CN108666748A - 天线装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施方式提供的一种天线装置包括天线部，耦合部，天线调谐部及切换开关。其中，天线部设置于印刷电路板中，以辐射电磁波信号。耦合部邻近设置于天线部的第一侧，以与天线部进行耦合。天线调谐部邻近设置于天线部的第二侧，用于与天线部产生不同的共振频段。切换开关与天线调谐部和天线部电连接，用于控制天线调谐部和天线部的连接，以产生共振频段。在空间有限的条件下，本发明提供的天线装置提高了天线的辐射效能和传输效能。

Description

天线装置

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种天线装置。

背景技术

LTE(Long Term Evolution，长期演进)的低频需求在698至960兆赫兹的频段内，高频需求在1710至2700兆赫兹的频段内，频宽要求大。在空间有限的环境下，由于物理特性的限制，天线的频宽不佳，从而使得在698至960兆赫兹的低频频段内的天线辐射效能差，导致传输效能差。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种天线装置，改善低频频段内的天线辐射效能和传输效能，以解决上述问题。

本发明实施方式提供的一种天线装置包括天线部，耦合部，天线调谐部及切换开关。其中，天线部设置于印刷电路板中，以辐射电磁波信号。耦合部邻近设置于天线部的第一侧，以与天线部进行耦合。天线调谐部邻近设置于天线部的第二侧，用于与天线部产生不同的共振频段。切换开关与天线调谐部和天线部电连接，用于控制天线调谐部和天线部的连接，以产生共振频段。

优选地，天线部包括第一天线部，第二天线部及连接部。其中，第二天线部与第一天线部中心对称。连接部电连接于第一天线部和第二天线部。

优选地，第一天线部呈F形，第二天线部呈倒F形，连接部呈长条形。

优选地，第一天线部、连接部和第二天线部形成收纳空间，耦合部的第一端接地，耦合部的第二端收纳于收纳空间。

优选地，第一天线部的第一端作为天线装置的信号馈入点，第一天线部的第二端通过连接部电连接至第二天线部的第一端；第一天线部的第三端和第二天线部的第二、第三端皆悬空。

优选地，切换开关的公共节点通过传输线与信号馈入点电连接。

优选地，天线调谐部包括第一共振部，第二共振部，第三共振部及第四共振部。其中，第一共振部与切换开关的第一切换节点电连接，用于在切换开关通过第一切换节点连接第一共振部和天线部时，产生第一共振频段；第二共振部与切换开关的第二切换节点电连接，用于在切换开关通过第二切换节点连接第二共振部和天线部时，产生第二共振频段；第三共振部与切换开关的第三切换节点电连接，用于在切换开关通过第三切换节点连接第三共振部和天线部时，产生第三共振频段；第四共振部与切换开关的第四切换节点电连接，用于在切换开关通过第四切换节点连接第四共振部和天线部时，产生第四共振频段。

优选地，第一共振部，第二共振部，第三共振部和第四共振部皆呈长条形，但长度不相等。

优选地，天线部为单极天线。

优选地，天线装置的工作频段为LTE的工作频段。

在空间有限的条件下，本发明提供的天线装置提高了天线辐射效能和传输效能。

附图说明

图1为本发明天线装置一实施方式的示意图。

图2为本发明天线装置一实施方式的示意图。

图3为本发明天线装置一实施方式的散射参数S11测量图。

图4为本发明天线装置一实施方式的散射参数S11测量图。

图5为本发明天线装置一实施方式的散射参数S11测量图。

图6为本发明天线装置一实施方式的散射参数S11测量图。

主要元件符号说明

天线装置 10

控制单元 20

天线部 A

第一天线部 A1

第二天线部 A2

连接部 A3

耦合部 C

第一部 C1

第二部 C2

信号馈入点 Feed

接地部 G

控制端口 GPIO

传输线 L

切换开关 SP4T

第一切换节点 S1

第二切换节点 S2

第三切换节点 S3

第四切换节点 S4

公共节点 S5

天线调谐部 R

第一共振部 RF1

第二共振部 RF2

第三共振部 RF3

第四共振部 RF4

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1，图1为本发明天线装置一实施方式的示意图。

本发明的天线装置10受控于控制单元20，当控制单元20通过控制端口GPIO(General Purpose Input Output，通用输入/输出)端口输出信号进行控制。发送控制信号至天线装置10时，天线装置10切换其内部的线路，以产生不同的共振频段。在本实施方式中，控制信号为两位控制电平(如00、01、10、11)，主要用于控制切换天线装置10内部的4条线路，以产生4组不同的共振频段。具体地，当控制信号分别为00、01、10、11时，天线装置10相应切换至其内部4条线路的电连接，以产生4组共振频段。

请参阅图2，图2为本发明天线装置一实施方式的示意图。

本发明的天线装置可以设置于无线通信产品中。本发明天线装置的设计主要用于提高低频频段内的天线辐射效能和传输效能，同时天线装置的工作频段为LTE的工作频段并满足LTE全频带的需求。

天线装置包括天线部，耦合部C，天线调谐部R及切换开关SP4T。

天线部设置于印刷电路板中，以辐射电磁波信号。如图2所示，耦合部C邻近设置于天线部的第一侧，以与天线部进行耦合。耦合部C与天线部邻近设置，从而可以形成耦合的间隙，以使得耦合部C可以获取所需的耦合量。

在本实施方式中，天线部为单极天线，其共振频段大约为1710兆赫兹至2700兆赫兹，耦合部C的共振频段大约为836兆赫兹至985兆赫兹，通过天线部和耦合部C的结合，可以获取天线装置的高频频宽(约为1710兆赫兹至2700兆赫兹)。在其他实施方式中，可以根据耦合量的需求调整耦合部C与天线部间的距离，以调整天线装置的频宽。

天线调谐部R邻近设置于天线部的第二侧，用于与天线部产生不同的共振频段。切换开关SP4T与天线调谐部R和天线部电连接，用于控制天线调谐部R和天线部的连接，以产生不同的共振频段。

天线部包括第一天线部A1，第二天线部A2及连接部A3。第二天线部A2与第一天线部A1中心对称。第一天线部A1和第二天线部A2经由连接部A3电连接在一起。

具体地，在本实施方式中，第一天线部A1呈F形，第二天线部A2呈倒F形，连接部A3呈长条形。第一天线部A1的第一端作为天线装置的信号馈入点Feed，第一天线部A1的第二端通过连接部A3电连接至第二天线部A2的第一端。第一天线部A1的第三端和第二天线部A2的第二、第三端皆悬空。第一天线部A1、连接部A3和第二天线部A2形成收纳空间，耦合部C的第一部C1通过接地部G接地，耦合部C的第二部C2收纳于收纳空间。

切换开关SP4T包括第一切换节点S1，第二切换节点S2，第三切换节点S3，第四切换节点S4及公共节点S5，主要用于选通各切换节点与公共节点S5的电连接。公共节点S5通过传输线L与信号馈入点Feed电连接。切换开关SP4T主要受控于控制端口GPIO发出的控制信号，以选通不同切换节点与公共节点S5的电连接。

天线调谐部R包括：第一共振部RF1，第二共振部RF2，第三共振部RF3及第四共振部RF4。其中，第一共振部RF1与切换开关SP4T的第一切换节点S1电连接，第二共振部RF2与切换开关SP4T的第二切换节点S2电连接，第三共振部RF3与切换开关SP4T的第三切换节点S3电连接，第四共振部RF4与切换开关SP4T的第四切换节点S4电连接。在本实施方式中，第一共振部RF1，第二共振部RF2，第三共振部RF3和第四共振部RF4皆呈长条形，但长度不相等。

在切换开关SP4T选通第一切换节点S1与公共节点S5的电连接时，第一共振部RF1通过第一切换节点S1电连接至天线部，从而天线调谐部R的第一共振部RF1和天线部结合，产生第一共振频段。在切换开关SP4T选通第二切换节点S2与公共节点S5的电连接时，第二共振部RF2通过第二切换节点S2电连接至天线部，从而天线调谐部R的第二共振部RF2和天线部结合，产生第二共振频段。在切换开关SP4T选通第三切换节点S3与公共节点S5的电连接时，第三共振部RF3通过第三切换节点S3电连接至天线部，从而天线调谐部R的第三共振部RF3和天线部结合，产生第三共振频段。在切换开关SP4T选通第四切换节点S4与公共节点S5的电连接时，第四共振部RF4通过第四切换节点S4电连接至天线部，从而天线调谐部R的第四共振部RF4和天线部结合，产生第四共振频段。

在本实施方式中，切换开关SP4T为单刀四掷开关(Single Pole Four ThrowSwitch)。第一共振频段，第二共振频段，第三共振频段和第四共振频段皆为低频共振频段，具体分别为693兆赫兹至807兆赫兹，725兆赫兹至842兆赫兹，836兆赫兹至985兆赫兹，780兆赫兹至903兆赫兹。

图3为本发明天线装置一实施方式的散射参数S11测量图。

在本实施方式中，切换开关SP4T选通第一切换节点S1与公共节点S5的电连接，第一共振部RF1通过第一切换节点S1电连接至天线部，从而天线调谐部R的第一共振部RF1和天线部结合，产生第一共振频段。如图3所示，以低频低于-10dB，高频低于-6dB的标准判断共振频段，天线装置在对应的LTE工作频段的共振频段约为693兆赫兹至807兆赫兹及1710兆赫兹至2700兆赫兹。天线装置此时的带宽较宽。

图4为本发明天线装置一实施方式的散射参数S11测量图。

在本实施方式中，切换开关SP4T选通第二切换节点S2与公共节点S5的电连接，第二共振部RF2通过第二切换节点S2电连接至天线部，从而天线调谐部R的第二共振部RF2和天线部结合，产生第二共振频段。如图4所示，以低频低于-10dB，高频低于-6dB的标准判断共振频段，天线装置的共振频段约为725兆赫兹至842兆赫兹及1710兆赫兹至2700兆赫兹。天线装置此时的带宽较宽。

图5为本发明天线装置一实施方式的散射参数S11测量图。

在本实施方式中，切换开关SP4T选通第三切换节点S3与公共节点S5的电连接，第三共振部RF3通过第三切换节点S3电连接至天线部，从而天线调谐部R的第三共振部RF3和天线部结合，产生第三共振频段。如图5所示，以低频低于-10dB，高频低于-6dB的标准判断共振频段，天线装置的共振频段约为836兆赫兹至985兆赫兹及1710兆赫兹至2700兆赫兹。天线装置此时的带宽较宽。

图6为本发明天线装置一实施方式的散射参数S11测量图。

在本实施方式中，切换开关SP4T选通第四切换节点S4与公共节点S5的电连接，第四共振部RF4通过第四切换节点S4电连接至天线部，从而天线调谐部R的第四共振部RF4和天线部结合，产生第四共振频段。如图6所示，以低频低于-10dB，高频低于-6dB的标准判断共振频段，天线装置的共振频段约为780兆赫兹至903兆赫兹及1710兆赫兹至2700兆赫兹。天线装置此时的带宽较宽。

表1

表1为天线装置在切换开关SP4T选通各切换节点与公共节点S5电连接时的效率统计表。由表1可知，在不同的LTE工作频带中，天线装置大部分对应频点的效率皆为50％以上。在实际工作时，根据需求将天线装置中特定切换节点与公共节点S5的电连接，可以相应改善天线装置的辐射效能和传输效能。

本领域技术人员，在本发明天线装置设计的指导下，可以根据需要，相应调整天线装置中各共振部和耦合部C的长度，改善天线装置的辐射效能和传输效能。在空间有限的条件下，本发明提供的天线装置提高了天线辐射效能和传输效能。

Claims (10)

1.一种天线装置，其特征在于，包括：

天线部，设置于印刷电路板中，以辐射电磁波信号；

耦合部，邻近设置于所述天线部的第一侧，以与所述天线部进行耦合；

天线调谐部，邻近设置于所述天线部的第二侧，用于与所述天线部产生不同的共振频段；及

切换开关，与所述天线调谐部和所述天线部电连接，用于控制所述天线调谐部和所述天线部的连接，以产生所述共振频段。

2.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述天线部包括：

第一天线部；

第二天线部，与所述第一天线部中心对称；及

连接部，电连接于所述第一天线部和所述第二天线部。

3.如权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述第一天线部呈F形，所述第二天线部呈倒F形，所述连接部呈长条形。

4.如权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述第一天线部、所述连接部和所述第二天线部形成收纳空间，所述耦合部的第一端接地，所述耦合部的第二端收纳于所述收纳空间。

5.如权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述第一天线部的第一端作为所述天线装置的信号馈入点，所述第一天线部的第二端通过所述连接部电连接至所述第二天线部的第一端；所述第一天线部的第三端和所述第二天线部的第二、第三端皆悬空。

6.如权利要求5所述的天线装置，其特征在于，所述切换开关的公共节点通过传输线与所述信号馈入点电连接。

7.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述天线调谐部包括：

第一共振部，与所述切换开关的第一切换节点电连接，用于在所述切换开关通过所述第一切换节点连接所述第一共振部和所述天线部时，产生第一共振频段；

第二共振部，与所述切换开关的第二切换节点电连接，用于在所述切换开关通过所述第二切换节点连接所述第二共振部和所述天线部时，产生第二共振频段；

第三共振部，与所述切换开关的第三切换节点电连接，用于在所述切换开关通过所述第三切换节点连接所述第三共振部和所述天线部时，产生第三共振频段；及

第四共振部，与所述切换开关的第四切换节点电连接，用于在所述切换开关通过所述第四切换节点连接所述第四共振部和所述天线部时，产生第四共振频段。

8.如权利要求7所述的天线装置，其特征在于，所述第一共振部，所述第二共振部，所述第三共振部和所述第四共振部皆呈长条形，但长度不相等。

9.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述天线部为单极天线。

10.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述天线装置的工作频段为LTE的工作频段。