CN108550989B - 一种双频天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双频天线，属于通信天线技术领域，其中，包括PCB板，所述PCB板上依次设有加载单元、寄生单元、高频辐射单元、高频接地单元、低频辐射单元和低频接地单元；所述高频接地单元和所述低频辐射单元相耦合，所述高频接地单元和所述高频辐射单元相耦合；所述高频辐射单元通过所述寄生单元和所述加载单元相连接。本发明体型小、占用空间小，增益高，解决了现有双频天线增益不高的问题。

Description

一种双频天线
技术领域
本发明涉及通信天线技术领域，特别是涉及一种双频天线。
背景技术
通信系统是有线和无线的结合体，空间无线信号的发射和接收都是依靠天线来实现，由此可见天线对于无线通信系统来说起着至关重要的作用。
随着通信技术的蓬勃发展，通信产品日益趋于轻质、小型，而和通信产品配合使用的天线则也要求占用的空间不能过大，否则在应用上具有很大的局限性。现有的双频双出的天线一般在比较狭窄的空间内，其增益不高，增益值仅为3dBi。
发明内容
为解决上述的问题，本发明提供了一种双频天线，其增益高、占用空间小。
本发明所采取的技术方案是：一种双频天线，包括PCB板，所述PCB板上依次设有加载单元、寄生单元、高频辐射单元、高频接地单元、低频辐射单元和低频接地单元；所述高频接地单元和所述低频辐射单元相耦合，所述高频接地单元和所述高频辐射单元相耦合；所述高频辐射单元通过所述寄生单元和所述加载单元相连接。
在上述技术方案中，还包括低频射频线和高频射频线，低频射频线包括从内至外依次设置的第一内导体、第一介质层和第一编织层；高频射频线包括从内至外依次设置的第二内导体、第二介质层和第二编织层。
在上述技术方案中，第一编织层和低频接地单元相连接，第一内导体和低频辐射单元相连接；第二编织层和高频接地单元相连接，第二内导体和高频辐射单元相连接。
在上述技术方案中，高频辐射单元呈侧置 “T”字形，高频辐射单元一端穿设高频接地单元且与第二内导体连接。
在上述技术方案中，低频辐射单元呈反置 “C”字形，开口端在高频接地单元一侧。
在上述技术方案中，低频射频线和高频射频线均和外部设备连接。
在上述技术方案中，低频射频线和高频射频线均可通过SMA接头、IPEX接头或者焊接进而与外部设备连接。
在上述技术方案中， PCB板的长度为100±5mm， PCB板的宽度为13±1mm， PCB板的厚度为0.6±0.05mm。
在上述技术方案中，低频射频线的长度为240±3mm；高频射频线的长度为142±3mm。
在上述技术方案中，加载单元、寄生单元、高频辐射单元、高频接地单元、低频辐射单元和低频接地单元均为覆铜线路。
本发明具有如下有益效果：
1、该种双频天线体型小、占用空间小；通过利用高频接地单元和高频辐射单元之间的耦合以及高频接地单元和低频辐射单元之间的耦合，再加上加载单元的辐射增强，因而能在有限的空间内达到提高天线增益的目的，提高天线的实用性，有利于大范围推广应用。
2、该种双频天线成本低，性能稳定，抗震效果好，具有优异的无线通讯性能。
附图说明
图1是本发明的一种双频天线的整体结构示意图；
图2是本发明的一种双频天线在低频射频线的长度为240mm、高频射频线的长度为142mm下在2.4-2.5GHz低频段下增益值和效率实测图；
图3是本发明的一种双频天线在低频射频线的长度为240mm、高频射频线的长度为142mm下在5.15-5.85GHz高频段下增益值和效率实测图；
图4是本发明的一种双频天线在低频射频线的长度为240mm、高频射频线的长度为142mm下在2.4-2.5GHz低频段下驻波比测试图；
图5是本发明的一种双频天线在低频射频线的长度为240mm、高频射频线的长度为142mm下在5.15-5.85GHz高频段下驻波比测试图；
图6是本发明的一种双频天线在低频射频线的长度为237mm、高频射频线的长度为139mm下在2.4-2.5GHz低频段下增益值和效率实测图；
图7是本发明的一种双频天线在低频射频线的长度为237mm、高频射频线的长度为139mm下在5.15-5.85GHz高频段下增益值和效率实测图；
图8是本发明的一种双频天线在低频射频线的长度为237mm、高频射频线的长度为139mm下在2.4-2.5GHz低频段下驻波比测试图；
图9是本发明的一种双频天线在低频射频线的长度为237mm、高频射频线的长度为139mm下在5.15-5.85GHz高频段下驻波比测试图；
图10是本发明的一种双频天线在低频射频线的长度为243mm、高频射频线的长度为145mm下在2.4-2.5GHz低频段下增益值和效率实测图；
图11是本发明的一种双频天线在低频射频线的长度为243mm、高频射频线的长度为145mm下在5.15-5.85GHz高频段下增益值和效率实测图；
图12是本发明的一种双频天线在低频射频线的长度为243mm、高频射频线的长度为145mm下在2.4-2.5GHz低频段下驻波比测试图；
图13是本发明的一种双频天线在低频射频线的长度为243mm、高频射频线的长度为145mm下在5.15-5.85GHz高频段下驻波比测试图；
附图标记为：1、PCB板；2、加载单元；3、寄生单元；4、高频辐射单元；5、高频接地单元；6、低频辐射单元；7、低频接地单元；8、低频射频线；9、高频射频线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示， 一种双频天线，包括PCB板1、加载单元2、寄生单元3、高频辐射单元4、高频接地单元5、低频辐射单元6和低频接地单元7；加载单元2、寄生单元3、高频辐射单元4、高频接地单元5、低频辐射单元6和低频接地单元7从左至右依次设在PCB板1上。高频接地单元5和低频辐射单元6相耦合，高频接地单元5和高频辐射单元4相耦合；高频辐射单元4通过寄生单元3和加载单元2相连接；还包括低频射频线8和高频射频线9，低频射频线8包括从内至外依次设置的第一内导体、第一介质层和第一编织层；高频射频线9包括从内至外依次设置的第二内导体、第二介质层和第二编织层；低频射频线8一端的第一编织层和低频接地单元7相连接，低频射频线8一端的第一内导体和低频辐射单元6相连接；高频射频线9一端的第二编织层和高频接地单元5相连接，高频射频线9一端的第二内导体和高频辐射单元4相连接。
低频射频线8的第一内导体、第一介质层和第一编织层同轴；高频射频线9的第二内导体、第二介质层和第二编织层同轴。
加载单元2呈“凸”字状，位于PCB板1最左侧，具体来说，加载单元2为一个拉长且侧躺着的“凸”字状；寄生单元3呈来回九十度弯折状，且左右两末端于中部处往外延伸且分别和加载单元2和高频辐射单元4连接；高频辐射单元4呈侧置 “T”字形，高频辐射单元4一端穿设高频接地单元5且与第二内导体连接；高频接地单元5包括相互对称设置的两部分，该两部分间存在一定的间隔，而高频辐射单元4的一端则穿设于该间隔进而与第二内导体连接；低频辐射单元6呈反置 “C”字形，开口端在高频接地单元5一侧，且高频接地单元5的一部分位于低频辐射单元6内；低频接地单元7位于PCB板1右侧且与低频辐射单元6间存在一定的间隔。
低频射频线8和高频射频线9均和外部设备连接，进而实现彼此间信号的传输。具体来说，低频射频线8和高频射频线9另一端均可通过SMA接头、IPEX接头或者焊接进而与外部设备连接。
PCB板的长度为100±5mm， PCB板的宽度为13±1mm， PCB板的厚度为0.6±0.05mm，具体来说，PCB板1的左侧的上下两边为弧形边，因为用于安装该天线的外壳塑胶件是弧形的，所以为了配合外壳塑胶件的安装，该PCB板1的左侧的上下两边为弧形边，而PCB板1右侧的宽度最大，为13±1mm。
PCB板1为单面高频板；加载单元2、寄生单元3、高频辐射单元4、高频接地单元5、低频辐射单元6和低频接地单元7均为覆铜线路。
实施例一：
低频射频线8的长度为240mm；高频射频线9的长度为142mm；低频射频线8和高频射频线9的内直径均为1.37mm，且特性阻抗均为50Ω。
如图2和图3所示，该种双频天线分别可在2.4-2.5GHz低频段和5.15-5.85GHz高频段运行，且本发明实施例对低频段和高频段的竖直不加以限定，且在2.4-2.5GHz低频段和5.15-5.85GHz高频段下部分增益值均达到了5dBi。具体来说，在2.4-2.5GHz低频段中，在2.4GHz频段下测得的增益值为4.59 dBi，在2.5GHz频段下测得的增益值为5.26dBi；在5.15-5.85GHz高频段中，在5.15GHz频段下测得的增益值为5.62 dBi，在5.85GHz频段下测得的增益值为6.41 dBi。如图4和图5所示，在2.4-2.5GHz低频段中，在2.4GHz频段下测得的驻波比为1.4105,在2.45 GHz频段下测得的驻波比为1.7764；在5.15-5.85GHz高频段中，在5.15GHz频段下测得的驻波比为1.3020，在5.85GHz频段下测得的驻波比为1.2052。
实施例二：
低频射频线8的长度为237mm；高频射频线9的长度为139mm；低频射频线8和高频射频线9的内直径均为1.37mm，且特性阻抗均为50Ω。
如图6和图7所示，该种双频天线分别可在2.4-2.5GHz低频段和5.15-5.85GHz高频段运行，且本发明实施例对低频段和高频段的竖直不加以限定，且在2.4-2.5GHz低频段和5.15-5.85GHz高频段下部分增益值均达到了5dBi。具体来说，在2.4-2.5GHz低频段中，在2.4GHz频段下测得的增益值为5.09dBi，在2.5GHz频段下测得的增益值为4.87dBi；在5.15-5.85GHz高频段中，在5.15GHz频段下测得的增益值为6.28dBi，在5.85GHz频段下测得的增益值为5.77dBi。如图8和图9所示，在2.4-2.5GHz低频段中，在2.4GHz频段下测得的驻波比为1.0907,在2.45 GHz频段下测得的驻波比为1.2737；在5.15-5.85GHz高频段中，在5.15GHz频段下测得的驻波比为1.2868，在5.85GHz频段下测得的驻波比为1.1089。
实施例三：
低频射频线8的长度为243mm；高频射频线9的长度为145mm；低频射频线8和高频射频线9的内直径均为1.37mm，且特性阻抗均为50Ω。
如图10和图11所示，该种双频天线分别可在2.4-2.5GHz低频段和5.15-5.85GHz高频段运行，且本发明实施例对低频段和高频段的竖直不加以限定，且在2.4-2.5GHz低频段和5.15-5.85GHz高频段下部分增益值均达到了5dBi。具体来说，在2.4-2.5GHz低频段中，在2.4GHz频段下测得的增益值为4.56dBi，在2.5GHz频段下测得的增益值为5.02dBi；在5.15-5.85GHz高频段中，在5.15GHz频段下测得的增益值为6.16dBi，在5.85GHz频段下测得的增益值为5.99dBi。如图12和图13所示，在2.4-2.5GHz低频段中，在2.4GHz频段下测得的驻波比为1.3072,在2.45 GHz频段下测得的驻波比为1.4736；在5.15-5.85GHz高频段中，在5.15GHz频段下测得的驻波比为1.1170，在5.85GHz频段下测得的驻波比为1.6226。
综上所述，该天线体型小、占用空间小，通过利用高频接地单元5和高频辐射单元4之间的耦合以及高频接地单元5和低频辐射单元6之间的耦合，再加上加载单元2的辐射增强，因而能在有限的空间内达到提高天线增益的目的。
以上的实施例只是在于说明而不是限制本发明，故凡依本发明专利申请范围所述的方法所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (7)

1.一种双频天线，包括PCB板（1），其特征在于：所述PCB板（1）上依次设有加载单元（2）、寄生单元（3）、高频辐射单元（4）、高频接地单元（5）、低频辐射单元（6）和低频接地单元（7）；所述高频接地单元（5）和所述低频辐射单元（6）相耦合，所述高频接地单元（5）和所述高频辐射单元（4）相耦合；所述高频辐射单元（4）通过所述寄生单元（3）和所述加载单元（2）相连接；所述双频天线还包括低频射频线（8）和高频射频线（9），所述低频射频线（8）包括从内至外依次设置的第一内导体、第一介质层和第一编织层；所述高频射频线（9）包括从内至外依次设置的第二内导体、第二介质层和第二编织层；所述低频射频线（8）和所述高频射频线（9）均和外部设备连接；所述低频辐射单元(6)呈反置“C”字形，开口端在所述高频接地单元(5)一侧。
2.根据权利要求1所述的一种双频天线，其特征在于：所述第一编织层和所述低频接地单元（7）相连接，所述第一内导体和所述低频辐射单元（6）相连接；所述第二编织层和所述高频接地单元（5）相连接，所述第二内导体和所述高频辐射单元（4）相连接。
3. 根据权利要求1或2所述的一种双频天线，其特征在于：所述高频辐射单元（4）呈侧置 “T”字形，所述高频辐射单元（4）一端穿设所述高频接地单元（5）且与所述第二内导体连接。
4.根据权利要求1所述的一种双频天线，其特征在于：所述低频射频线（8）和所述高频射频线（9）均可通过SMA接头、IPEX接头或者焊接进而与外部设备连接。
5. 根据权利要求1或2所述的一种双频天线，其特征在于：所述PCB板（1）的长度为100±5mm，所述PCB板（1）的宽度为13±1mm，所述PCB板（1）的厚度为0 .6±0 .05mm。
6.根据权利要求5所述的一种双频天线，其特征在于：所述低频射频线（8）的长度为240±3mm；所述高频射频线（9）的长度为142±3mm。
7.根据权利要求1所述的一种双频天线，其特征在于：所述加载单元（2）、寄生单元（3）、高频辐射单元（4）、高频接地单元（5）、低频辐射单元（6）和低频接地单元（7）均为覆铜线路。
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