于PCB板上的金属接地板，所述的PCB板上插接有至少两个一端连接于金属接地板的插件天线，且每两个插件天线之间均设置有用于隔离该两个插件天线的金属隔离件，该金属隔离件的一端连接至金属接地板。本发明通过在两个插件天线之间安装金属隔离件，达到了改善天线之间的隔离度问题的目的。

Description

能够提高板载插件天线隔离度的插件天线组件和通讯设备

技术领域

本发明属于通信领域，尤其涉及一种能够提高板载插件天线隔离度的插件天线组件和通讯设备。

背景技术

在局域网终端产品中，为了满足产品的美观性和小型化的需求，越来越多的采用内置天线。板载插件天线是内置天线的一种常用类型，即将金属插件式PIFA天线或插件式单极子天线插在PCB上，通过微带线进行馈电的一种天线，对这种天线，当可供布局天线的PCB尺寸较小，而天线数目大于等于2时，各天线之间就较难实现较好的隔离度，而提高天线隔离的常用办法就是增大天线之间的距离，但这样会导致产品尺寸增加，不利于产品小型化的要求。

为了解决上述技术问题，人们进行了长期的探索，例如中国专利公开了一种插件天线、插件天线组件和通讯设备[申请号：CN201620382368.3]，插件天线设置于天线基板上，所述天线基板具有上表面和与所述上表面相对的下表面，其特征在于，所述插件天线包括设置于所述上表面的第一天线单元和设置于所述下表面的第二天线单元；其中，所述第一天线单元包括：第一主辐射体，为弯折型，且具有多个，并并排设置；第一馈电焊盘，与首个或末个所述第一主辐射体藕接；第一接地部，通过可调走线长度的接地走线与所述第一馈电焊盘藕接；其中，所述第二天线单元包括：第二主辐射体，为弯折型，且具有多个，并并排设置；所述上表面上的所述第一主辐射体的首尾端部分别与所述下表面上相邻的所述第二主辐射体的首尾端部通过导电过孔电连接，形成“弓”字型有效辐射臂。

又如，一种结构改良的wifi双频外置pcb天线[申请号：CN201621440922.5]，包括pcb板、天线本体及天线馈线，所述pcb板中心处设有中心馈点，所述天线本体包括2个5G辐射振子及2个2.4G辐射振子，其特征在于：所述2个5G辐射振子分别设置于pcb板正面的左侧及背面的右侧，所述2个2.4G辐射振子分别设置于pcb板正面的右侧及背面的左侧。

上述两个方案均在一定程度上缩小了天线的体积从而减小整个天线组件的体积，但是仍然存在不足，例如无法保证各天线之间具有很好的隔离度等。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种体积小且能够提高板载插件天线隔离度的插件天线组件；

本方案的另一目的是提供一种采用上述插件天线组件的通讯设备。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种能够提高板载插件天线隔离度的插件天线组件，包括PCB板和铺设于PCB板上的金属接地板，所述的PCB板上设置有至少两个一端连接于金属接地板的插件天线，且每两个插件天线之间均设置有用于隔离该两个插件天线的金属隔离件，该金属隔离件的一端连接至金属接地板。

通过上述技术方案，在插件天线之间设置金属隔离件，保证了两个插件天线之间的额隔离度。

在上述的能够提高板载插件天线隔离度的插件天线组件中，所述的金属隔离件呈由第一接地条和隔离条构成的L型结构，所述的第一接地条竖直设置且底端具有与金属接地板连接的第一接地点，隔离条相对第一接地条垂直设置，隔离条的一端连接于第一接地条的顶端。

在上述的能够提高板载插件天线隔离度的插件天线组件中，所述的插件天线呈由馈电条、与馈电条平行的第二接地条、与馈电条和第二接地条垂直的天线条构成的F型结构，所述的天线条横向设置，所述的馈电条和第二接地条均竖直设置，所述的第二接地条的顶端连接于天线条的一端，第二接地条的底端具有与金属接地板连接的第二接地点，馈电条位于第二接地条的一侧且馈电条的顶端连接至天线条，馈电条的底端具有用于与PCB板上的射频微带线连接的馈电点。

在上述的能够提高板载插件天线隔离度的插件天线组件中，所述的金属隔离件的高度接近插件天线的高度或等于插件天线的高度，且所述的金属隔离件的长度与高度的和为λ/5至λ/3，其中λ为插件天线的工作频段对应的波长。

在上述的能够提高板载插件天线隔离度的插件天线组件中，所述的金属隔离件的高度为2λ/25至3λ/25，长度为7λ/50至8λ/50。

在上述的能够提高板载插件天线隔离度的插件天线组件中，每两个插件天线的馈电点的连接线与隔离该两个插件天线的金属隔离件的第一接地点的垂直距离为λ/50至λ/10，金属隔离件位于该两个插件天线的中间位置。

在上述的能够提高板载插件天线隔离度的插件天线组件中，每一个金属隔离件的水平延伸的末端方向均与通过其隔离的两个插件天线的水平延伸的末端朝向不同，且第一接地点位于两个插件天线的馈电点连接线远离第二接地点的一侧。

在上述的能够提高板载插件天线隔离度的插件天线组件中，所述的插件天线的材质为PCB插件或金属插件，所述插件天线的类型为单极子天线、偶极子天线和PIFA天线中的任意一种。

在上述的能够提高板载插件天线隔离度的插件天线组件中，所述的PCB板上具有两个插件天线且两个插件天线均为金属PIFA插件天线，所述的金属隔离件位于这两个插件天线的中间位置。

一种通讯设备，包括上述的能够提高板载插件天线隔离度的插件天线组件。

本发明相较于现有技术具有以下优点：1、在天线间距较小的情况下实现较好的隔离度；2、在具有多个天线的情况下保持小体积结构，实现小型化设计目标。

附图说明

图1是本发明实施例一插件天线组件的结构示意图；

图2是本发明实施例一插件天线组件的另一结构示意图；

图3是本发明实施例二插件天线组件的俯视图；

图4是本发明实施例一中未添加金属隔离件的S参数图；

图5是本发明实施例一中添加金属隔离件的S参数图；

图6是本发明实施例一中未添加金属隔离件和添加金属隔离件的S参数比较图。

附图标记：PCB板1；金属接地板2；插件天线3；馈电条31；第二接地条32；天线条33；第二接地点34；馈电点35；金属隔离件4；第一接地条41；隔离条42；第一接地点43。

具体实施方式

本发明的能够提高板载插件天线隔离度的插件天线组件通过在两个插件天线3之间设置金属隔离件4实现既能保持两个插件天线3之间具有较小的间距，同时能够使两个插件天线3之间具有较好的隔离度，解决了现有技术中当一个PCB板1上具有两个或多个插件天线3时只能增大体积以增大间距或牺牲隔离度的问题，以下是本发明的优选实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明不限于这些实施例。

实施例一

本实施例公开了一种能够提高板载插件天线隔离度的插件天线组件，包括PCB板1和铺设于PCB板1上的金属接地板2，PCB板1上设置有至少两个一端连接于金属接地板2的插件天线3，且每两个插件天线3之间均设置有用于隔离该两个插件天线3的金属隔离件4，该金属隔离件4的一端连接至金属接地板2。

具体地，金属隔离件4呈由第一接地条41和隔离条42构成的L型结构，第一接地条41竖直设置且底端具有与金属接地板2连接的第一接地点43，隔离条42相对第一接地条41垂直设置，隔离条42的一端连接于第一接地条41的顶端。

同样地，插件天线3呈由馈电条31、与馈电条31平行的第二接地条32、与馈电条31和第二接地条32垂直的天线条33构成的F型结构，天线条33横向设置，馈电条31和第二接地条32均竖直设置，第二接地条32的顶端连接于天线条33的一端，第二接地条32的底端具有与金属接地板2连接的第二接地点34，馈电条31位于第二接地条32的一侧且馈电条31的顶端连接至天线条33，馈电条31的底端具有用于与PCB板1上的射频微带线连接的馈电点35，通过射频微带线进行馈电。

优选地，为了更好地进行隔离，金属隔离件4和其隔离的插件天线3之间具有特定的距离尺寸，具体地，金属隔离件4的高度接近插件天线3的高度或等于插件天线3的高度，接近是指两者的高度差相差不超过一定距离，比如1mm。

本实施例为了保证表面平整和组件的整体性，金属隔离件4的高度等于插件电线的高度，也就是说，天线条33的上表面与隔离条42的上表面相齐平，需要说明的是，每个PCB板1上的所有天线条33的高度一致。

金属隔离件4的长度与高度的和为λ/5至λ/3，其中λ为插件天线3的工作频段对应的波长，我们都知道，波长和频率的关系为倒数关系，具体的计算公式为：

λ＝V/f

其中，V为电波的传输速度，即300000km/s

f为频率，指电波的工作频段

一般插件天线3工作于常用的2.4～2.5GHZ，以中心频率2.45GHz计算对应波长λ，

则这里的波长：λ＝300000000/(2.45*1000*1000*1000)＝122mm。

且为了更好地起到隔离效果，通常选用金属隔离件4的长度与高度的和为λ/4，具体到这里，金属隔离件4的长度与高度的和为30.5mm，这里的金属隔离件的高度为2λ/25至3λ/25，长度为7λ/50至8λ/50。

具体地，本实施例中，金属隔离件的隔离条的长度也为3λ/20，金属隔离件的高度为λ/10，插件天线的天线条长度可以为3λ/20，也可以根据需要更改为其他数值。

每两个插件天线3的馈电点35的连接线与隔离该两个插件天线3的金属隔离件4的第一接地点43的垂直距离为λ/50至λ/10，金属隔离件4位于该两个插件天线3的中间位置。

优选地，每两个插件天线3的馈电点35的连接线与隔离该两个插件天线3的金属隔离件4的第一接地点43的垂直距离为

3λ/50。

具体到插件天线3常用的工作频段，每两个插件天线3的馈电点35的连接线与隔离该两个插件天线3的金属隔离件4的第一接地点43的垂直距离为3*122/50＝7.32mm。

进一步地，每一个金属隔离件4的水平延伸的末端方向均与通过其隔离的两个插件天线3的水平延伸的末端朝向不同，且第一接地点43位于两个插件天线3的馈电点35连接线远离第二接地点34的一侧。

更进一步地说，每一个金属隔离件4的水平延伸的末端方向均与通过其隔离的两个插件天线3的水平延伸的末端方向的夹角大于90度。

并且金属隔离件4的隔离条42延伸至由该金属隔离件4隔离开的两个插件天线3的第二接地点34的连接线的另一侧。

也就是说，当两个插件天线3平行设置且两个插件天线3的水平延伸末端指向同一方向时，例如两个插件天线3的天线条33均平行于PCB板1的一条边，此处，利用三维坐标进行形象说明：

两个插件天线3的天线条33均指向-Y的方向，则金属隔离件4的水平延伸端的末端指向+Y的方向。

进一步地说，金属隔离件4的水平延伸端的末端不仅与两个插件天线3的水平延伸的末端朝向不同，而且，金属隔离件4的隔离条42与两个插件天线3的第二接地点34的连接线垂直，从而实现隔离的目的。

具体地，插件天线3的材质为PCB插件或金属插件述插件天线3的类型为单极子天线、偶极子天线和PIFA天线中的任意一种，本实施例对材质类型不做限制。

下面以两个插件天线3进行举例说明：

如图1所示至图3所示，PCB板1上具有两个插件天线3且两个插件天线3均为金属PIFA插件天线3，金属隔离件4位于这两个插件天线3的中间位置。其中，金属PIFA插件天线3总体上为F型结构，细节可参见图1和图2，此处不再赘述。

PCB板1为边长100mm，厚度1mm的双层PCB，PCB板1上双面铺设金属接地板2，PCB板1上方放置有两个形状尺寸相同的金属PIFA插件天线3，两金属PIFA插件天线3末端，也就是两金属PIFA插件天线3的天线条33均与+Y轴呈45度角，但是两个金属PIFA插件天线3的朝向不同，其中一个朝向-X轴方向，另一个朝向+X轴方向，两个金属PIFA插件天线3的第二接地点34与PCB板1上的金属接地板2直接相连，馈电点35与PCB板1上的射频微带线连接进行馈电。

这里的两金属PIFA插件天线3也工作于常用的2.4～2.5GHz频段，以中心频率2.45GHz计算对应波长为122mm，此时两馈电点35之间的距离为2λ/5，即48.8mm。

本实施例分别对不采用金属隔离件4和采用金属隔离件4的情况下进行了隔离度的软件仿真实验。

如图4所示，利用网络散射参数，即S参数来确定隔离度，在不采用金属隔离件4的情况下，金属PIFA插件天线3工作于2.4～2.45GHz(S11<-10dB,S22<-10dB)，在2.45GHz频点处的S12＝-14.6dB，即两天线隔离度为14.6dB，甚至不满足隔离度大于15dB的一般要求，隔离度差。

图5为在两金属PIFA插件天线3之间添加金属隔离件4的S参数图，这里使用时金属隔离件4也为呈L型结构的金属材质，下端与PCB板1上的金属接地板2直接相连，L型末端朝向与天线末端朝向相反，并且满足金属隔离件4的隔离条42垂直于两个第二接地点34连接线，或者说，金属隔离件4的隔离条42与两个金属PIFA插件天线3的天线条33的夹角相同的要求，具体表现为，金属隔离件4的隔离条42朝向为—Y方向，而两个第二接地点34的连接线与X轴平行。

具体地，隔离条42的第一接地点43与两金属PIFA插件天线3的馈电点35连线的垂直距离为3λ/50，即3*122/50＝7.32mm，金属隔离件4高度与天线高度一致，金属隔离件4的长度与高度的和设置为λ/4，即122/4＝30.5mm，具体地，这里的金属隔离条的高度设置为12.2mm，长度设置为18.3mm。

由图中可知，添加金属隔离件4后的2.45GHz频点处S12＝-22.8dB，即两根金属PIFA插件天线3之间的隔离度为22.8dB，与未添加金属隔离件4前提升了8.2dB。

下面将添加了金属隔离件4和未添加金属隔离件4在各个频点下的S12参数进行对比，对比结果如图6所示，由图中可知，未添加金属隔离件4(图中虚线)相比于添加金属隔离件4(图中实线)的隔离度明显较小，可见，添加了金属隔离件4以后两根金属PIFA插件天线3之间的隔离度改善明显。

本实施例通过在两个插件天线3之间的特定位置设计特定尺寸的L型金属隔离件4来改善两个插件天线3之间的隔离度，满足在PCB尺寸较小的情况下保证各天线之间具有较好的隔离度的要求，缩小产品尺寸。

实施例二

本实施例公开了一种通讯设备，其包括能够提高板载插件天线隔离度的插件天线组件，这里的通讯设备具体可以为手机、手表、RFID等设备。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了PCB板1；金属接地板2；插件天线3；馈电条31；第二接地条32；天线条33；第二接地点34；馈电点35；金属隔离件4；第一接地条41；隔离条42；第一接地点43等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种能够提高板载插件天线隔离度的插件天线组件，其特征在于，包括PCB板(1)和铺设于PCB板(1)上的金属接地板(2)，所述的PCB板(1)上设置有至少两个一端连接于金属接地板(2)的插件天线(3)，且每两个插件天线(3)之间均设置有用于隔离该两个插件天线(3)的金属隔离件(4)，该金属隔离件(4)的一端连接至金属接地板(2)。

2.根据权利要求1所述的能够提高板载插件天线隔离度的插件天线组件，其特征在于，所述的金属隔离件(4)呈由第一接地条(41)和隔离条(42)构成的L型结构，所述的第一接地条(41)竖直设置且底端具有与金属接地板(2)连接的第一接地点(43)，隔离条(42)相对第一接地条(41)垂直设置，隔离条(42)的一端连接于第一接地条(41)的顶端。

3.根据权利要求2所述的能够提高板载插件天线隔离度的插件天线组件，其特征在于，所述的插件天线(3)呈由馈电条(31)、与馈电条(31)平行的第二接地条(32)、与馈电条(31)和第二接地条(32)垂直的天线条(33)构成的F型结构，所述的天线条(33)横向设置，所述的馈电条(31)和第二接地条(32)均竖直设置，所述的第二接地条(32)的顶端连接于天线条(33)的一端，第二接地条(32)的底端具有与金属接地板(2)连接的第二接地点(34)，馈电条(31)位于第二接地条(32)的一侧且馈电条(31)的顶端连接至天线条(33)，馈电条(31)的底端具有用于与PCB板(1)上的射频微带线连接的馈电点(35)。

4.根据权利要求3所述的能够提高板载插件天线隔离度的插件天线组件，其特征在于，所述的金属隔离件(4)的高度接近插件天线(3)的高度或等于插件天线(3)的高度，且所述的金属隔离件(4)的长度与高度的和为(λ/5)至(λ/3)，其中λ为插件天线(3)的工作频段对应的波长。

5.根据权利要求4所述的能够提高板载插件天线隔离度的插件天线组件，其特征在于，所述的金属隔离件的高度为(2λ/25)至(3λ/25)，长度为(7λ/50)至(8λ/50)。

6.根据权利要求5所述的能够提高板载插件天线隔离度的插件天线组件，其特征在于，每两个插件天线(3)的馈电点(35)的连接线与隔离该两个插件天线(3)的金属隔离件(4)的第一接地点(43)的垂直距离为(λ/50)至(λ/10)，金属隔离件(4)位于该两个插件天线(3)的中间位置。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的能够提高板载插件天线隔离度的插件天线组件，其特征在于，每一个金属隔离件(4)的水平延伸的末端方向均与通过其隔离的两个插件天线(3)的水平延伸的末端朝向不同，且第一接地点(43)位于两个插件天线(3)的馈电点(35)连接线远离第二接地点(34)的一侧。

8.根据权利要求1-6任意一项所述的能够提高板载插件天线隔离度的插件天线组件，其特征在于，所述的插件天线(3)的材质为PCB插件或金属插件，所述插件天线(3)的类型为单极子天线、偶极子天线和PIFA天线中的任意一种。

9.根据权利要求8所述的能够提高板载插件天线隔离度的插件天线组件，其特征在于，所述的PCB板(1)上具有两个插件天线(3)且两个插件天线(3)均为金属PIFA插件天线(3)，所述的金属隔离件(4)位于这两个插件天线(3)的中间位置。

10.一种通讯设备，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的能够提高板载插件天线隔离度的插件天线组件。